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直播录像 | 脑与人工智能:站在进化的节点上
当人工智能加速发展,会超越人脑吗,文明的“奇点”真会如期到来吗?站在进化的节点上,让我们共同了解脑与人工智能的重大问题。
    2022-11-01
  • 21:47

    直播预告 | 心理学家刘嘉:在认知神经科学的浪潮中踏浪前行

    原创 樊佳璇 人文清华讲坛

    他在心理学学术道路上留下的足迹,与认知神经科学的4次浪潮相互交织,帮助人类不断廓清对大脑、对自我的认知。

    从面孔识别到空间识别,他不断探索大脑的认知机制。

    脑科学研究与人工智能如何结合?未来人类文明如何进化?他大胆探索。

    他时常建议年轻人在选择自己的人生规划时,“我喜欢”“我能够”“有价值”三要素缺一不可,而他也恰恰用自己的人生践行着这一原则。

    解析大脑机能,探求智能本质,

    他就是清华大学基础科学讲席教授、心理学系系主任刘嘉。

    刘嘉,麻省理工学院博士,心理学家,长期从事心理学、脑科学与人工智能研究。清华大学基础科学讲席教授、心理学系系主任、清华大学脑与智能实验室首席研究员、北京智源人工智能研究院首席科学家。曾任《最强大脑》项目总设计等。

    脑科学探索人的心理与认知,很多秘密已经揭示,更多秘密正待探索。

    生物智能以碳为基,人工智能以硅为基,两相结合,可能揭开“我是谁”的人类终极之谜,也会带来人工智能的重大突破。

    当人工智能加速发展,会超越人脑吗,文明的“奇点”真会如期到来吗?

    站在进化的节点上,让我们共同了解脑与人工智能的重大问题。

    11月8日晚7点,脑科学家、认知心理学家、清华大学基础科学讲席教授、心理学系系主任刘嘉人文清华讲坛现场开讲《脑与人工智能:站在进化的节点上》。

    一路逆袭,从班里倒数到保送北大

    刘嘉自小是个不太安分的学生,45分钟的课程,他只用5分钟就能理解老师要讲的内容,剩下的40分钟就用来在课堂上捣乱,于是,罚站就成了家常便饭。那些因为头脑聪明节省出来的课堂学习时间,被刘嘉用来读书,大量的阅读在填充了他童年的枯燥时光的同时,也锻炼了他的记忆力与理解能力。

    刘嘉的父母都是当时罕见的名牌大学毕业生,或许是因为父母的人生中并没有什么未完成的心愿,所以相比于大多数望子成龙的中国父母,刘嘉的父母并未给予他过高的期待,甚至对于上大学这件事也并没有执念,这样的宽容心态给了刘嘉极大的空间去探索自己的兴趣与专长,唤起了他内心的自驱力,他从小就清醒地知道,要自己寻找到未来的人生之路。

    初中时,阅读种下的种子开出了花,刘嘉在书中见识到了世界的广袤,他决心要通过考大学的方式冲破山脉的地理阻隔,到四川以外的世界去看看。这个让老师“爱恨交织”的聪明学生,找到了学习的意义,之后他开始奋发努力,从班级倒数,一路逆袭成为整个涪陵地区的中考状元。

    在众多的学科之中,刘嘉最喜欢物理,书中描绘的浩瀚无垠的宇宙带给他深深的震撼,他觉得,能够了解宇宙的起源与发展是“人生中无比美好的事情”,它所带来的精神上的满足远远超越了世俗意义上的成功,高二在全国数理化竞赛中获奖,拿到北大的保送名额之后,刘嘉本想选择天体物理专业。但刘嘉偶然读到了一本弗洛伊德传记,这本名为《心灵的激情》的书也点燃了刘嘉对于人的内心世界的好奇,相比于能够用公式、定律解释清楚的外部世界,人往往是更加复杂、生动的存在,“世界最重要的物体就是我们自己,没有任何东西比我们自己更重要,但是我们对自己其实是一无所知”,于是刘嘉转而决定要去心理学的领域中探索人的意识世界,改报了心理学系。

