AI用藝術(shù)來(lái)控制猴子的腦細(xì)胞

這種針對(duì)神經(jīng)活動(dòng)的定制調(diào)節(jié)可以導(dǎo)致新類(lèi)型的神經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)。消防它顯示由人工智能程序設(shè)計(jì)的奇怪的獼猴模式導(dǎo)致猴子的大腦以現(xiàn)實(shí)世界圖像無(wú)法實(shí)現(xiàn)的方式射擊。人工智能創(chuàng)造的新藝術(shù)品給靈長(zhǎng)類(lèi)大腦帶來(lái)了奇怪的東西。

當(dāng)向獼猴展示時(shí)，AI生成的圖像有目的地導(dǎo)致猴子大腦中的神經(jīng)細(xì)胞比實(shí)際物體的圖像更多地發(fā)射。該AI也可以設(shè)計(jì)出具體的激活神經(jīng)細(xì)胞，同時(shí)抑制其他模式，研究人員在5月3日?qǐng)?bào)道科學(xué)。

這在神經(jīng)活動(dòng)使用的圖像前所未有的控制可能會(huì)導(dǎo)致新的類(lèi)型的神經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)或治療精神障礙。人工智能像小提琴一樣玩靈長(zhǎng)類(lèi)大腦的能力也可以讓人們深入了解人工智能如何模仿大腦功能。

負(fù)責(zé)新的彎曲圖像的AI是一個(gè)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) - 一個(gè)由虛擬神經(jīng)元組成的計(jì)算機(jī)模型 - 模仿腹側(cè)流。這是參與視力的大腦中的神經(jīng)通路(SN Online：8/12/09)。人工智能通過(guò)研究大約130萬(wàn)張標(biāo)記圖像的圖書(shū)館學(xué)會(huì)了“看”。然后，研究人員指示AI設(shè)計(jì)能夠影響大腦中特定腹側(cè)神經(jīng)元神經(jīng)元的圖像。

查看任何圖像會(huì)觸發(fā)大腦中的某種神經(jīng)活動(dòng)。但麻省理工學(xué)院的神經(jīng)科學(xué)家Kohitij Kar及其同事想知道AI故意設(shè)計(jì)的圖像是否會(huì)引起團(tuán)隊(duì)選擇的特定神經(jīng)反應(yīng)。研究人員將這些圖像顯示給三只裝有神經(jīng)元監(jiān)測(cè)微電極的獼猴。

在一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，AI旨在創(chuàng)建盡可能激活腹側(cè)特定部位神經(jīng)元的模式，無(wú)論其如何影響其他神經(jīng)元。在所測(cè)試的59個(gè)神經(jīng)網(wǎng)站中的40個(gè)中，AI制作的圖片導(dǎo)致神經(jīng)元比現(xiàn)實(shí)世界物體的任何圖像(例如熊，汽車(chē)或臉部)發(fā)射得更多。人工智能的圖像通常會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)元比真實(shí)世界圖像的最大響應(yīng)頻率高39%。即使猴子被顯示出先前由研究人員專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于觸發(fā)腹側(cè)神經(jīng)元的圖案，但AI設(shè)計(jì)使這些神經(jīng)元以更高的速率發(fā)射。

AI ARTWORK一個(gè)新的人工智能程序設(shè)計(jì)模式(顯示的示例集合)，可以控制猴子大腦中特定視覺(jué)相關(guān)神經(jīng)細(xì)胞的活動(dòng)。P. BASHIVAN，K。KAR和JJ DICARLO /SCIENCE2019

在另一項(xiàng)測(cè)試中，AI制作的模式旨在使一個(gè)目標(biāo)位置的神經(jīng)元變得狂野，同時(shí)最小化其他目標(biāo)的活動(dòng)。對(duì)于33個(gè)站點(diǎn)中的25個(gè)站點(diǎn)，AI創(chuàng)建的圖像將目標(biāo)站點(diǎn)的神經(jīng)活動(dòng)分離出來(lái)，明顯優(yōu)于真實(shí)世界的圖像。研究合著者，麻省理工學(xué)院計(jì)算神經(jīng)科學(xué)家Pouya Bashivan表示，雖然這種操作尚不完善，但未來(lái)具有更復(fù)雜設(shè)計(jì)和更多訓(xùn)練數(shù)據(jù)的AI可能會(huì)更好地控制。

“這是一項(xiàng)偉大的技術(shù)進(jìn)步，”馬里蘭州貝塞斯達(dá)精神衛(wèi)生研究所的神經(jīng)科學(xué)家Arash Afraz說(shuō)，他沒(méi)有參與這項(xiàng)研究。

Afraz說(shuō)，在神經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，研究人員“可能想要在大腦中誘導(dǎo)一種特定的活動(dòng)模式”，以了解不同神經(jīng)元的原因。“這樣做的直接方法是卷起你的袖子，打開(kāi)頭骨并在那里貼東西，”就像電極一樣。“現(xiàn)在，我們的工具箱中有了一個(gè)新工具”，以前所未有的方式無(wú)創(chuàng)地修補(bǔ)神經(jīng)元。

Bashivan說(shuō)，人工智能渲染圖像協(xié)調(diào)神經(jīng)活動(dòng)也可能導(dǎo)致心理健康問(wèn)題的新療法，如創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙，焦慮或“與心情有關(guān)的任何事情”。類(lèi)似于人們使用光療盒來(lái)緩解季節(jié)性情感障礙的方式(SN：4/23/05，第261頁(yè))或者看看平靜的自然場(chǎng)景讓人平靜下來(lái)(SN：11/10/18，第16頁(yè))有一天，人們可能會(huì)凝視著AI為量身定制的圖像。

這些實(shí)驗(yàn)不僅展示了一種操縱神經(jīng)元的新技術(shù)，而且還提供了對(duì)AI本質(zhì)的新見(jiàn)解。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是神經(jīng)科學(xué)家對(duì)腹側(cè)流的最佳計(jì)算機(jī)模型。這些計(jì)算機(jī)程序中的虛擬神經(jīng)元被安排為與生物神經(jīng)元類(lèi)似的結(jié)構(gòu)，并且這些AI非常適合識(shí)別照片中的對(duì)象。但約翰斯·霍普金斯大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家埃德康納沒(méi)有參與這項(xiàng)研究，他們就這些人工智能是如何真正像大腦那樣處理和理解視覺(jué)輸入一直存在爭(zhēng)議。

Connor說(shuō)，猴子神經(jīng)元對(duì)人工智能創(chuàng)建的圖像的反應(yīng)就像人工智能所預(yù)測(cè)的那樣，這表明這個(gè)計(jì)算機(jī)程序確實(shí)以與靈長(zhǎng)類(lèi)大腦類(lèi)似的方式理解視覺(jué)信息。“這樣可以說(shuō)服懷疑論者，包括我自己。”

如果人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上以一種非常模仿大腦的方式“看到”，研究這些人工智能程序可能有助于科學(xué)家更好地理解人類(lèi)視覺(jué)。未來(lái)的研究人員可能會(huì)放棄猴子和老鼠，并探測(cè)AI內(nèi)部的神經(jīng)行為(SN：6/9/18，第14頁(yè))。

對(duì)這樣的虛擬神經(jīng)元進(jìn)行試驗(yàn)可以提供“讓你在一個(gè)完全可以通過(guò)大腦不可訪(fǎng)問(wèn)的系統(tǒng)進(jìn)行夢(mèng)想實(shí)驗(yàn)的方法”，康納說(shuō)。