人工智能
人工智能学会了如何提高大脑智力
credit:123RF
说到黑匣子，没有什么比人脑更“黑”了。科学家们哀叹道：人类的大脑是如此复杂，以至于它甚至不能完全理解自己。
但是如果我们无法弄清楚自己的大脑，也许机器可以为我们做到这一点。在最新一期《自然通讯》杂志上，由宾夕法尼亚大学心理学家迈克尔·卡哈纳领导的研究人员表示，机器学习算法可以用来解码人脑，然后帮助增强人类的记忆。如何能做到这一点呢？只需要将精确的电流定时输送到大脑就可以了。
换句话说，研究人员想要使用一个黑匣子来释放另一个黑匣子的潜力。一方面，这听起来像是对一个极其困难的问题的一个相当优雅的解决方案。另一方面，这听起来像是科幻电影里末日的开端。
谈到大脑测量，最好的数据来自头盖骨内部。但是科学机构和审查委员会通常不会以科学的名义打开人的头骨，所以卡哈纳和他的同事们在25位癫痫病人身上进行了该研究。每一位病人的大脑中都植入了100到200个电极(用于监测癫痫发作时的电活动)，卡哈纳和他的团队利用这些植入物在记忆任务中记录高分辨率的大脑活动。
首先，研究人员对大脑记忆东西的过程做出了一种假设。当病人阅读并试图将单词记住时，卡哈纳和他的团队每秒钟会从每个植入电极收集到数千个电压测量数据。后来，他们又测试了病人的记忆过程，建立了大脑活动模式，然后他们又将其重复了一次又一次。在对每一个测试对象进行了两三次访问之后，他们收集了足够的训练数据来生成针对特定病人的算法，这些算法可以根据每个患者的电极活动来预测他们可能记住的单词。
到了这里，就是关键所在了。这些电极不仅能读取神经活动，还能刺激神经活动。因此，研究人员试图刺激大脑来改善(或者称为“拯救”)记忆。每隔几秒钟，受试者就会看到一个新单词，算法将决定大脑是否准备好记住它。卡哈纳说：“这个闭环系统可以让我们记录受试者大脑的状态，在分析大脑活动后我们会决定是否在几百毫秒内触发刺激”。事实证明，这个方法奏效了——这一系统平均提高了患者们15%的记忆力。
这已经不是卡哈纳的团队第一次探索大脑刺激对记忆的影响。去年，研究团队发现电极脉冲似乎能够改善或降低记忆能力(取决于被刺激的时间)。在这项研究中，当研究人员在低功能期间刺激大脑的记忆特定区域时，测试对象的得分更高(高功能时期的刺激效果则相反)。这是一个重要的发现，但在治疗上是无用的，研究人员只能在记忆测试完成后才能确定记忆和大脑状态之间的联系。从大脑强化的角度来看，你真正想要的是在记忆过程中传递脉冲。
现在，卡哈纳和他的同事们借助机器学习算法似乎已经结束了这个循环。卡哈纳说：“我们不是用它来识别猫的图像，而是用它来构建一个解码器，这种解码器可以观察大脑里的电活动，并识别大脑是否处于有利于学习的状态”。如果大脑看起来像是在有效地编码记忆，研究人员就不会去管它。如果不是的话，该系统很快就会发出电脉冲，使其进入高功能状态。