人工智能与人脑的未来合作
人工智能与人脑的未来合作
大家好，欢迎来到知乎大学，我是葛鉴桥。
- 导言
这些年来，人工智能的相关话题越来越引起大家的注意。这是一个非常有意思的现象，尤其是当你把时间尺度拉长一些来看的话。可能我们人类社会探讨的有些话题，在几百年甚至上千年来都是类似的，比如爱情，从《诗经》到现在都是一个热门话题。但是人工智能这个主题就很不一样，你甚至无法想象，100 年前怎么会有人关心这种新的智能形式，甚至这个话题在几十年前可能都不像今天有这种热度。
我们生活的现在，几乎每一个科学家都思考过人工智能和人类的关系，而我们很多人也从社交媒体、新闻、还有科幻和科普作品中，不停地被「人工智能」这个词冲击。可以说，在未来，人工智能是我们人类大脑升级过程中绕不开的一个主题。而关于人工智能和人类的关系，也是仁者见仁，大家都有各式各样的看法。
在这节课中，我就想和大家探讨并且分享一下，我自己从脑科学的角度对人工智能和人脑未来的思考。
- 课程正文
1、人工智能会毁灭人脑么？
关于人工智能和人脑的未来，可能首先一上来，很多人会关注的是一个 to e or ot to e 的问题，那就是，人工智能的发展会毁灭人脑么？
许多科幻作品里，都会有那种「人造人」或者人工智能最终统治了世界、奴役人类的情节。而在我们可见的现实里面，就在近些年，我们看到像 AlhaGo 这样的人工智能在围棋这样的人类游戏中已经战胜了人脑中该领域的佼佼者。人工智能会取代、甚至毁灭人脑，这种和生存息息相关的恐惧直击着我们人类大脑的边缘系统，这种说法确实具有很强的煽动性、吸引着很多人的注意。
但是在我看来，人工智能的出现可以说是我们人脑升级以及未来发展之路的一个必然产物。其实在之前的几千年里，人脑在 itelligece 这个领域，在认知功能方面，可以说颇有些武侠小说里绝顶高手一般的寂寞感。
我们的大脑不停地适应环境、改造环境、然后再去适应被改造过的新环境，在此过程中，不断和我们的同类进行合作与竞争，从而实现了最初的不断升级。在这个过程里，人类已经发明出了很多训练自己大脑的方式。比如最让人喜闻乐见的就是——游戏。而随着信息技术的进步，游戏中一个特别的种类，也就是电子游戏（video game） 现在已经成为人群中很流行的消遣娱乐活动。
有研究指出，如今全世界的人每周花在玩电子游戏上的时间加在一起有将近 30 亿个小时。电子游戏对人脑的影响，也引起了很多脑科学家的兴趣。近些年许多研究都发现，玩特定类型的电子游戏可以促进我们大脑的认知和注意等功能。在德国 Max-Plak 研究所有一个研究团队，专门研究电子游戏对人脑的影响。这个研究团队发表了多篇论文，他们发现电子游戏对我们的大脑确实能起到塑造作用，影响我们大脑的可塑性还有认知能力。比如他们发表在《分子精神病学》期刊上的研究表示，连续两个月每天玩 30 分钟有 3D 效果的空间探索游戏，比如《超级玛丽 3D 版》，可以显著增加大脑中和空间导航相关脑区——海马体的灰质集中度，以及增加大脑和策略计划、工作记忆、运动计划有关的背外侧前额叶和小脑区域的灰质集中度。而根据《自然》杂志 2013 年的一篇研究论文，电子游戏还可以改善和提高老年人本已出现衰退的认知控制能力。换句话说，通过玩电子游戏，可以对我们的大脑实现训练、塑造和提升，增强我们和这个游戏有关的注意功能和认知能力。
那么可能有人会问了，玩电子游戏和人工智能又有什么关系呢？我的看法是，我们或许可以把这种通过玩电子游戏获得的训练和提升，看作是我们人脑和人工智能未来关系的一个预览。也就是说，你可以把电子游戏看成是人工智能环境下的一个最最初级的形式，通过在这样一个相对简单、却和我们大脑以往遭遇的情境以及信息形式都大不相同的环境中博弈、避免惩罚、并且获得奖赏，我们的大脑已经可以获得从结构到功能上面的改变，那么在面对更为复杂的人工智能时，通过和人工智能一起玩游戏，我们的大脑能获得以往几千年来在和同类大脑、或者说是其他智能的大脑博弈时无法获得的训练和提高。
