【智能时代】脑科学:大脑经历数亿年演化历程,AI智能跃迁指引图

B站影视 电影资讯 2025-03-31 08:39 1

摘要:AI为核心的新一轮科技创新浪潮已至,AI将与互联网一样,带来新一轮范式革命,人类社会将进一步加速发展。我们精心准备,重磅推出【智能时代专题】,目前已规划106篇深度原创研报,将全方位梳理AI产业、技术、代表性公司等发展历史、现状、趋势,展望智能时代未来图景,挖

AI为核心的新一轮科技创新浪潮已至,AI将与互联网一样,带来新一轮范式革命,人类社会将进一步加速发展。我们精心准备,重磅推出【智能时代专题】,目前已规划106篇深度原创研报,将全方位梳理AI产业、技术、代表性公司等发展历史、现状、趋势,展望智能时代未来图景,挖掘投资机会。

智能时代专题:脑科学

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智能时代第二季,重磅升级,更前瞻,更硬核,支持专题/单篇付费解锁

一、生物大脑演化,历经漫长自然选择与进化过程,大脑结构从简单到复杂跨越式发展。

美国国家精神卫生研究院神经学专家保罗·麦克里恩,提出三脑理论/三位一体大脑理论,人脑分为爬行动物脑、古哺乳动物脑、新哺乳动物脑。现代神经科学认为,大脑功能划分并非完全遵循三脑理论分层结构,许多功能由多个脑区协同完成,三脑理论对直接理解大脑运作有重要意义,帮助理解大脑基本组织原则与进化历程。

约3.6亿年前,随着海洋动物向陆地进化,爬行动物发展出位于大脑最内部的爬行脑/本能脑。这部分古老大脑,负责控制心跳、呼吸、睡眠、新陈代谢等维持生命的基本功能,与躲避危险、自我保护、攻击等本能行为。蛇、鳄鱼、蜥蜴等动物,主要依赖爬行脑生存。

约2亿年前,哺乳动物时代,在爬行脑外侧进化出第二层大脑哺乳脑/情绪脑,主要对应大脑边缘系统。情绪脑,能产生各种情绪,帮助动物更好适应环境。恐惧促使逃离危险,兴奋激励追逐猎物,分享食物时幸福感有助社会协作。情绪脑,反应通常直接迅速,倾向二元对立的思考模式,直接选择是或否,倾向维持现状,重复习惯性行为。

约250万年前,随着人类从哺乳动物中脱颖而出,进化出位于情绪脑外侧的第三层大脑理智脑,称新皮层、理性脑或思考脑。这部分大脑,比情绪脑更加复杂与灵活,赋予人类思考、想象、基于现实预测未来能力。理智脑,是语言理解、学习、记忆、推理、计划等高级认知功能的基础。

自然界生物大脑系统,在漫长进化过程中,发展出极为高效、可并行的信息处理能力。人脑为例,拥有约860亿个神经元,量级接近可观测宇宙中星系数量1,000亿+,形成超过60万亿高度组织化连接,算力之强,堪比超级计算机,算力约100~1,000 TOPS量级。

二、AI发展,不能仅停留在算法与数据层面,更要深入理解生物智能运作机制,从脑科学汲取灵感。

AI研究发展历史角度看,AI创新与进步,要有生物学思维。AI系统设计、运作方式、算法结构,都受到人类大脑或生物智能机制启发。

早期AI研究,例如符号主义AI,更多关注逻辑推理与符号操作,与人类大脑运作方式相去甚远。

随着连接主义/神经网络兴起,AI开始更多借鉴生物学,特别是脑科学原理。神经网络灵感,来源生物神经元网络结构,标志AI研究,从模仿人类理性思维,到模仿人类大脑结构与学习机制转变。

神经网络是现代AI,特别是深度学习核心,借鉴生物神经元网络基本结构。神经网络层次化发展,经历从单层到多层演变,更接近大脑皮层的层次化结构。

早期浅层神经网络,包括感知机、多层感知机等,功能相对简单,主要用于解决线性或低复杂度问题。

深度学习兴起,通过构建更深、更复杂神经网络,大幅提升特征学习与模式识别能力,与大脑皮层信息处理层次性更加相似。

人类大脑与当前AI,存在显著性差异,大脑灵活学习能力、自适应性,对复杂信息处理能力,远超现阶段AI系统。大脑通过少量数据学习、概念抽象、动态连接重构等机制,展现出对复杂环境的高度适应能力。当前AI系统,在某些特定任务中表现优异,在学习效率、泛化能力、自适应性方面存在巨大差距。

