Science:科学家开发出虚拟大脑
2012-12-04 Science Science
加拿大研究人员发表文章说，他们利用超级计算机技术，创造了一个具备简单认知能力的虚拟大脑“Spaun”，它可以对视觉信号进行感知、分析并作出反应，如进行简单的智商（IQ）测试。研究人员称，该成果有望帮助人类更好地了解大脑运作。 研究成果发表在新一期《科学》杂志。
加拿大研究人员发表文章说，他们利用超级计算机技术，创造了一个具备简单认知能力的虚拟大脑“Spaun”，它可以对视觉信号进行感知、分析并作出反应，如进行简单的智商（IQ）测试。研究人员称，该成果有望帮助人类更好地了解大脑运作。 研究成果发表在新一期《科学》杂志。
认知和神经系统研究中的最大挑战在于，更加清楚地理解动物中观察到的复杂行为，与它们大脑中同样复杂的神经活动之间的关系。最近的大型神经模型尚未填补此鸿沟，人们仍不清楚神经细胞活性与生物功能之间的相关性。既往研究人员一直试图在保持研究精确性的基础上，不断增加模型中的神经细胞数量，此项研究则将焦点转向给予刺激后模型的反应——对其表现行为的观察。因此，从这个意义上说，尽管“Spaun”仍然比较简单，但它是第一个将刺激神经细胞后的活动与实际行为联系起来的模型。
据加拿大滑铁卢大学的研究人员介绍，这个名为“Spaun”的虚拟大脑主体是个基于超级计算机构建的数字模型，它通过一个类似摄像镜头的仪器来观察，并可指挥机械臂进行书写等动作，更重要的是，系统中还包括250万个模拟“神经元”，它们能通过变化的电压来模拟脑电波。
“Spaun”可执行多项简单的认知任务，对别人提出的问题以及通过虚拟“眼睛”观察到的事物作出回应。例如，研究人员向“Spaun”展示数字“2”的不同写法图片后，它可以根据写法的不同重新画出这个数字。它还有不错的记忆力，可依次将之前看到的一连串数字写出来。
研究人员说，“Spaun”是首个能模拟大脑利用不同区间沟通来展示复杂行为的模型，但目前它在功能性上还远远无法与真正的大脑相比。
此前也有不少利用超级计算机模拟大脑功能的项目，但滑铁卢大学的研究人员说，“Spaun”与它们的最大不同是，此前的项目仅模拟大脑的功能形式，而“Spaun”则能展示这些功能如何作用于各种行为。“Spaun”可以完成八种不同的任务，包括计算、记忆数字，以及进行简单的智商测试等，以揭示神经解剖、神经生理与心理行为的不同方面。
研究人员说，“Spaun”是首个能模拟大脑利用不同区间沟通来展示复杂行为的模型，但目前它在功能性上还远远无法与真正的大脑相比。
此前也有不少利用超级计算机模拟大脑功能的项目，但滑铁卢大学的研究人员说，“Spaun”与它们的最大不同是，此前的项目仅模拟大脑的功能形式，而“Spaun”则能展示这些功能如何作用于各种行为。“Spaun”可以完成八种不同的任务，包括计算、记忆数字，以及进行简单的智商测试等，以揭示神经解剖、神经生理与心理行为的不同方面。
ABSTRACT
A central challenge for cognitive and systems neuroscience is to relate the incredibly complex behavior of animals to the equally complex activity of their brains. Recently described, large-scale neural models have not bridged this gap between neural activity and biological function. In this work, we present a 2.5-million-neuron model of the brain (called “Spaun”) that bridges this gap by exhibiting many different behaviors. The model is presented only with visual image sequences, and it draws all of its responses with a physically modeled arm. Although simplified, the model captures many aspects of neuroanatomy, neurophysiology, and psychological behavior, which we demonstrate via eight diverse tasks.
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