基于生物大腦開(kāi)發(fā)的人工智能也需要睡眠

多少年來(lái)，讓不知疲倦的機(jī)器人代替人類干活，把人類從簡(jiǎn)單重復(fù)的勞動(dòng)中解放出來(lái)，一直是科技發(fā)展的終極目標(biāo)之一。然而，美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，和人類一樣，基于生物大腦開(kāi)發(fā)的人工智能也需要睡眠和休息。

“我們研究的課題是強(qiáng)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，這是一種能像人腦一樣學(xué)習(xí)的智能系統(tǒng)，將來(lái)大有前景?！甭逅拱⒗箛?guó)家實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)科學(xué)家伊京沃特金斯對(duì)新西蘭“每日科技”新聞網(wǎng)站表示，“我們通過(guò)模擬人類和其他生物從周?chē)h(huán)境中獨(dú)立學(xué)習(xí)的方式來(lái)訓(xùn)練它?！?/p>

在這項(xiàng)研究中，科學(xué)家對(duì)具有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人工智能進(jìn)行了無(wú)監(jiān)督字典學(xué)習(xí)訓(xùn)練，讓它在沒(méi)有先例可循的情況下對(duì)事物進(jìn)行分類?！斑@就好比讓孩子識(shí)別各種陌生動(dòng)物的圖片，把相似的動(dòng)物放在一組。孩子們可能并不認(rèn)識(shí)羚羊，但他們會(huì)本能地把羚羊與獅子或企鵝區(qū)分開(kāi)來(lái)。”該實(shí)驗(yàn)室神經(jīng)科學(xué)家加里特肯尼昂在美國(guó)《科學(xué)》雜志上寫(xiě)道。

研究人員發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)間斷的自主學(xué)習(xí)，人工智能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)變得極不穩(wěn)定，開(kāi)始“不受控制地制造類似幻覺(jué)的圖像”。研究人員用盡各種方法想讓神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，比如關(guān)閉后再重啟，但都以失敗告終。最后他們決定“死馬當(dāng)活馬醫(yī)”，讓人工智能“模擬睡眠狀態(tài)”試一試。他們給人工智能播放各種噪聲，如不同電臺(tái)之間的波段聲音，以此對(duì)它進(jìn)行“催眠”。當(dāng)穩(wěn)定而均勻的高斯噪聲響起時(shí)，人工智能平靜了下來(lái)，功能恢復(fù)了正常。

這次有驚無(wú)險(xiǎn)的試驗(yàn)讓研究人員有了意外的發(fā)現(xiàn)。他們認(rèn)為，人工智能接收的高斯噪聲和生物神經(jīng)在慢波睡眠時(shí)期接收的信號(hào)具有相似性。慢波睡眠即深度睡眠，它有助于皮質(zhì)神經(jīng)元保持穩(wěn)定，阻止大腦產(chǎn)生幻覺(jué)。這一結(jié)果表明，無(wú)論對(duì)人腦還是人工智能而言，“睡眠”都同樣重要。“我們讓人工智能睡了個(gè)好覺(jué)。”沃特金斯說(shuō)。

人工智能的睡眠與傳統(tǒng)電腦的“休眠”截然不同。電腦的“休眠”狀態(tài)只是停止內(nèi)部運(yùn)轉(zhuǎn)，即刻凍結(jié)所有的計(jì)算活動(dòng)。當(dāng)人工智能的“大腦”出現(xiàn)故障時(shí)，洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的IT部門(mén)以電腦為參照，建議“先斷電，再重啟”，這種做法無(wú)異于讓人工智能進(jìn)入短暫的腦死亡狀態(tài)，只會(huì)雪上加霜。肯尼昂指出，生物大腦和仿生神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在睡眠中并不是不活動(dòng)，而是在進(jìn)行有別于清醒狀態(tài)的活動(dòng)，這種活動(dòng)對(duì)神經(jīng)元的正常運(yùn)作而言至關(guān)重要。機(jī)械式“休眠”對(duì)人工智能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)毫無(wú)裨益，只是簡(jiǎn)單地重啟了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并抹掉了先前積累的學(xué)習(xí)成果，可能導(dǎo)致人工智能患上嚴(yán)重的健忘癥。

不過(guò)，并非所有類型的人工智能都會(huì)因缺覺(jué)而“抽瘋”，只有應(yīng)用仿生技術(shù)的人工智能會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。大多數(shù)從事機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)和人工智能研發(fā)的科研人員沒(méi)有遇到過(guò)這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樗麄冄芯康娜斯ぶ悄懿捎萌蚧臄?shù)學(xué)算法，具有生物神經(jīng)元無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。

科研人員還發(fā)現(xiàn)了睡眠對(duì)人工智能的另一個(gè)作用。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)剛開(kāi)始工作時(shí)，一些神經(jīng)元處于休眠狀態(tài)，無(wú)法工作。人工睡眠可以激活這些神經(jīng)元，讓它們運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)。目前，洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們正在研究人工智能睡眠的更多好處。

當(dāng)人工智能越來(lái)越朝著仿生化的方向發(fā)展，它們和人類一樣需要睡眠似乎也就不足為奇了。與此同時(shí)，它們能幫助人類進(jìn)一步認(rèn)識(shí)自己身上的奧秘，更深刻地了解生命本身。隨著仿生技術(shù)和人工智能在生活中的普及，或許將來(lái)有一天，你的電視機(jī)會(huì)不時(shí)打個(gè)盹兒，你的汽車(chē)、冰箱、洗衣機(jī)及其他采用生物智能技術(shù)的物件也一樣。
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