    初入北大,当时重思辨而轻实证的主流心理学研究范式让刘嘉感到无所适从,理科生出身的刘嘉大胆决定要自己摸索出一套可论证的心理学方法论,于是除了心理学的课程,他还把计算机系的核心课程全部学习了一遍,又加入了无线电系第一届辅修班,他试图从程式化的算法中了解可以类比人脑的信息加工处理方式,并将它们带回心理学的研究中。硕士阶段,刘嘉选择了认知心理学这个更加基础的心理学分支,研究人的心理活动的生物基础与产生机制。90年代的通讯技术条件下,国内外学术交流远没有今天频繁,国内的心理学研究与国际前沿水平存在着明显代差,刘嘉意识到,要想在这个领域真正取得成就,必须要到美国去接触最先进的心理学研究。

    峰回路转,在麻省理工勇探科学前沿

    计算神经科学的创始人David Marr写过一本叫做《视觉》的书,对人类表征和处理视觉信息的过程提出了全面的计算理论,书中“认知即计算”的观点让刘嘉产生了深深共鸣,虽然David Marr早在80年代已经去世,但是他在麻省理工学院(MIT)留下了计算视觉的研究传统,刘嘉对这种建立在严谨的数学公式与逻辑推导上的研究方法产生了极大兴趣,他决定放弃在北大直博、留校任教的机会,要到MIT去看看。

    刘嘉的申请过程可谓一波三折,他先后收到了普林斯顿、哈佛、斯坦福等美国顶尖大学的offer,而投递给MIT脑与认知科学系的申请却石沉大海,多方打听依然毫无音讯。最后关头,即将转入MIT任教的Nancy Kanwisher教授从哈佛发来了邮件,她十分欣赏这个来自中国的学生,热情邀请刘嘉与她一道加入MIT。

    在北大一向顺风顺水的刘嘉,却在MIT尝到了沮丧的滋味,他发现自己在国内积累的知识远远落后于美国顶尖大学的课程水平,而自己还在苦苦追赶课程进度时,有些同学已经以第一作者的身份在科学界的顶级期刊Nature上发表了文章。巨大的落差甚至消磨了多年以来对于心理学的热爱,使他一度想要放弃。直到第一学期期末,刘嘉同办公室的美国同学突然在家中自杀,在他的葬礼上,刘嘉发现原来这个在自己眼中优秀至极的同学竟然同样背负着巨大的压力,以至于最终走向自杀,他恍然意识到,在MIT这样的顶级学术殿堂,无论是学生还是老师,都处在压力与痛苦中,大多数人都并非天才,但可以通过长久的努力,掌握原本无法理解的知识。那一刻,从“学神”跌落成“凡人”的刘嘉终于与自己和解,他接受了自己在核心课程上的成绩只有B的现实,并坚持不懈地努力,终于成为同方向的7名同学中,少数拿到博士学位的学生。

    刘嘉在MIT攻读博士学位期间,恰逢认知神经科学的发展出现第一次浪潮,“第一次浪潮有一个新设备的出现——功能磁共振设备,使得我们能够看到大脑里究竟有什么样的活动。”导师Nancy Kanwisher教授正是这方面的先驱。刘嘉的博士论文,也正是利用功能磁共振设备,对面孔识别的认知神经机制进行研究。之所以选择研究面孔识别,主要有三个原因,其一,大脑60%的脑区参与了视觉信息处理,而视觉里最难的是面孔识别,因为面孔识别涉及到整体加工等,刘嘉天性喜欢挑战,他认为要做就做最难、最有挑战性的研究才最有意义。其二,刘嘉认为技术推动科学研究,是先有技术才有理论,当时在国际上功能磁共振设备刚刚用于脑研究,是非常前沿的技术。其三,刘嘉想做交叉学科的研究,他想学习用数学的方法来描述认知神经机制、建模等等。通过研究,他发现了大脑在面孔识别过程中,经历了先在OFA将面孔与非面孔区分开来,再在FFA进行面孔识别的两个阶段,而这两个阶段之间只相差70毫秒。

    决心回国,亲历国家的发展进程

    2000年刘嘉回国探亲,受邀到北大分享国际心理学研究的最新进展,离开仅仅三年,但曾经熟悉的校园已经变得十分陌生,记忆中的三教已经被拆又在新址重建,以至于他在北大迷了路。北大的巨变,让刘嘉意识到中国正在经历一场翻天覆地的变化,而变化中必然蕴含着巨大的机遇,于是他决定要尽快回国,参与到国家日新月异的发展进程之中。

    博士毕业后,2003年刘嘉加入中科院生物物理所脑与认知科学国家重点实验室,作为国内第一个受过磁共振研究系统化训练的人,他参与了我国第一台专门用于脑科学研究的磁共振脑成像中心的建设。

