1) 全局书评
有没有想过智人是如何变得如此聪明的?为什么我们发展出了真正的语言,而所有其他动物都没有呢?首先是什么让线虫将其身体转向不同的方向呢?或。。。什么是线虫?
这些问题的答案以及更多内容都可以在马克斯·贝内特(Max Bennett)的新书《智能简史:进化、人工智能和造就我们大脑的五项突破》中找到。在365页的书中,加上45页的词汇表、章节注释和参考书目,读者可以质疑它是否确实简短,但肯定是彻底的。
贝内特的前提是——他是一名软件企业家,创立了一家名为Bluecore的公司,该公司“在消费者知道自己想要什么之前就帮助他们预测会买什么”——那就是,如果不了解究竟是什么导致了我们已经拥有的真正智能,人类将永远无法创造真正的人工智能。因此,他从那些线虫开始——对你我来说,是蠕虫——并煞费苦心地详细描述了在数十亿年的时间里演变成三磅重的大脑的五项突破,这些突破被折叠到我们所有的头骨中。
这本书的前半部分有点枯燥,不仅详细介绍了是什么导致了蠕虫转向(食物!),还详细介绍了鱼类如何通过反复试验来学习,以及基底神经节在决定行为方面所起的关键作用,以及许多其他进化发展。贝内特在每一步都引用了心理学家和神经科学家的工作,并包括大量的图表和图形来表达他的观点。有时感觉就像在读一本教科书。但值得称赞的是,他以实际的散文开始了每一章,就像对 5 亿多年前寒武纪大爆发的描述一样:“埃迪卡拉纪的粘稠微生物垫将海底变成绿色,早就褪色并让位于更熟悉的沙质腹部。埃迪卡拉纪的理智、缓慢和小巧的生物将被一个熙熙攘攘的大型移动动物动物园所取代,这些动物的形态和大小各不相同。
当贝内特开始将人类大脑的进化与我们在人工智能发展中所处的位置联系起来时,对于这位读者来说,这本书就变得更加有趣了。为什么机器不能真正学习?贝内特写道,即使是如今每个行业似乎都在接受的 ChatGPT,也不能“按顺序学习”。“他们一下子学会了所有东西,然后停止了学习。”我们已经使用互联网的全部内容训练了 ChatGPT,但该软件无法学习新事物,因为它有忘记旧事物或学习错误事物的风险。
贝内特足够聪明,不会在一个每天都在变化的领域中对人工智能得出任何结论,但他确实以一个挑战结束了他的书。他写道,进化给了我们壮丽的人类大脑,现在我们已经有能力扮演上帝并创造一种新的智慧形式,我们必须首先决定我们的目标——我们是否注定要分散在宇宙中?或者我们会失败,骄傲或气候变化的受害者,或者一些尚未看到的东西,只是进化树上的另一根树枝,它会在没有人类的情况下继续生长,也许永远不会增加一个叫做“人工智能”的肢体?今天活着的读者不会活得足够长,但贝内特提出了一个坚实的理由,说明为什么对人脑进行逆向工程可能会导致人工智能科学的未来突破。
2)全书想要达成的目标
我们检查其他动物的大脑时,最引人注目的发现是它们的大脑与我们自己的大脑有多么相似。除了大小之外,人类的大脑与黑猩猩的大脑之间几乎没有什么区别。和老鼠的大脑之间的差异也仅在于少数大脑结构的不同。甚至鱼类的大脑几乎与我们的大脑有相同的结构。
尽管如今人类的大脑非常复杂,但它们并非总是如此。大脑是从无意识的混沌进化过程中出现的;微小随机的变异被选取或修剪,取决于它们是否支持生物进一步繁殖。六亿年前,一种仅有米粒大小的蠕虫身上首次出现了脑——动物头部神经元的集合体。这种蠕虫是所有现代有脑动物的祖先。经过数亿年的进化调整,通过数以万亿计的微小连接调整,它那简单的大脑转变为多样化的现代大脑群体。
