《STEAM》讓AI學習小生物的大腦

張瑞雄 2022/05/31 15:24 點閱 1786 次

人工智慧(AI)的最高境界就是和人腦一樣,有著無與倫比的學習力、創造力等等,人腦大約有800到900億個神經元,像OpenAI開發的GPT-3(一個可以瞭解人類語言的AI系統)就號稱有1750億個神經元,但它的功能還是離人腦有一段距離。

所以人腦的運作不光只是靠神經元的多寡,而是有其特殊的地方,不是AI可以容易學習的。

讓AI學習蜜蜂

如果人腦太過複雜,那麼是否可以從更簡單的動物腦袋開始研究,例如蜜蜂。我們看到蜜蜂在花園裡勤奮地採蜜,從一朵花飛到另一朵花,當每隻蜜蜂聚集得足夠多的花蜜時,蜜蜂可以毫不猶疑地飛出花園,朝著它們蜂巢的方向飛去,很少出錯。

蜜蜂的大腦只有大約100萬個神經元,但它們可以做很多人類想讓自動機器人、自駕車或無人機做的事情。

它們可以在完成任務的同時瞭解空間構造、避免互相碰撞和逃離危險。它們可以探索環境,構建一個新空間的準確地圖,並完成各種任務,例如從各種不同種類的花朵中採集花蜜。它們還可以與其他蜜蜂交流複雜的信息,例如採集花蜜的最佳地點在哪裡。

甚至有實驗的證據表明蜜蜂具有某種概念理解能力,包括將物體分類為相似或不同的能力,以及理解因果之間的某些關聯的能力。

從生物汲取靈感

所以與其AI學習複雜的人腦,何不如從學習簡單的蜜蜂開始,先瞭解蜜蜂的大腦如何工作。如果AI領域更多地關注在其他生物模型,特別是大腦比人類簡單但具有驚人認知能力的動物,AI可能會取得更快的進展。

更重要的是,蜜蜂在完成這一切的同時,所需的訓練比使用深度學習的典型AI所需的訓練要少幾個數量級。與大多數深度學習模型相比,蜜蜂的大腦模型在遇到不尋常的情況時似乎也不太可能失敗,況且蜜蜂的大腦只消耗機器學習AI系統所需能量的一小部分。

因此如果我們想要人工智慧,為什麼不從很多生物的大腦中汲取更多靈感。大多數生物的大腦是模組化的,它們具有天生設計用於執行特定功能的特定組件。今天大多數的AI神經網路架構都不是這樣工作的,都是高度一般通用的,但這種通用性也使得它們效率低下。

重新發明輪子

生物的大腦也有某些既存的功能,這些是通過生物演化的學習過程得到。所以AI不要從頭開始,必須不斷地「重新發明輪子」(reinventing the wheel),重新學習人類和動物認知系統中已經知道的既存能力和啟發式方法,許多這些能力是與生俱來的,而不是後天學習得到的,這是大自然給我們的經驗。

當然蜜蜂的智慧永遠比不上人類,但它們可以幫助我們發明更有用、更高效的自主機器,當然蜜蜂還帶給我們甜美的蜂蜜,人類應該感謝它們!