盘子里的神經元也會玩電子遊戲?

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原創 Dan Robitzski 神經龜山通水管,實際

人工智能钻研的持久方针之一是開辟通用人工智能（artificial general intelligence，也叫“能人工智能”）——也就是科幻小說里那種成心識的或類人的人工智能。人脑有着進修、整合信息、拼集上下文、從而真正理解事物的能力，而工程師們正試着開辟基于這些人脑功效的算法某人工智能架構，并但愿以此研發出通用人工智能[1]。可是，在一種再現進修與智能的新法子中，一個叫作“皿中之脑”（DishBrain）的體系却将活的脑组织和科技連系了起来。

“皿中之脑”是澳大利亚生物技能公司Cortical Labs[2]的產物。作為一個平台，它經由過程電心理旌旗灯号刺激活的神經元，然後读取神經元勾當，從而教會神經元履行使命。在《神經元》（Neuron）于10月12日公布的新钻研中，科研职员表白培育皿中的小鼠某人類神經元在约莫五分钟後就可以學會玩雅达利公司（Atari）于1972年刊行的經典電子遊戲《乓》（Pong）[治療關節炎,3]。

論文標題：

In vitro neurons learn and exhibit sentience when embodied in a simulated game-world

DOI：

没有介入此钻研的哈佛醫學院神經科學家雅斯明·艾斯克贝多·洛佐亚（Yasmín Escobedo Lozoya）[4]經由過程邮件奉告《科學家》杂志（The Scientist ）：“我感觉称這個進程為某種情势的‘進修’是正确的，由于這是一種能延续数分钟的、以方针為导向的顺應性勾當。”

Cortical Labs首席科學履行官布雷特·卡根（Brett Kagan）[5]奉告《科學家》，這充實證了然培育皿中的神經元收集在供给刺激和反馈的前提下是可以或许進修的，而且是有“感知力”的。他暗示，經由過程進一步改良，“皿中之脑”可用于摸索智能的機制、钻研藥物對神經元的影响、或基于生物和工程元件的連系開辟更壮大的人工智能。

卡根問道：“這會是一種思虑‘神經元為什麼物’的新思绪嗎？神經元只是人類和動物的生物構成的一部門嗎？它們可否成為一種钻研智能的新型生物質料？......科學家又為甚麼要測驗考試仿照智能——這個咱們已具有并把握的工具？”

The Scientist

CORTICAL LABS

“皿中之脑”體系是一種用于電心理刺激和记實的體外装配。钻研者們在能向特定神經元通報電流触動的電极網格（雷同于脑中相邻神經元之間典范的電化學旌旗灯号通報模式）上培育了皮层神經元。這些網格還可以记實细胞的電心理反响，并将该反响反馈到任何正在举行的的数字使命中，從而在體系軟件和活的脑细胞之間形成為了一個及時通讯和反馈的闭环體系。這類網格被物理區别成分歧區域：一個感受區域（為神經元供给反馈和刺激）和多個活動區域。

在遊戲《乓》中，玩家必需用他們的“球棍”（略多于一行像素）来避免球打進他們的球門，還要測驗考試把球击入敌手的球門，就像虚拟的曲棍球角逐同样。這個简略的遊戲已成為用于脑機接口體系觀點驗證的首選使命[6]。位于某一個活動區域的神經元的動作電位發放提醒球棍向上挪動，而位于另外一個活動區域的神經元勾當则使免膠自粘假睫毛,球棍向下挪動。

卡根說：“當咱們给神經元供给信息時，咱們試圖使其尽量地靠近它們在生物體系中接管的旌旗灯号。”

“皿中之脑”的显微镜圖象，此中荧光標識表记標帜显示分歧類型的细胞：神經元和轴突是绿色的，紫色標識表记標帜神經元，赤色標識表记標帜树突，蓝色標識表记標帜所有细胞。在有多個標識表记標帜物的處所，色彩被归并，凡是显示為黄色或粉赤色。

