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美制造出含5300亿个神经元迄今最大规模人造脑 (2)

来源:www.zhongliu365.com时间:2012-12-05奇闻指数:编辑:admin手机版

在这场竞赛中,两名人类对手都是历次比赛中最强大的获胜者,“沃森”击败了他们,获得了100万美元的奖金。在对自然语言的处理上,“沃森”的创新之处并不是采用了什么新的高超的算法,而是同时执行数以千计的语言分析算法,从结果中寻找共性。只有当“沃森”确信自己得到了正确答案时才会抢答,如果对于答案不那么有信心,它则会保持沉默,不冒险作答。

虽然这不表明“沃森”能够像人类那样去理解语言,但它成功处理了人类语言中双关、模糊的一面。1997年电脑“深蓝”因击败世界象棋冠军而震惊世界,仅仅五年之后,计算机科学家就做到了仅靠连接八台个人电脑而达到相等的运算能力。库茨魏尔认为,依照现在电脑的发展速度,在“沃森”之后仅需七年,单独一个处理器就将做到它在《危险边缘》中完成的壮举;仅仅10年,个人计算机就能达到这个水平。

从最简单的开始

秀丽隐杆线虫是一种生命只有几天的线虫,自1974年起就被当作分子生物学和发育生物学中的“模式生物”。这是一种看上去非常简单的生物:身长大约1毫米,一只秀丽隐杆线虫由959个细胞组成,其中有302个是神经元,95个是肌细胞。早在1980年代,生物学家们就搞清楚了秀丽隐杆线虫302个神经元的连接方式;然而,过去26年中所有尝试模拟其完整神经系统的努力均以失败告终。(www.zhongliu365.com)

1997年和1998年,美国俄勒冈大学和日本的一组研究人员就分别尝试过建立秀丽隐杆线虫的完成模型,包括整个身体的每一个神经元、突触,以及完整的感觉形态(sensory modality)。两个项目都是只公布了最初的计划,然后就再无下文。此后,从2004年到2010年间,日本、英国、美国的研究人员还开展过类似项目,有一些收获,但远非完整。

尽管一只秀丽隐杆线虫只有302个神经元,但根据2011年发表的一项研究,秀丽隐杆线虫的躯体神经系统含有6393个化学突触、890个缝隙连接、1410个肌肉神经接点。即便人们已经很清楚神经元的连接方式,但突触是如何行为的仍是正处于研究之中的课题。美国哈佛大学的大卫·达伦布尔(David Dalrymple)就认为,之前的研究只是从连接方式出发,而并不真正理解神经元,这就好像你想要制造一台收音机,而手上只有一张电路示意图,没有任何关于零件的信息。

达伦布尔是哈佛大学的一名博士生,受谷歌CEO拉里·佩奇的资助,从2011年开始运用“光遗传学”(optogenetics)的手段进攻之前所有人都未成功的问题。他的目标是确定秀丽隐杆线虫每一个神经元的功能、行为和生物物理特性,最终在计算机上重建出其完整的神经系统。他估计这一工作大概需要三到四年的时间。

同时,一个由美国、欧洲和俄罗斯的科学家与计算机专家合作进行的“OpenWorm”项目也从2011年开始,尝试在计算机上全面模拟出秀丽隐杆线虫——从基因到行为。他们在2012年初已经推出了OpenWorm浏览器,让所有人都能以3D形式探索秀丽隐杆线虫在细胞层面的结构。这个项目的一个哲学思想是,只有当我们能够重建一个生物体的时候,才代表我们真正理解了这个生物体。

秀丽隐杆线虫是自然界中拥有神经系统的最简单的生物之一,也是生物学家最为熟悉的生物。达伦布尔和OpenWorm对秀丽隐杆线虫的模拟只是万里长征的第一步,他们的最终目标都是模拟人脑的神经系统。在成功模拟秀丽隐杆线虫的神经系统之后,达伦布尔计划中接下来的目标将是五天大的斑马鱼幼体,此时它大约有10万个神经元;然后是有96万个神经元的蜜蜂、5000万个神经元的老鼠,最终是850亿个神经元的人脑。达伦布尔期望对人脑的在细胞层面的模拟能在他的有生之年完成。达伦布尔出生于1991年。

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