    2002年前后,Haxby提出用多元分析的方法了解大脑内部结构的功能,掀起了认知神经科学的第二次浪潮,大量的数学、物理、计算机领域研究者开始进入到认知科学领域中,发挥模式识别的优势解析大脑结构功能。认知神经科学由原来的以心理学为主导的单一学科,真正变成了一个交叉学科。刘嘉说:“第二次浪潮是一个数据处理方法上的革命,使得我们开始用不同的方法理解大脑究竟是怎么工作的。”这段时期,刘嘉利用磁共振设备在客体识别领域开展了多项研究,并尝试将客体识别与大脑的可塑性结合起来,研究大脑的动态改变。

    走出低谷,另辟蹊径突破瓶颈

    2005年,刘嘉加入北京师范大学,在北师大主导建成了我国高校第一个用于脑科学研究的磁共振脑成像中心,进一步在视觉领域开展研究。此时认知神经科学领域迎来第三次浪潮,研究者开始将大脑不同的区域通过功能连接构成“神经网络”。刘嘉在视觉领域也不断深入,建立了世界上首批研究从基因到脑结构功能再到行为表现的多模态数据库,将大数据与个体差异相结合,这一数据库至今仍在运转,已经有几十篇论文成果发表,并面向全世界公开。

    2012年,刘嘉意识到磁共振机器带来的研究红利已经接近天花板,传统路径下的认知神经科学研究遭遇无法突破的技术瓶颈,他只能转而尝试其他道路,进行了许多跨学科研究,比如,为了从进化的角度探讨面孔识别能力的起源,他采用了行为遗传学的技术比较同卵双生子和异卵双生子在面孔识别任务上的差异,第一次揭示了面孔识别模块受到“专家基因”而不是“通才基因”的调制。并且将分子遗传学与磁共振脑功能成像结合起来,首次探讨了人类空间认知功能的遗传基础。这些研究从基因、神经核团到大脑网络、行为表现,涉及到了实验心理学、发展心理学、神经影像学、神经科学和遗传学等多个学科。

    拥抱AI,追寻人类智能的本质

    2016年刘嘉担任节目总顾问的《最强大脑》第四季开始录制,在几项关于面孔识别的比拼中,人工智能毫无争议地打败了人类的面孔识别高手,给刘嘉造成了巨大的冲击,他开始反思:人工智能已经在面孔识别这一项能力上超越了人类,但是却并没有变成超越人的存在,这说明面孔识别并不能代表人类智能的本质,那么真正代表人类智能本质的问题在哪儿?

    人工智能的勃兴为刘嘉孜孜以求的人类智能的本质提供了新的启发:“我觉得第四次认知神经科学的浪潮就是跟AI的结合,远远超越前面三次浪潮给我们带来的革命性的变化,它使得我们第一次真正能够大步的奔向智能的本质做研究了,而且它可能带来的应用价值极大,如果我们能够创造出具有真智能的AI,它能够让我们的生活变得更好,甚至改变人类文明的形态。”

    受到人工智能带来的认知神经科学第四次浪潮的感召,2020年刘嘉选择来到在人工智能研究领域走在世界前列的清华大学,在人工智能的浪潮之下,推动心理学研究的新发展。目前,他的研究重心放在如何推动脑科学与人工智能更好结合,一方面利用人工智能的强大算力与计算模型,更好地理解大脑的运行机制,同时,也把大脑智能的机制应用于设计人工智能的架构和算法,构建超越硅基和碳基载体的智能理论,最终回答人类的终极问题:智能的本质是什么?

    从心向宇宙的调皮少年,到成果斐然的心理学家,刘嘉始终追随着兴趣的指引,向着科学的高峰不断攀登。人工智能的未来将怎样抵达?刘嘉正带领团队迎着浪潮全速前进。

    特别提示

    从2016年4月19日起,清华大学“人文清华讲坛”系列活动列入《文化素质教育讲座》课程,并按该课程要求举办,请在读本科生提前领票,凭票并携带学生IC卡刷卡入场,入场时间为每次演讲当日18:30。

    活动信息

    演讲题目:

    脑与人工智能:站在进化的节点上

    开讲时间:2022年11月8日(周二)19:00

    入场时间:18:30

    地点:清华大学新清华学堂

    【特别提示】

    由于疫情原因

    本场讲坛线下只面向校内人员开放

    同时开启在线直播

    原标题:《心理学家刘嘉:在认知神经科学的浪潮中踏浪前行(内附讲座预告、领票攻略及福利)》

    阅读原文

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