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CORTICAL LABS

固然卡根說這些神經元确切可以及時玩《乓》，但為了简略起見，他的团队不能不做出做一些點窜。他暗示：“球棍越大，球挪動越慢。”别的，神經元的方针是尽量得到高分而不是获胜。是以，卡根弥补道：“它没有真實的敌手可以匹敌，是以不成能赢。若是咱們要試圖缔造一個成功的前提，那就繁杂了。而對付神經元来讲，這項使命的成果仅限于‘击球’、‘继续角逐’或‘输球’。针對神經元的分歧‘举動’，咱們會给出此中一種成果所對應的反馈。”

提供應神經元培育物的刺激在强度和可展望水平上有所分歧。按照論文所述，在感受區域的神經元遭到纪律的電流触動，這些触動编码了小球在遊戲中的位置。而當活動區域的神經元樂成用球棍瞄准球、并讓球在屏幕上穿梭回来時，感受區域的神經元便會收到一個可展望到的刺激，如许，這些神經元之間的毗連就获得了加强——這至關于给神經元的嘉奖。當神經元未能击球時，它們會收到一種在其展望以外的刺激，這類刺激更长、更强烈，從而滋扰了這些神經元培育物。神經元很快便學會了防止這類侵扰性的刺激，并起頭寻觅能到达“击球”结果的前提。

“皿中之脑”體系上高度互連的神經培育物的扫描電子显微镜圖象

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CORTICAL LABS

用引诱性多能干细胞（induced pluripotent stem cells）培育的人類神經元和胚胎小鼠神經元都可以或许學會玩這個遊戲，而且跟着時候的推移，两種细胞培育物的表示都有所美白面膜膏,提高。不外，這項钻研显示，人類细胞可以對峙持续對击柝久（持续击球的次数更多）。卡根說，這些證据表白只要能获得充實、详细的回馈和提醒，小型神經收集足已進修一個使命。山楂汁濃縮,

纽约费恩斯坦醫學钻研所（Feinstein Insititutes for Medical Research）生物電子醫學钻研所（Institute of Bioelectronic Medicine）的神經科學家埃里克·张（Eric Chang）[7]没有介入此項钻研，但他在邮件里奉告《科學家》，他認為這個實行設置颇有治療高血糖,趣，并弥补道：“這個項目標用處今朝還不開阔爽朗，但這其實不象徴着它没有價值。家喻户晓，计较機和人工智能在很多專項使命中都完胜人脑，是以我不肯定像如许的少数神經元與這類電子装备的交互能用于那邊。”

但是，艾斯克贝·多洛佐亚提到，她認為在举行潜伏藥物筛查時，咱們可以用该體系来查驗藥物是不是會影响大脑功效。

- Oliver Swinburne -

或许更悬而未决的問題是，“皿中之脑”項目培育的神經元是不是具备感知能力。卡根認可，宣称神經元具备感知能力（sentience）的谈吐可能會激發争议，特别是斟酌到他所說的人工智能開辟范畴的過分炒作和推行。

卡根說：“咱們對‘感知’這個術语沉思熟虑并举行了不少内部辩說。”他還提到，他和同事在2022年初期于AJOB Neuroscience杂志颁發了一篇關于他們的術语選擇的評注[8]。他弥补道：“我必需夸大，咱們不是在指‘意識’。”虽然两者常常被等量齐觀。“‘意識’是關于‘身為人類是甚麼感受’的履历。而從學術上和汗青上而言，‘感知’是感觉情况并對情况做出回應的能力。”

他弥补道，這個界說一样合用于此。和以身體作為前言與情况創建的間接瓜葛分歧，“咱們認為，這是（科學家）初次将神經元直接置于它們能與之交互的情况中。”卡根說。

- Freepik -

但其實不是所有人都佩服這類說法。埃里克·张說：“這是一篇觀點驗證的論文，它向咱們展現了培育皿中的活神經元如何故有限的方法與计较機芯片交互，但這還不是可讓我称之為‘感知’或‘生物智能’的工具。”而艾斯克贝多·洛佐亚则暗示：“我選擇把問題留给哲學家来决议這是不是组成‘感知’。”

卡根說，在他的团队继续開辟该體系的進程中，他也接待這類批判定見。他說：“咱們試圖尽量地削減炒作。虽然這項钻研可能带来的影响简直使人冲動，但咱們尚未需要對此大举衬着。”

参考文献

1.

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3.

4.

5.

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7.

8.

原文：