陳根:人工神經網絡成就AI小白鼠,試毒不再愁

2021-01-17 陳根

文/陳根

人工智慧是計算機科學的一個分支,它試圖解釋智能的實質,並生產出一種新的、能用和人類智能相似的方式做出反應的智能機器。

目前最為先進的人工智慧可以說就是人工神經網絡,人工神經網絡是仿生學的一個概念,是一類由多層神經元互聯組件構成的機器學習算法,而「神經元」最早就是來自大腦結構的啟發。

儘管人工神經網絡中的神經元的工作方式肯定不同於實際人腦的工作方式,但越來越多的研究者認為,將二者放在一起研究不僅可以幫助我們理解神經科學,還有助於打造出更加智能的AI。

近日,DeepMind 和哈佛大學的研究人員便基於人工神經網絡製造了一個 AI 驅動的虛擬小白鼠來執行多種複雜的任務。之後,他們又使用了神經科學技術來了解虛擬小白鼠的「大腦」是如何控制其運動的。

特殊的是,這個3DAI小白鼠完全復刻了現實小白鼠的生物特徵。小鼠的可控自由度為38,它的尾巴、脊柱和脖頸包含多段關節,由共同驅動多關節的肌腱控制。

研究人員藉助訓練好的神經網絡指導小鼠完成四個動作:跳過多個空隙、在迷宮中覓食、逃離丘陵環境、精確地擊球。一旦 AI 小白鼠能夠成功完成任務,研究小組就會分析其神經活動的記錄。利用神經科學技術來了解神經網絡是如何實現運動控制的。

由於研究人員已經建立了為模擬小白鼠提供動力的人工智慧,所以,AI 小白鼠的許多行為是在研究人員的意料之中的。不過,有趣的是,在實驗中,神經活動的發生時間似乎比直接控制肌肉和肢體運動的時間要長。

這意味著,這個網絡反映了抽象尺度上的行為,比如奔跑、跳躍、旋轉和其他直觀的行為類別。這是一種先前被認為僅存在於動物身上的認知模型。

典型的神經科學實驗探究的是動物大腦,這些動物只會做一些單一動作,比如敲擊槓桿,而大多數機器人都是為完成特定的任務而打造的,比如打掃房間。

雖然神經網絡不具備生理真實性,但關於AI小鼠的研究卻給我們提供了一個新的思路,即利用神經科學技術來分析生物大腦活動,以了解神經網絡如何控制生物的運動。

可以說,AI小白鼠的研究是我們努力了解大腦如何實現靈活性的開始,並利用我們獲得的有用信息來設計具有類似能力的人工智慧體。

加拿大皇后大學的神經學家 Stephen Scott 表示,雖然人們必須謹慎對待人工神經網絡和生物神經網絡之間的過度比較,但這種方法可能是探索行為神經基礎的一種富有成效的方式。

