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《眼見為憑:從眼睛到大腦,從感知到思考,探索「看見」的奧祕》探究人工智慧的發展|話鹿讀冊

本書談的是我們如何看到東西。哲學家思索這個問題很久了,但是從現代的標準來看,他們的概念大都是:眼睛就像是照相機。這個想法實在太過天真,視覺範圍要比這個概念廣多了。認出朋友的臉對我們來說是再自然也不過的事情,自然到古代人甚至不認為這是個問題,不過實際上一點都不簡單。要了解視覺,你必須要了解許多眼睛功能之外的事情,還要知道腦部了解外在世界的方式。

矛盾的是,腦部運作的速度相當慢,現代電腦的運算速度要比神經元和突觸的速度快上百萬倍,但是在許多感知能力上完全不是腦的對手。你能夠在人潮擁擠的遊樂場中瞬間認出自己的孩子,腦部是怎麼辦到這一點的?一片光影、空氣中的震動、皮膚上壓力的改變,這些平淡的刺激,腦部是如何賦予意義的?對此我們只能稍窺堂奧,但是所見到的已經讓人驚奇。

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我們將會一步步了解視覺。你會知道你看到的世界,並不是世界的真實模樣:世界的影像在你的視網膜中先分成片段,然後經由不同的路線傳遞到腦中,每條路線中的資訊都讓腦知道那個影像中某些小小的特定元素。你將會知道視網膜中的神經元如何完成這個「再編碼」的過程,以及這樣做的原因。我們會跟著這些訊息進入腦部,那裡是打造視覺的場所。

腦部有許多神祕之處,但是對於腦部的運作方式,我們有一個重要的看法:腦並不像是電話系統那樣有固定的「點對點」連結,而是由許多神經元彼此聚集在一起,像是蜘蛛網那般成為神經網絡。現在提到神經網絡,很多人會想到電腦,不過事實上那是半個世紀前具有遠見的加拿大神經科學家唐納.赫柏所提出的概念,幾年後電腦科學家採用了這個概念。

接下來的幾十年中,神經網絡的概念曾經走紅過,也曾沒落過,更進步的電腦讓電腦學家建立了機器學習這個領域,該領域更有名的稱呼是「人工智慧」。電腦科學家指出電腦神經網絡可以學會許多厲害的能力,使得神經科學家再次研究腦中的神經網絡。現在神經科學和電腦科學是堅定的同盟,彼此緊密交流。腦部利用神經網絡詮釋這個世界?腦部是以「機器學習」的方式運作的嗎?答案似乎是肯定的,而且做得要比電腦好多了。

不可否認,電腦的能力的確讓人矚目,不只會下西洋棋,還能進行其他複雜的工作,但是一般來說,人工智慧電腦只會一樣把戲。就算是最簡單的工作,需要的硬體也非常龐大,同時消耗大量能源。相較之下,人類的腦小多了,能夠從事許多工作,所需要的能源不過是點亮夜間閱讀燈的程度而已。從這個角度看,電腦是糟糕的腦,有一種研究方向便是讓電腦更像是人腦。

赫柏在很久以前就想到了機器學習的關鍵點:連接線路固定的神經網絡,功能有限。重點在於在神經網絡中(或是在電腦模擬出的「神經元」),神經元之間的連結點是突觸,突觸可以依據經驗修改,這種彈性不限於感覺系統,而是普遍存在於腦中。這種彈性讓腦部可能從損傷中復原,同時讓額外的資源重新分配到特別重要的任務上。在視覺中,腦中的神經網絡能夠藉由之前看到時習得的知識,學到預期周圍世界中的物體是什麼,好和來自視網膜的原始訊息互補。簡單來說,這代表了視覺感知的內容並不是單純反映出所看到的景象,而是需要學習的。腦部的神經網絡看到了某些特徵組合時,會辨認出來。

這種特性對於我們研究感覺經驗、思考和情緒,會有什麼影響?我們不知道詳細的答案,但是能知道最終可能的答案。清楚且可實證的科學會帶領我們找到入口。我將帶領大家入這個過程,抵達感覺經驗轉變成為知覺和思考的轉換點。

最後,在這個旅程中,「你」在哪裡?談論腦部這件事情時,從外面來看簡單,但是藉由眼睛觀察到腦中的那個人,會是什麼模樣呢?關於這點,科學方面的研究才剛開始,到最後,我們必定會遇到意識與自我本質的問題,現在還沒有答案,但是這個問題的輪廓已經愈來愈清晰了。

本文出自時報出版《眼見為憑:從眼睛到大腦,從感知到思考,探索「看見」的奧祕》一書。

 

本書作者:理查.馬斯蘭(Richard Masland, 1942-2019)

哈佛醫學院科甘傑出眼科學教授(David Glendenning Cogan Distinguished Professor of Ophthalmology)與神經科學教授。曾擔任世上最大視覺研究機構麻州眼耳醫院(Massachusetts Eye and Ear Infirmary)研究主任多年。二十多年來擔任哈佛醫學院神經科學課程的主要教師,並因此得到兩座教師獎。他是美國科學促進會(AAAS)成員、前霍華德.休斯醫學研究所(Howard Hughes Medical Institute)研究員,以及普洛克特獎章(Proctor Medal)與愛爾康研究獎(Alcon Research Award)等諸多獎項的得主。他為視網膜的神經網絡與逆轉失明的研究帶來了開創性的貢獻。

本書譯者:鄧子衿

國立陽明大學微生物及免疫學研究所碩士。專職生命科學、食物以及醫學範疇的科普翻譯,曾獲得第九屆吳大猷科普翻譯獎佳作,雜誌譯稿散見於《科學人》與《國家地理》,近期的翻譯書籍有《藻的祕密》、《群的征服》與《毒特物種》等。

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