五、小结
在本文中 , 我们简单介绍了生物神经回放的研究历程及其特点 。 神经回放是大脑“离线期间”对先前经历的神经元放电序列的顺序重新激活 , 这种重新激活可以在多个时间尺度上发生 , 且具有正向、反向两种不同的回放方向 , 并且大脑不止可以在经历后的相同环境中产生本地神经回放 , 还可以在距离实际经历更遥远的其他环境中发生远程神经回放 , 多种形式的神经回放支持了生物体记忆巩固、学习、决策、推理和规划等多样的认知过程 , 且这种特定的大脑自发活动会在以海马为核心的全脑尺度上产生和传播 。
对类似神经回放的大脑无意识状态下自发活动的研究可以帮助科学家不断接近大脑的本质 , 至今为止 , 大脑依旧拥有着任何超级计算机都无法匹敌的能力:脑神经网络大约包含1000亿个神经元和100万亿个神经突触 , 如此庞大的网络在信息加工上却仅耗能约20W 。 并且神经元以几毫秒的速度就可以实现生物互联 , 对组件级的故障又具有优异的容错性 。
在信息技术高度发展的当代 , 如何从此类现象中汲取灵感、制造出更优的human-level的人工智能是各个领域科学家都需要关注的问题 。
除此之外 , 尽管随着技术的更新 , 科学对人脑神经回放研究的限制正在不断被解除 , 但是生物神经回放依旧遗留着太多需要去探索的问题:神经回放在多大程度上是自发的 , 其是否需要认知资源的参与 , 又有什么因素会对其产生影响?在自然的生活下 , 面对海量的信息输入 , 大脑会选择什么内容进行回放?神经回放的强度和速度是否会又如何受到调节?
很多神经科学研究者对这些问题依旧束手无策 , 但随着计算机技术的发展 , 深度学习网络等领域的发展 , 神经学家们也有了更多探索的路径和方法 , 这些工具也正变得越来越适合解决具有挑战性的神经科学问题(Richardsetal. , 2019) 。
神经科学和计算机科学正在成为两门不断交叉和融合的学科 , 彼此都可以从对方的研究中获得灵感和启发 , 在下期推文中 , 我们将介绍计算机学家如何受到人脑神经回放的启发 , 创造出更低功耗、可持续学习的人工神经回放 。
参考文献
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