可以預見,基於AI的人工神經網絡在未來將有更多的研究成果和發展空間。一旦我們在人工神經網絡方面取得突破性進展,人類與人工智慧之間的較量將正式登上舞臺。

相關焦點

  • AI的人工神經網絡
    人工神經網絡是模擬人和動物的神經網絡的某種結構和功能的模擬,所以要了解神經網絡的工作原理,所以我們首先要了解生物神經元。其結構如下圖所示:   而人工神經網絡的基本原理也就是對生物神經元進行儘可能的模擬,當然,以目前的理論水平,製造水平,和應用水平,還與人腦神經網絡的有著很大的差別,它只是對人腦神經網絡有選擇的,單一的,簡化的構造和性能模擬,從而形成了不同功能的,多種類型的,不同層次的神經網絡模型。
  • 從Y = X到構建完整的人工神經網絡
    -327da18894af在某些時候,你也許曾問過自己,人工神經網絡的參數的來源是什麼?這個參數就是人工神經網絡中的一個神經元。接下來就看一下,當先前的數據符合y=2x這一規律時,模型是如何為參數w賦值2的。數據在下面已經給出。將參數初始化為一個通常情況下隨機選擇的初始值,對於每一個參數值,總誤差都是可以計算的。在一些參數值的基礎上,我們可以決定減少誤差的方向,這有助於參數值的最佳(最優)選擇。
  • 陳根:怎麼擺脫人工智慧下的人工智障?
    文/陳根人工神經網絡是人工智慧深度學習算法的基礎結構,大致模仿人類大腦的物理結構。當你為神經網絡提供訓練樣例時,它會通過人工神經元層運行它,然後調整它們的內部參數,以便能夠對具有相似屬性的未來數據進行分類。舉個簡單的例子,如果你使用貓和狗的樣本圖像訓練神經網絡,它將能夠告訴你新圖像是否包含貓或狗。
  • 大腦與AI,神經科學與人工神經網絡
    神經科學可以幫助我們理解為什麼AI和神經網絡在預測人類感知方面是有效的嗎?來自德克薩斯大學奧斯汀分校(UT Austin)的Alexander Huth和Shailee Jain的研究表明兩者都有可能。
  • 對人工神經網絡「開刀」,利用神經科學消融法檢測人工神經網絡
    當談及人工神經網絡,黑箱問題總會引起熱議,人們對黑箱問題的評價褒貶不一。有人認為黑盒是神經網絡的優勢,這代表神經網絡的自主學習性,代表其自動學習以及自動完善的特性。在 Mayes Meisen 和他同事的研究中,研究人員希望以破壞神經網絡的特定區域的方法,觀察該區域如何影響性能。最終,通過這些觀測結果對人工神經網絡和生物神經網絡的組織形式進行比較。「在人工神經網絡上應用消融的方法十分簡單的,」Meyes 和 Meisen 解釋道。
  • 人工神經網絡的定義
    人工神經網絡的定義   人工神經網絡( Artificial Neural Networks, 簡寫為ANNs)也簡稱為神經網絡或稱作連接模型,是對人腦或自然神經網絡若干基本特性的抽象和模擬。
  • 陳根:人工智慧的人工突觸,可像人一樣處理問題?
    文/陳根人工智慧是關於人腦的科學和科技。事實上,人腦的本質,就是一個由神經元構成的網絡。龐大的神經元網絡組成了人腦的基本結構:負責處理大部分思維活動的大腦、負責協調運動的小腦以及連接其中的腦幹。人工智慧模擬人腦而誕生,比如,早期淺層神經網絡的結構一般表現為:多個輸入層「神經元」負責接收並加工輸入信息,之後它們將信息上傳至數量較少的輸出層「神經元」,經過綜合加工後作出決策。於是,通過算法的演進,人工智慧讓機器在非標準環境中,綜合記憶與環境信息,做出自主決策,解決問題。但另一方面,人腦也是人類最複雜的器官。
  • 陳根:人工突觸雜交版本,或將迎來腦機接口的無限可能
    文/陳根近年來,人工智慧和腦機接口作為前沿科技研究的熱點技術,一直頗受業界關注,不論是人工智慧還是腦機接口,這些技術的發展都基於腦科學的發展。雖然人腦看起來就像一大塊雕成核桃仁造型的豆腐,但人腦的本質,卻是一個由神經元(neuron)構成的網絡。
  • 初識人工神經網絡
    這也就是神經網絡的魅力所在。人工神經網絡(artificial neural networks) 是一種模仿生物神經網絡行為特徵,進行信息處理的算法數學模型。在人工神經網絡模型中使用單元節點模擬神經元,通過調整神經網絡內部大量節點(神經元)之間相互連接的權重來達到處理信息的目的。
  • 深度|人工神經網絡深入分析