该书的目标,是从演化的视角去理解大脑的复杂性,通过研究其他动物共享的智力成就以及它们不同的智力特征,重建我们祖先的大脑,确定这些古老大脑赋予它们的智力能力。理解了大脑不同层级的关系,可以在人工智能的模拟中对其重现。如果我们认为大脑的某个部分使用了某种特定的算法,但当我们在机器中实现这个算法时它却不起作用,这就表明大脑可能并非以这种方式工作。相反地,如果我们找到一个在人工智能系统中运行良好的算法,并且我们发现这些算法的特性与动物大脑的特性存在类似之处,这就为大脑可能确实是以这种方式工作提供了一些证据。
该书将动物神经系统的进化分为五个突破,每一个突破构成了下一次突破的基础。正是通过这一有序的修改集合,大脑进化的故事帮助我们理解最终出现的复杂性。由于许多生物智能领域的突破与人工智能领域所学到的东西有相似之处。其中一些突破代表着我们在人工智能中已被深入理解的技巧,而其他技巧则超出了当前的理解范围。也许,大脑的进化故事可以揭示我们在开发人类类似人工智能过程中可能忽视的突破。也许它将揭示一些自然的隐秘线索。
3)第一重突破:扁形动物中的转向(steering)
地球上几乎所有的动物都拥有相同的体型设计。它们都有一个前部,包含口腔、大脑和主要的感觉器官(如眼睛和耳朵),以及一个后部,用于排泄废物。与我们最遥远的动物近亲——珊瑚虫、海葵和水母形成对比,后者具有辐射对称的体型;也就是说,类似的部分围绕中心轴排列,没有前后之分。这两类动物之间最明显的区别在于它们的进食方式。
图1:两种动物的对比
双侧对称允许移动装置在一个方向(前进方向)上进行优化,同时通过增加转向机制解决了导航问题。转向不仅可以用来导航到某些地方(食物),还可以用来远离某些地方(捕食者,危险)。相比在单细胞时简单地根据浓度梯度决定运动方向。在包含数百万细胞的生物体内进行导航需要全新的方式,这需要刺激激活神经回路,神经再激活肌肉细胞,引起特定的转向运动。因此,第一个大脑带来的突破并不是导航本身,而是在多细胞生物体尺度上的导航。
所有这些来自不同方向的感觉输入都必须在一个地方集成在一起,做出单一决策;生物体一次只能朝一个方向前进。第一个大脑就是这种超级整合中心——一个巨大的神经回路,用于选择前进的方向。
图2:向前神经元累积“继续向前!”的投票,而转向神经元累积“转向!”的投票。向前神经元和转向神经元相互抑制,使得该网络能够整合权衡并做出单一选择
做出转向的决策至少需要四样东西:用于转向的双侧身体计划,用于检测和将刺激分类为好与坏的价值神经元,用于将输入整合为单一转向决策的大脑,以及基于内部状态调节价值的能力。但进化仍在不断尝试改进。
情感的基本模板似乎起源于引导中的两个基本问题。第一个是激活问题:我是否想要消耗能量移动?第二个是价值问题:我是否想要留在这个地方或离开这个地方?特定神经调节物质的释放强化了对每个问题的具体回答。这些关于留下和离开的全局信号随后可以用来调节一套反射动作,例如是否安全产卵、交配,以及消化食物是否值得耗费能量。
4)联想:调整事物的优劣
在评价情感价值——将世界中的事物归类为好与坏——出现的同时,利用经验改变最初所认为的好与坏的能力也随之出现了。珊瑚虫只是坐在原地,无法移动,等待食物游入其触手中。通过吞食接触其触手的任何东西并避开任何痛苦的固定策略,已经能够很好地运作,完全不需要联想学习。相比之下,一个用于控制的大脑会面临独特的进化压力,根据经验调整其控制决策。早期的双侧对称动物如果能记住避开之前在捕食者附近发现过的化学物质,将能比不能记忆的双侧对称动物生存得更好。