关于这一点，其实已经获得了部分的验证。比如之前因为战胜了人类围棋高手而世界闻名的人工智能 AlhaGo 背后 DeeMid 的创始人德米斯·哈萨比斯 （Demi Haai） 在谈到人工智能和人类的对弈时，就举行过一次专题演讲，题目就叫「超越人类的认知极限」。这场演讲中最让我印象深刻的是，他谈到人工智能不仅仅是在模仿人类，而是在进行自己的创新。人类大脑在和人工智能对弈的过程中，也在受到对手这种创新的冲击，从而不断地调整自己、突破自己、提升自己。就像中国围棋冠军柯洁在和 AlhaGo 对弈后说，「人类研究了围棋几千年，然而人工智能却告诉我们，我们甚至连围棋的表皮都没有揭开。人类和人工智能的联合将会开创一个新的世纪，将共同发现围棋的真谛。」其实不光是在围棋领域，我认为这段话几乎适用于我们人脑智能的大部分领域之中。
2、人工智能会取代人脑么？
而与此相关的又一个问题，就是人工智能既然在很多领域中的效率、速度还有创新都优于人类了，那么在未来，人工智能是否会取代人脑呢？这个问题非常类似于工业革命刚刚开始的年代。很多人恐惧于机器会取代人力。然而事实却是，机器的广泛应用，把人类、尤其是人脑资源从以往许多重复性的劳动中解放了出来，让人脑有更多的空闲资源去创新、去探索未知的领域、去实现并且升级大脑的功能。从某种意义上来说，人工智能对于人脑也有类似的意义。所以并不存在什么人工智能取代人脑这样的问题，毕竟，我们每个人的大脑都是无可取代的。
3、AI + 人脑 = 大脑进化新方向？
因此，在谈到人工智能和人脑一起开创未来时，我们就必须得面对这样一个现实，那就是我们人脑升级、甚至进化的一个新方向，就是我们的人脑要和人工智能一起合作。事实上，脑科学家在这方面早已经开始了自己的探索。
比如近些年很火的脑机接口领域 ( rai-comuter iterface，简称 BCI )。科学家把人脑活动的各种实时信号提取出来，运用计算机识别、分析、处理，然后在运用到各种对人类有益有帮助的地方。在 2006 年 7 月份的《自然》杂志封面论文，就是一项联合了多个团队的研究工作。以美国麻省总医院为首的科学家把一片有 96 个微电极的神经信号采集阵列片，植入了一名四肢瘫痪的病人大脑的初级运动皮层中。通过计算机算法分析，并且实时解读这位病人大脑运动皮层的神经信号，可以让他用大脑信号直接控制鼠标、控制电视的遥控器换台，甚至他还可以控制一只机器手臂去拿取东西。
科学家们也在论文里很兴奋地写到，在这位病人脊髓受伤瘫痪了 3 年后，在他想要做出不同的手部动作时，他大脑的运动皮层依然会有不同的神经信号发放模式。事实上，这种给人脑植入电极、通过简单的人工智能和机器学习来帮助人脑对外部物体实现自我功能的方式，可以被看作是人脑和人工智能互相训练的一个过程。人工智能通过不断学习、区分、优化人脑的信号来实现某种功能的执行，而人脑也需要通过人工智能的反馈来不断调整、学习、找到一个能实现大脑所想功能的最优方式。
当然，这还只是人脑和人工智能合作的一个初级形式，有一些科研团队已经开始探索人脑和人工智能结合的更高级方式，比如拓展和训练人脑的感知觉功能、以及分析处理功能等等。
- 总结
你或许会说，我们人脑不借助人工智能就不能升级了么？当然不是，只不过，有了更得力的帮手，或许能让我们大脑的升级过程更有效率。况且更不要说，我们人类和人脑在未来还有长长的发展之路。比如，当我们要走出地球、走向外太空的时候，很多情况下，人工智能或许就是人脑最好的帮手和助力。
别忘了，我们的大脑已经在这个星球上呆了世世代代，地球上的许多物理性质和生态条件都已经成为了我们大脑的默认设置和默认背景，那么当我们人类想要继续扩展自身、探索宇宙时，我们的大脑又会面临哪些挑战呢？这就是我们下一讲要探讨的话题哦。
