基于生物大腦開發(fā)的人工智能也需要睡眠

多少年來，讓不知疲倦的機器人代替人類干活，把人類從簡單重復(fù)的勞動中解放出來，一直是科技發(fā)展的終極目標之一。然而，美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室的一項研究發(fā)現(xiàn)，和人類一樣，基于生物大腦開發(fā)的人工智能也需要睡眠和休息。

“我們研究的課題是強化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，這是一種能像人腦一樣學習的智能系統(tǒng)，將來大有前景?！甭逅拱⒗箛覍嶒炇矣嬎銠C科學家伊京沃特金斯對新西蘭“每日科技”新聞網(wǎng)站表示，“我們通過模擬人類和其他生物從周圍環(huán)境中獨立學習的方式來訓(xùn)練它?！?/p>

在這項研究中，科學家對具有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人工智能進行了無監(jiān)督字典學習訓(xùn)練，讓它在沒有先例可循的情況下對事物進行分類?！斑@就好比讓孩子識別各種陌生動物的圖片，把相似的動物放在一組。孩子們可能并不認識羚羊，但他們會本能地把羚羊與獅子或企鵝區(qū)分開來?！痹搶嶒炇疑窠?jīng)科學家加里特肯尼昂在美國《科學》雜志上寫道。

研究人員發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過長時間無間斷的自主學習，人工智能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)變得極不穩(wěn)定，開始“不受控制地制造類似幻覺的圖像”。研究人員用盡各種方法想讓神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，比如關(guān)閉后再重啟，但都以失敗告終。最后他們決定“死馬當活馬醫(yī)”，讓人工智能“模擬睡眠狀態(tài)”試一試。他們給人工智能播放各種噪聲，如不同電臺之間的波段聲音，以此對它進行“催眠”。當穩(wěn)定而均勻的高斯噪聲響起時，人工智能平靜了下來，功能恢復(fù)了正常。

這次有驚無險的試驗讓研究人員有了意外的發(fā)現(xiàn)。他們認為，人工智能接收的高斯噪聲和生物神經(jīng)在慢波睡眠時期接收的信號具有相似性。慢波睡眠即深度睡眠，它有助于皮質(zhì)神經(jīng)元保持穩(wěn)定，阻止大腦產(chǎn)生幻覺。這一結(jié)果表明，無論對人腦還是人工智能而言，“睡眠”都同樣重要。“我們讓人工智能睡了個好覺?！蔽痔亟鹚拐f。

人工智能的睡眠與傳統(tǒng)電腦的“休眠”截然不同。電腦的“休眠”狀態(tài)只是停止內(nèi)部運轉(zhuǎn)，即刻凍結(jié)所有的計算活動。當人工智能的“大腦”出現(xiàn)故障時，洛斯阿拉莫斯國家實驗室的IT部門以電腦為參照，建議“先斷電，再重啟”，這種做法無異于讓人工智能進入短暫的腦死亡狀態(tài)，只會雪上加霜?？夏岚褐赋?，生物大腦和仿生神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在睡眠中并不是不活動，而是在進行有別于清醒狀態(tài)的活動，這種活動對神經(jīng)元的正常運作而言至關(guān)重要。機械式“休眠”對人工智能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)毫無裨益，只是簡單地重啟了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并抹掉了先前積累的學習成果，可能導(dǎo)致人工智能患上嚴重的健忘癥。

不過，并非所有類型的人工智能都會因缺覺而“抽瘋”，只有應(yīng)用仿生技術(shù)的人工智能會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。大多數(shù)從事機器學習、深度學習和人工智能研發(fā)的科研人員沒有遇到過這個問題，因為他們研究的人工智能采用全球化的數(shù)學算法，具有生物神經(jīng)元無法比擬的優(yōu)勢。

科研人員還發(fā)現(xiàn)了睡眠對人工智能的另一個作用。一般來說，當神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)剛開始工作時，一些神經(jīng)元處于休眠狀態(tài)，無法工作。人工睡眠可以激活這些神經(jīng)元，讓它們運轉(zhuǎn)起來。目前，洛斯阿拉莫斯國家實驗室的科學家們正在研究人工智能睡眠的更多好處。

當人工智能越來越朝著仿生化的方向發(fā)展，它們和人類一樣需要睡眠似乎也就不足為奇了。與此同時，它們能幫助人類進一步認識自己身上的奧秘，更深刻地了解生命本身。隨著仿生技術(shù)和人工智能在生活中的普及，或許將來有一天，你的電視機會不時打個盹兒，你的汽車、冰箱、洗衣機及其他采用生物智能技術(shù)的物件也一樣。
責任編輯：YYX