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明年，“高考機器人”將與全國文科高考生同時考試、同時交卷。據(jù)悉，已被列入科技部863計劃的“高考機器人”，其中一個重要的研發(fā)部分是心智計算。

腦科學、認知計算是當前極為活躍的研究領域，歐盟、美國等都設立重大研究計劃，投入巨大資金開展研究。繼歐盟投入10億美元的“人類大腦計劃”、美國投入30億美元的“大腦基金計劃”之后，中國版人腦工程計劃也有望啟動。

那么，作為智能科學未來重點研究方向的心智計算是如何影響“大腦計劃”的？又是如何打開人工智能應用空間的？

心智計算與大腦計劃有密切關系

“心智計算與大腦計劃具有密切的關系，在腦科學、認知科學、人工智能等學科交叉層面提供大腦計劃理論基礎。心智計算是智能科學未來重點研究的方向，將催生更多的革命性的技術。” 中國科學院計算技術研究所研究員、IFIP 人工智能專業(yè)委員會機器學習和數(shù)據(jù)挖掘組主席史忠植說。

據(jù)了解，谷歌研制的AlphaGo成功的一個原因在于人工智能對大規(guī)模問題提供了很有力的感知計算方法，能高效地提取具有表現(xiàn)力的特征，區(qū)分環(huán)境的不同區(qū)域和狀態(tài)。另一個更重要的原因是他們構建了價值網(wǎng)絡和策略網(wǎng)絡，提取數(shù)據(jù)中的關系形成記憶，結合蒙特卡洛樹搜索方法進行高效推理。

史忠植說，AlphaGo是成熟的感知計算和初級的心智計算的結合體。感知計算是被動地對感知輸入做出識別和判斷。在大規(guī)模、非結構化、動態(tài)環(huán)境中長期生存，動物具有比刺激－響應的行為模式更高級的認知功能，它們能形成記憶和概念，能進行推理，從而在較長的時間尺度內(nèi)優(yōu)化自己的決策。這些與心智相關的高級認知功能是由遠離感覺皮層的腦區(qū)完成的，隨著實驗手段的進步，神經(jīng)科學在記憶、注意、決策、意識等方面取得了越來越多的實驗結果。

心智計算是人類與仿真系統(tǒng)的橋梁

智能科學，就是通過腦科學、認知科學、人工智能等學科交叉研究，提出類腦計算的途徑，達到人類水平的人工智能目標。

“心智計算是當前智能科學研究的熱點。心智是指人的全部精神活動，包括思維、推理、記憶、學習、情感、決策、意志、意識等。心智計算是心理符號的計算，是大腦的信息加工過程，心智的可計算性是聯(lián)結人類的精神活動與人工系統(tǒng)仿真的橋梁和紐帶。”史忠植說，心智的可計算性提供了用計算過程來解釋人類行為的理論基礎，通過心智模型CAM（Consciousness And Memory）,為類腦計算智能系統(tǒng)提供通用構架。

根據(jù)35年的研究，史忠植最新撰寫了《心智計算》。《心智計算》旨在創(chuàng)建類腦計算的基本理論和構架。全書圍繞心智模型CAM系統(tǒng)地論述心智計算的理論基礎。

心智模型為心智計算提供通用構架

“在心智活動中，記憶和意識起著最為重要的作用。記憶是在人腦中積累、保存和提取個體經(jīng)驗的心理過程，由于記憶，人才能保持過去的反映，使當前的反映在以前反映的基礎上進行，使反映更全面、更深入。” 史忠植說。

也就是有了記憶，人才能積累經(jīng)驗，擴大經(jīng)驗，記憶是心理在時間上的持續(xù)，有了記憶，先后的經(jīng)驗才能聯(lián)系起來，使心理活動成為一個發(fā)展的過程，使一個人的心理活動成為統(tǒng)一的過程，并形成他的心理特征，記憶是反映機能的一個基本方面。

“在智能科學中，意識問題具有特別的挑戰(zhàn)意義。存在如何決定意識，客觀世界如何反映到主觀世界中去，既是哲學研究的主題，也是當代自然科學研究的重要課題。意識讓人有自我的概念，能根據(jù)需求、偏好設定目標，并根據(jù)記憶中的信息進行各種認知活動。” 史忠植說。

據(jù)了解，心智模型CAM主要基于記憶和意識的功能構建的認知模型。心智模型CAM包括10個主要功能模塊，即視覺、聽覺、感覺記憶、工作記憶、短時記憶、長時記憶、意識、高級認知功能、動作選擇和響應輸出。

心智計算未來將分為三階段推進

近幾年，資本不斷涌入人工智能這個領域，為整個行業(yè)帶來了快速發(fā)展。預計到2020年全球人工智能市場規(guī)模將達到1190億元，而艾瑞咨詢則預測，到2020年，中國人工智能市場將達到91億元。

“未來心智計算將分為三個階段不斷推進。在2020年，實現(xiàn)初級類腦計算，我們將實現(xiàn)的目標是計算機可以完成精準的聽、說、讀、寫。雖然現(xiàn)在的計算機也已經(jīng)部分具備了這些能力，但是我們希望通過機器學習，能夠讓那時的計算機實現(xiàn)高精度的認知能力。”史忠植說。

“到了2035年，我們將進入高級類腦計算階段，那個時候，計算機不但具備‘智商’，還將擁有‘情商’。”史忠植說，“這也是智能科學的魅力所在——它是一個交叉學科的產(chǎn)物，我們需要通過對情感的研究以及對腦科學的研究，來實現(xiàn)這一階段的目標。” 史忠植說。

史忠植對智能科學的發(fā)展還有更高的期待：“通過納米技術，未來我們會制造出模擬神經(jīng)形態(tài)的芯片。2050年，智能科學有望發(fā)展出神經(jīng)形態(tài)計算機，實現(xiàn)超腦計算。到那個時候，計算機的高性能與人的高智能相結合，我們有望看到機器人足球隊打敗人類明星足球隊。”

（來源：科技日報）