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大脑中发现“数字神经元”,计算机的福音?

中国软件网 2022-03-01 09:01

据媒体报道,近日,德国图宾根大学和波恩大学在进行一项研究时,检测到大脑中的神经元会在某些数学运算中受到激发,一些神经元仅在加法期间活跃,另一些神经元则在减法期间活跃。并且,这些神经元都“不关心”计算指令是词语形式还是运算符号形式。

研究者通过举例来阐明该检测结果的意义所在:一般小学生知道2个苹果+3个苹果=5个苹果,但是这个计算过程中,大脑是如何运行的,却不得而知。而这次检测,仿佛接近了这个谜底。

在一些癫痫患者当中,病情的发作总是起源于大脑的同一个部位,为了对这个部位精准定位,研究者将电极组合植入患者身体,通过探针来确定癫痫发作的起源。试验中,通过接线可以测量到单个神经元的活动迹象。

4名男性患者和5名女性患者参与了这项测试。医生在他们大脑中植入了电极,用来记录神经元的活动情况。试验中,参与者执行了简单的数学计算。伯恩大学癫痫学系的弗洛里安·诺曼教授在试验结束后表示,发现参试人员在加法和减法的计算期间,激发了不同的神经元。

结果表明,一些神经元只对“+”命令作出反应,而另一些神经元只对“-”命令作出反应。即使用语言替换数学命令,效果也是一样。在测试过程中,当参试者被要求计算“5+3”的时候,大脑中的加法神经元就发生反应;而被要求计算“7-4”的时候,大脑的减法神经元就发生反应。

这说明,大脑细胞具备一种数字运行的指令形式。这样,大脑的活动就会准确地对某种指令发生反应,并执行指令任务。

研究人员将大脑细胞的这种反应方式输入到一个自动学习的计算机程序中,并且告知软件,当前的参试者正在进行“+”还是“-”的运算。当计算机的算法经过这种训练之后,再遇到新的活动数据时,就能够准确地判断它是由哪个运算所做的记录。

图宾根大学的安德雷斯·内德尔教授认为,以往通过对猴子的实验,获知某些计算规则的神经元存在于它们的大脑中,然而对于人类,此前并没有这方面的任何数据。

试验中还发现,不同的“+”神经元也会在同一个计算过程中交替活动,就像是计算器上的“+”号键在不断地改变它的位置,“-”号的反应也一样。

这个试验结果,尚不能确定是否研究人类大脑的必然方式。在9名参试人员中,因为大脑颞叶被植入电极,在进行简单计算的时候被发现了大脑神经元活动的不同迹象。这些迹象或许说明,科学技术可能找到捕捉大脑活动的途径。

这次检测结果发表在《当代生物学》杂志上,引起人们的好奇:一般人的神经元的计算反应,与数学家的神经元的计算反应,会有差别吗?能否通过这样的检测方式,探查大脑活动的更多迹象?这对计算机的智能开发有什么用处?

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责任编辑: 4162SKX

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