好啦，那我们下次课再见！
大家好，欢迎来到知乎大学，我是葛鉴桥。
- 导言
关于人脑的未来以及人脑的升级，在「升级吧大脑」课程的最后一讲中，我想和你一起来开一些更大的脑洞，探究一下迈入太空时代的人脑。
我们在以前的课上多次讲到，我们的人脑是在和所处环境不断的进行相互作用下、被塑造起来的，而现在，我们的人类大脑说白了还是地球环境的产物。地球上一切的物理化学属性，对我们目前的人脑来说，已经变成了默认的背景信息设置。
然而，目前人类文明和科技的发展方向，除了人工智能是我们不可避免的以外，我觉得人类作为群体，或者作为一个种族，迈出地球、迈入太空、登陆别的星球、甚至在别的星球上居住，都不是科幻作品的想象，而是一个必然的发展。这和郑和下西洋、哥伦布大航海、徐霞客游历名山大川一样，是我们人类一脉相承的空间探索精神的未来发展。在这几乎是必然的未来，在太空里，人类所面临的物理环境发生的巨大变化，或许还可以通过让我们的身体穿上钢铁侠一般的防护服来解决。那么，人类在太空探索，甚至居住在别的星球中所要遭遇的一切，又会对我们的人脑提出怎样的挑战呢？
- 课程正文
1、重力影响下的人脑
说到迈入太空后最大的环境变化，可能许多人首先想到的就是重力的变化——失重。我们都看过宇航员在太空飞船里的一些视频，在失重的情况下，这些宇航员可以在空间内飞来飞去，看起来十分有趣。然而事实上，地球的重力场对于我们这些地球人的大脑已经产生了默认设置，让我们已经默认去把地球重力当做环境的一部分而进行加工了。
近些年来，我看到国外有一些研究团队在研究人脑对重力的加工机制。你也能想到，这种研究其实是不太容易做的，因为你要想研究人脑对于重力的加工，那你至少要让我们的脑处于两种重力差别很大的情境中，比如一种是有重力、一种是失重，然后进行对比，才能知道大脑对重力的加工是怎样的。
这个重力差别变化的情境，要实现起来就很有挑战性了。一般常见的研究重力对人脑影响的方法可以分成两大类，一类是用太空模拟环境来研究重力变化对人脑的影响，另一类则是去研究上过太空之后的宇航员的大脑。
所谓太空模拟环境，有比如让人漂浮在某种液体中、模拟太空里那种身体不受支撑的感觉，还有让人睡在大头朝下的床上、模拟头颅液体移位的情况，或者乘坐一架飞机做抛物线飞行、模拟微重力或超重环境。可能对于重力改变的模拟，只有抛物线飞机才能更像一些，然而在这些飞机上，一般像磁共振成像这种大型的、比较精确的脑成像设备都无法使用，所以采用脑电图的研究比较多。
2014 年发表的一篇论文指出，在这种模拟太空环境所营造的重力变化研究中，发现当重力增加时，我们大脑的高频段脑电波也随之增加，直到重力加速度到 4 个 G 时，一般人都会因缺氧而失去意识；当重力减小到微重力情形时，体现在我们大脑的阿尔法还有西塔频段的脑电波变化最为显著，体现了皮层的抑制；而当在抛物线飞机上进行短暂快速地从超重到失重变换时，我们大脑的脑电波表现为运动感觉输入信号的减少，以及在微重力情形下更低的唤醒程度与更少的情绪加工。
人脑的脑电波随重力环境的改变而发生的变化提示我们，首先，我们的大脑当然可以感受到重力，无论是通过前庭系统还是其他的一些外周感官，重力是人脑进行认知和情绪加工的一个重要影响因素，而且我们的大脑在超重与失重情形下的反应是有所不同的。当然，这些研究还算是在地球上，用模拟太空环境做出来的。
另一类脑科学研究则直接找到那些从太空归来的宇航员做的。比如 2015 年有一篇联合了比利时还有俄罗斯科学家的研究论文，对一名 44 岁第一次上太空的男性宇航员大脑进行了研究。他们一共对他进行了两次大脑扫描，第一次是在他出发前 30 天，第二次是在他重返地球后的第 9 天。