人脑基于高度优化生物学架构,算力领先主流端侧NPU。人脑在能耗比方面,大幅领先果蝇等其他生物、英伟达专业GPU、人形机器人芯片。

快慢双系统模型为AI提供认知模型框架,帮助设计更加人性化、高效、强大AI系统。心理学家丹尼尔·卡尼曼在《思考,快与慢》提出,人类思考两种基本模式,包括系统1快思考、系统2慢思考。

现代AI系统中,快思考与慢思考模块,可协作实现高效与精确平衡,在自动驾驶、机器人等领域成为主流架构。

自动驾驶领域:系统1,主要负责实时感知、车道保持、基本反应等;系统2,主要负责复杂路线规划、复杂路况决策、道德判断等。

机器人领域:系统1,主要处理即时平衡、障碍物避让等任务;系统2,主要负责复杂任务分解、路径规划、决策制定等任务。

理想构建下一代自动驾驶架构、视觉语言行动模型MindVLA,将快慢系统结合为单一大模型,模型可自主决定何时采用慢思维能力。

理想创始人李想介绍,规则算法的能力是昆虫,端到端E2E是聪明的猴子,VLA机器人大模型具备人类理解物理世界的脑系统。通往全自动驾驶没有捷径,比LLM更难,这是理想要做预训练与基座模型,要把空间、语言、行为的Token统一在一个基座中训练的原因。

AI发展,不仅推动相关领域应用创新,还为脑科学研究提供全新工具、方法、视角。AI 模型,不仅能用来模拟大脑复杂功能,还帮助科学家揭示大脑工作机制。

AI为构建与测试大脑计算模型,提供前所未有助力。科学家可利用神经网络模拟神经元、神经环路,甚至更大范围脑区活动,包括视觉皮层、听觉皮层等,成为推动脑科学进步强大引擎。

AI赋能脑机接口,也为脑疾病诊断、治疗、神经康复开辟道路。AI算法,能处理分析来自大脑复杂神经信号,实现更精确、更快速意图解码,对控制机械手臂、轮椅、计算机等外部设备至关重要。

三、AGI需要打造AI六感,AI智能时代将出现赢家通吃。

目前大语言模型,在自然语言处理方面取得巨大成功,在理解现实世界方面存在局限性。大语言模型基于文字学习,文字是知识的精炼表达,很多知识与经验难以用文字完全描述。

大语言模型擅长处理文本,无法直接理解或生成视觉、音频等非文本信息,导致在现实世界应用范围有限。大脑感知,并非局限于单一语言或文字,而是通过多种感官协作,包括视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等与外部世界交互。

迈向AGI,需打造AI的六感。人类对世界的认知、理解、决策能力,建立在多个感知系统深度融合基础上。

人的五感,包括视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉。人类还有直觉、平衡感等多种感知方式,与世界进行全方位、多维度互动,形成对世界完整理解。

线上数据资源接近充分使用,现实世界数据资源正快速增长。随着物联网、传感器技术、机器人技术发展,现实世界数据正快速增长,自动驾驶汽车、智能家居、机器人等,都在不断产生大量感知数据,包括图像、视频、声音、触觉等,与交互数据,包括动作、行为、环境反馈等,这些数据将成为未来AI发展重要驱动力。

AI智能时代,自动驾驶、机器人等新技术,作为未来线下世界构建入口、平台、生态的重要载体。

互联网提升比特效率,AI改变原子效率,改变人与物理世界交互方式,为社会带来更大可能性。AI的出现,打破互联网局限性,开始深度改造原子(物理世界)效率。AI 不仅能在信息层面(比特)做出智能决策,还能通过操作机器人、自动驾驶汽车等实体设备,直接改造物理世界(原子)。

AI 是智能逻辑,差距容易区隔,将出现赢家通吃。

人类是线性进化,AI是指数级进化,未来人类与AI差距将越来越大。人类生物进化,是缓慢、线性过程,需要数千年、甚至更长时间,才能产生显著变化。人类从历史中学到的经验教训,往往会遗忘或忽视,重复犯错。

AI学习速度远超人类,AI模型可在数小时内完成对数亿条数据学习,人类需要数年、甚至数十年,才能达到同样知识积累。

AI系统可快速迭代优化,每次改进都能直接提升性能,实现指数级进化。AI进化成果,可通过互联网传递到全球系统中,形成指数级扩散效应。

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来源:六合商业研选一点号

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