生物,AI,心理:目前的大腦

生物,AI,心理:目前的大腦/認知/意識/AGI/DRL模型

一 基於生物和經驗的模型

首先是 2012 年的 Spaun,基於生物基礎(腦圖譜),類生物神經元(尖峰放電 SNN)。

在訓練後可完成多種識別和生成和反應任務。

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  1. map the visual hierarchy firing pattern to a conceptual firing pattern as needed
  2. extract relations between input elements (transformation calculation)
  3. evaluate the reward associated with the input (reward evaluation)
  4. decompress firing patterns from memory to conceptual firing pattern (information decoding)
  5. map conceptual firing patterns to motor firing patterns and control motor timing (motor processing)

PPC, posterior parietal cortex; M1, primary motor cortex; SMA, supplementary motor area; PM, premotor cortex; VLPFC, ventrolateral prefrontal cortex; OFC, orbitofrontal cortex; AIT, anterior inferior temporal cortex; Str, striatum; vStr, ventral striatum; STN, subthalamic nucleus; GPe, globus pallidus externus; GPi, globus pallidus internus; SNr, substantia nigra pars reticulata; SNc, substantia nigra pars compacta; VTA, ventral tegmental area; V2, secondary visual cortex; V4, extrastriate visual cortex.

在許多深度學習模型中有類似的【編碼-轉換-解碼】結構,例如 2017 年的 MultiModel :

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目前流行的大腦/意識理論是 GWT(Global Workspace Theory) 和 IIT(Integrated Information Theory)。

GWT 用意識的功能描述意識:意識具有某些功能,例如輸入輸出和各種模塊。

典型的例子如下:

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這種模型有悠久的歷史和諸多例子:

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IIT 用意識的特徵描述意識:意識是滿足某些特徵的現象。

雖然犧牲了一定的具體性,但也許更能同時描述非地球非碳基生物的意識。典型的特徵如下:

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抽象化的表達有自己的優勢,因為從量子物理而言,一切都是一個狀態,不需要內部模塊。

例如http://xxx.itp.ac.cn/pdf/1712.01826.pdf。將觀測者簡化為計算過程後,建立了一種既唯心又唯物的宇宙理論。

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關於意識的生物基礎,近年的著名發現是連接大腦各個部分的巨型神經元。這種神經元,從大腦的屏狀核出發,連接到大腦的各個部分,可能是意識的開關。

在一例癲癇患者的人體實驗中,確實可通過在屏狀核進行高頻電刺激,關閉和開啟實驗者的意識(實驗者的感覺就像斷片)。

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二 在DRL 實驗環境中的模型

為實現良好的多 agent 性能,和產生有趣的合作/競爭行為,目前的 DRL 模型仍需做大量簡化,例如採用全局的優化策略。

OpenAI 的 2019 年模型(http://xxx.itp.ac.cn/pdf/1909.07528.pdf):

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OpenAI Five:

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DeepMind 的 2019 年模型(Human-level performance in 3D multiplayer games with populationbased reinforcement learning):

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AlphaStar:

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最近流行的論文 A distributional code for value in dopaminebased reinforcement learning ,其中人造的多巴胺神經元可以預測回報的分佈。

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三 世界模型

從更廣泛的觀點看,大腦會建立世界模型:

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多 agent 可進行交流:

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從“心智中的世界模型”出發,也可建立現實的理論。例如 Karl Friston 提出的自由能理論,近年引人注目:

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它認為,生物的本質在於讓世界模型吻合世界:一面修改世界模型以符合世界(這是顯然的),一面修改世界以符合世界模型(這是有趣且也有道理的)。總而言之,降低熵。

四 心理與非理性模型,精神分析

上文關注機械的理性與決策,只代表大腦的一部分。非理性和無意識的部分,同樣值得考慮。

生物學上有 Triune Brain 理論,將大腦分為 生存大腦 - 情緒大腦 - 理性大腦(實際情況比這更復雜):

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人的思維是從無意識而來。弗洛伊德的第一拓比(無意識 - 潛意識 - 意識):

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弗洛伊德的第二拓比(本我 - 自我 - 超我),這裡開始體現社會化/符號界:

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這類視角有意義。因為前文的模型,更像描述動物的行為:動物也會合作和競爭,但都很原始。

而人類已經高度社會化。語言/文化/社會結構/意識形態/MEME 等等,形成了外部記憶/外部系統/外部意識,並深刻塑造人類的行為。

就像那個著名的笑話:人類不但是基因繁衍的方法,人類還是汽車繁衍的方法。

如果從還原論看,可認為這些仍然可來自此前的模型,不過還原論是否正確,現在不知道,所以還是結合多種觀點更為有趣。

榮格(意識 - 個人無意識 - 集體無意識),這裡的無意識仍然是神秘的混沌衝動:

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拉康(實在界 - 想象界 - 符號界),這裡的無意識是更清晰的,來自於他者:

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後續的客體關係學派的例子:

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實際上有很多有趣的想法,例如:

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怎麼讓 AI 理解這裡的這些,是個 NLP 的難題。

五 融合

自然的想法,是將這裡的觀點,包括量子物理(觀測問題仍然是複雜的)和數學和各種哲學理論,全部融合。

例如,一種 1+4 的初步融合例子:

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個人認為,這裡重要的,不是融合出單個理論,而是理解為何人類會提出這些理論。

一個正確的大腦運作模型,應有能力像人類大腦一樣,提出人類提出過的所有理論。所以,一切理論,無論對錯,都有價值,都屬於樣本。

對於這種研究,似乎人類對於 AI 仍然保持著優勢。很難想象 AI 怎麼理解人類的大腦運作。

所以這可能是 AI 最難代替人類的職業。


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