很多人都知道，失重环境会对人的骨骼还有肌肉系统产生影响，而他们好奇的是，太空旅行到底会对人脑功能产生什么影响呢？所以，他们主要关注的是这名宇航员的脑功能。
经过对比他们发现，就在我们之前讲过的大脑的后台功能系统，也就是静息态功能网络中，这位宇航员在从太空回来之后，大脑中和前庭系统相关的右侧脑岛区、以及运动区和小脑之间的功能连接网络、以及包括后扣带回在内的默认网络功能连接都发生了显著地降低。
这名俄罗斯宇航员此次在国际空间站（ISS）一共呆了 169 天，差不多是半年了，也算是停留在太空中时间比较长的。研究者们认为，他大脑中和运动区有关的静息态功能连接的降低，可能说明长期的太空飞行以及微重力环境让他大脑的运动区域产生了功能适应、以及功能代偿；他的中央前回以及中央后回、小脑等区域受到的影响，可能是和主动的运动动作、本体感觉、以及运动协调等功能有所关联；而右侧脑岛一直是我们前庭系统功能网络的一部分，与我们自身的运动、空间方向感、记忆、视知觉都有关系。
在太空飞行结束、回到地球 9 天后，还能观察到这个区域的相关功能连接降低，这对人类未来的太空任务，比如火星任务，都非常重要。因为我们需要知道大脑要花多长时间才能对一个改变的重力环境进行适应加工、并且调整回来。
当然，这个研究只对单独一个宇航员进行了案例考察，这样的结果在多大程度上有普适性，就需要研究更多的宇航员大脑才知道。有意思的是 年著名的医学刊物《新英格兰医学杂志》刊登了一篇由多国科学家合作进行的研究论文，展示了对 34 名宇航员大脑的研究成果，其中 18 位是长期停留在太空以及国际空间站的，他们平均停留了半年左右；剩下的 16 位是短期在太空中停留过的，平均停留 15 天左右。科学家们发现，宇航员大脑在经过了太空环境之后，最显著的改变来自于中央沟变窄，尤其是在长期停留组里最为显著。而且，长期停留太空组的大脑还出现了向上偏移，他们大脑顶部的脑脊液空间也变窄了，而且这个发现和宇航员之前是否上过太空没有关系。
研究者们认为，长期太空旅行者的大脑出现这些变化，可能是由于大脑为了适应太空中的微重力环境，其神经可塑性导致了大脑感觉运动皮层的体积有所增加，导致中央沟变窄。而大脑在长期太空航行中产生的这些变化又和宇航员其他感觉和认知功能的改变与症状有什么关系，依然有待于进一步的探索。
所以，你或许看到了，我们脑科学家对于迈入太空的大脑会是什么样子，也依然是处于刚刚起步的探索阶段。然而，人脑在太空航行中要面临的，可不仅仅是重力环境改变这一个因素。
2、太空中以及其他星球上的感官环境变化
太空和其他星球中变化的，还有我们所熟悉的感官环境。比如，太空中是没有声音的，而声音对大脑的作用却非常深远。在寂静无声中，人脑的感知和认知系统将要面对不同的工作方式。
比如，对我们地球人来说，听觉和声音的作用之一就是起到警示。听觉是我们人脑全天 24 小时在线的器官，比如我们睡着了以后很容易被吵醒，但如果有人把灯打开可能我们也不会被惊醒，这也是为什么我们晚上睡觉的时候会定个闹钟，用声音叫醒自己。有时候我们到野外徒步，比如走在一个树林里，虽然我们的眼睛还没看清，但只要听到了一声虎啸，就足以让我们拔腿就跑。
对于我们来说，声音无处不在，听觉信息已经是我们大脑做出决策和行动的必不可少的要素。然而在太空中，比如在一个缺少大气、空气极其稀薄的星球上，声音无法获得有效地传播，假如那个星球上有老虎的话，老虎可能在你身后咆哮着追上来了，爪子都碰到你了，你才听到了一点声响。总之，各种在地球上标志着警示的声音，在这个星球上对你来说都毫无意义了。你的大脑对听觉信息的利用，如果还和在地球上的时候一样，那简直就是灾难。
以上说的还仅仅是听觉环境。其实我们大脑的每一个感官、很多认知功能，都在太空探索中面临着考验。除了微重力、感知觉的变化外，远离地球、远离家园的滋味，对于我们这个社会脑也很有挑战。