    文章從神經網絡談到了人工神經網絡,並對此進行詳細的介紹。最近「神經網絡」非常火,特別是AlphaGo與韓國選手李世石的比賽落幕後,各種關於神經網絡的文章滿天飛,但可能對於非專業領域出身的人來說接觸這些文章就會雲裡霧裡了。究其原因主要是缺少適合大部分人理解的神經網絡的科普文章,其實吳軍老師的《數學之美》在科普神經網絡這方面做的就比較通俗易懂,感興趣的朋友可以去讀一下吳老師的書。
  • 科技:人工神經網絡的進步
    這些重大新故事中的一些與人工神經網絡有關,人工智慧研究中的一個相對較新的現象正在推動從娛樂到醫學等許多領域的各種進步。人工神經網絡依賴於這樣的思想:技術可以使用對應於個體人類神經元和神經元組的小單元來模擬人類大腦的生物學工作,以基於輸入產生輸出。
  • 什麼是人工神經網絡(ANN)?
    每天使用神經網絡的應用程式有很多,例如Google的翻譯服務,Apple的Face ID iPhone鎖和Amazon的Alexa AI驅動的助手。神經網絡也在其他領域的一些重要人工智慧突破背後,例如診斷皮膚和乳腺癌,讓目光投向自動駕駛汽車。人工神經網絡背後的概念和科學已經存在了數十年。
  • 人工神經網絡及其應用
    1 人工神經網絡的發展歷史及其意義1.1 人工神經網絡的發展歷史神經網絡的發展可以追溯到19世紀末,其發展可以分為四個階段。2 人工神經網絡的種類及應用領域2.1人工神經網絡的種類人工神經網絡的模型很多,可以按照不同的方法分類進行分類。其中比較常用的分類方法是,按網絡連接的拓撲結構分類和按網絡內部的信息流向分類。
  • 人工神經網絡發展歷程及特點
    人工神經網絡ANN簡稱為神經網絡或類神經網絡。深度學習實際上是深度神經網絡DNN,即深度學習從人工神經網絡ANN模型發展起來的,因此有必要對人工神經網絡ANN作進一步探討。^_^ 最近十幾年來,人工神經網絡ANN的研究工作不斷深入,已經取得了很大進展,其在模式識別、智慧機器人、自動控制、預測估計、生物、醫學、經濟等領域已成功地解決了許多現代計算機難以解決的實際問題,表現出了良好的智能特性。 那麼究竟什麼是人工神經網絡ANN呢?
  • 人工神經網絡的特點有哪些
    人工神經網絡的特點和優越性,主要表現在三個方面: 第一,具有自學習功能。例如實現圖像識別時,只在先把許多不同的圖像樣板和對應的應識別的結果輸入人工神經網絡,網絡就會通過自學習功能,慢慢學會識別類似的圖像。自學習功能對於預測有特別重要的意義。
  • 人工神經網絡與腦控計算機是什麼?
    人工神經網絡就是對於人類大腦的神經網絡的一個複製,用大量的電子儀器來複製人類大腦的神經元運算,隨著電子儀器的微型化與科技的進步,未來電腦跟大腦的運算速度以及方式會越來越接近,並且帶領人類到達一個未知的領域,這將是一片從未開拓的淨土。
  • 「神經網絡」的逆襲:圖解80年AI鬥爭史
    「連接主義」(Connectionism),又叫仿生學派,主張模仿人類的神經元,用神經網絡的連接機制實現人工智慧。第一次AI危機情況在1969年起了變化,「符號主義」代表人物馬文·明斯基(Marvin Minsky)寫了一本名為《感知器》(Perceptron)的書,結果直接把神經網絡給寫死了。
  • 人工神經網絡的五大主要應用場景
    人工神經網絡是一種嘗試,模擬組成人腦的神經元網絡,這樣計算機就能像人一樣學習事物並做出決策。人工神經網絡是通過對普通計算機進行編程而產生的,使它們的行為類似於人類的相互連接的腦細胞。人工神經網絡是受人腦啟發的計算模型。人工神經網絡最近的許多進展都是在人工智慧領域取得的,包括語音識別,圖像識別,以及基於人工神經網絡的機器人。
  • 關於人工神經網絡的哲學思考
    南開大學 自動化系,天津 300071  原發信息:  (京)2000年第02期 第25-28,53頁  內容提要:本文在簡單介紹人工神經網絡的研究成果的基礎上,探討了人工神經網絡的自組織功能,並運用馬克思主義的基本原理和方法,從普遍聯繫、整體與部分的關係及結構和功能的關係三方面論述了人工神經網絡的哲學意義
  • 人工神經網絡初學:是什麼以及為什麼?
    【IT168 技術】談及人工智慧,就會涉及到人工神經網絡。人工神經網絡是現代人工智慧的重要分支,它是一個為人工智慧提供動力,可以模仿動物神經網絡行為特徵,進行分布式並行信息處理的系統。