我看过不止一位宇航员的采访都提到说，当坐上航天飞船一步步远离地球、远离大部分人类的时候，心中的孤独感体验是前所未有的。
所以，回到之前我们说的，去到太空和外星的陌生环境中，我们的身体还能穿上钢铁侠般的盔甲进行防护，然而目前我们地球人的大脑以及我们大脑的外周感受器能解读的信息，却依然是适应于地球上常见的这些种类、以及感知范围，并且我们对感官信息的解读，也是基于地球的环境背景下。
那么，带着地球人类的耳朵、地球人类的眼睛、还有地球人类的触味嗅，我们又该如何在地外行星上一步一步走下去、活下去呢？
有的同学可能会说，你刚才讲的所有问题，如果是在太空或者别的星球上出生成长起来的人类、他们的大脑从小就受到所处地外星球的塑造，是不是就能完美适应了呢？
这样的想法确实没有错。因此，这些挑战主要对于我们地球人类的早期太空探索者而言，也就是我们这一代地球人、甚至我们下一代地球人，需要在别的星球上建立家园的地球人而言的。我们所要面对的，除了刚刚提到的挑战外，还有更多。
比如，对我们大脑的知识还有技能储备的要求。先不说在外太空没有 Wi – Fi 信号、卫星信号让你联网，有什么不懂的去网上查一查。即使你能接入互联网、能接入任何地球资料库，问题是你要的资料可能网上根本就没有。因为你所处的地方不光超出了你大脑有生以来全部的经验、感官、认知范畴，还超越了你的祖先、全部地球人的经验范畴。没有什么巨人的肩膀能让你站上去，你只能自己去当这个巨人。
很多你在地球上已经习以为常的便利，很多在地球的社会分工下、别人在帮你做的事情，在太空上你都得自己去做。比如要是生了病，太空中可没有医生等等。
但是，你在太空可能要生活好几个月，肯定会遇到各种状况，很多时候你遇到了麻烦，可能只有一个呼吸的时间去解决它，下一口再呼吸不到氧气，人就挂了。所以，你要在上去之前尽可能准备好。
在这样一个充满生理压力、尤其是心理压力的环境中，我们要长期生活工作，这对我们大脑的人际沟通能力与技巧、应对危机的技巧、组织和领导力、创造性和抗压性，都提出了更高的要求，而这一切都呼唤着我们这些地球人赶快升级自己的大脑。
- 总结
好了，这节课就是最后一节，感谢你一直听到最后。在最后这节课中，我特意选择了太空中的人脑未来这个主题，是因为我觉得探索太空和探索人类大脑、探索人类自身有着巨大的相似性。
加拿大第一位宇航员、曾经长期在国际空间站生活并且进行过两次宇航器外太空行走的宇航员 Chri Hadfield 说：「如果你是生在 120 年前，人类能在天上飞的这个想法还会被整个社会认为是不正常的。但是现在，我们人类已经能让很多事情发生。对未知的探索，无论是向外探索我们周围的位置空间、还是向内探索我们每一个人自己，这种探索都能给我们带来愉悦，带来希望，为我们真实的生活添砖加瓦。在进行太空航行的一路上，我发现我对自己了解的越来越多，对如何把自己变成一个和以往完全不同的人越来越了解，而这都是太空飞行的必经过程。」
我希望我们这个「升级吧大脑」的课程，也像一次太空飞行一样，让我和正在听课的你一起，在这航行的一路上，对我们自己、对我们自己大脑的了解越来越多，让我们也越来越了解把自己的大脑进行升级这件事情。
作为目前的地球人类，到未来可以直接在太空中或者地外星球、比如火星上降生并成长的未来人类，我们和我们下一代的大脑还有一段充满挑战的升级之路要走。但这或许也是我们地球人类、现在的 homo aie 智人、向太阳系人类、乃至银河系人类，比如 homo galactica 演化的必经之路。
在这条路上，人工智能或许可以帮助我们这些早期地球人类充当外星感官环境翻译官、乃至重要合作伙伴的角色。我也祝我们所有人、正在听课的你，我们一起，能够和所有地球人、和所有地球上的智能一起，不管是人类的、人工的、还是其他物种的智能一起，在这条升级大脑之路上，走的精彩，走出自己的升级之路。
谢谢大家！