元方说·生命科学篇⑤｜如果用AI来解码人脑 会怎样？
封面新闻记者 张峥
给实验者戴上一个有64个传感器的电极帽，然后让他看喜剧、优美风景、灾难片，他的情绪就会以交叉线条的形式显示在电脑屏幕上。通过对大脑的解读，来帮助脑瘫、抑郁症患者进行康复治疗——脑机接口，是人工智能的一个新兴分支。
头戴电极帽的实验者
那么人工智能如何运用在生命科学领域？GPT-4会不会给生命科学带来挑战？近日，封面新闻记者对话了国家优秀青年基金获得者、四川认知科学学会人工智能分会主任委员、电子科技大学生命科学与技术学院教授徐鹏。
徐鹏
“如果说我们将GPT-4文本交互转化为语音，并赋予计算机人形，那么它就是一个智能交互机器人。从这个角度来说，GPT-4对于传统的脑-机接口技术是一次挑战与革新。但是，生命科学旨在探究生命的机制、揭示智慧的产生和生命个体的发展，从这一角度来说，GPT-4单一的交互式会话能力，与人类在科研探索与创新中的作用相比，可能是远远不够的。”
封面新闻：人工智能如何运用在生命科学领域？GPT-4会不会给生命科学带来挑战？
徐鹏：与人相比，人工智能技术的最大优势，就是可以基于海量数据，实现数据信息的挖掘与整合。因此，我们在具体场景下，利用人工智能技术时，应当发挥其独特优势，将其作为一种有效的工具服务于我们，提升我们工作研究的效率。目前，就生命科学而言，我们通常将人工智能技术作为一种工具，用于生命规律的探索、疾病的辅助诊断等。在早期，主要把AI应用于影像的自动识别划分，可以成倍地降低医生的工作量，当然还有很多包括我们所进行的比如孤独症、精分等疾病的诊断；在近期，随着AI技术的不断发展，其在生命科学、临床医学的应用不断扩展，比较有代表性的工作是在去年发表的工作——研究者通过AI技术实现了对蛋白质功能空间结构的预测，这在以前是无法想象的。当然，从本质上来说，人工智能技术受启发于大脑神经元模型，我们在生命科学研究中，对大脑认知机制的探索又可以反过来进一步促进人工智能技术的发展与变革，两者相辅相成，互为促进。
GPT-4的出现，对我们来说挑战与机遇并存。ChatGPT最初的应用领域主要是自然语言处理，当然，随着模型的优化和提升，GPT-4已经具备了图文处理能力。从本质上来说，GPT是一种基于海量数据和人为决策反馈的迁移学习语言模型，该模型可实现高效的交互式人机会话。如果说，我们将GPT-4文本交互转化为语音，并赋予计算机人形，那么它就是一个智能交互机器人。从这个角度来说，GPT-4对于传统的脑-机接口技术是一次挑战与革新。但是，生命科学旨在探究生命的机制、揭示智慧的产生和生命个体的发展。从这一角度来说，GPT-4单一的交互式会话能力，与人类在科研探索与创新中的作用相比，可能是远远不够的。因此，在生命科学研究中，我们如何将GPT技术转化为一种辅助工具，加快对生命未知的研究和探索，同时我们也期望，通过对人脑信息加工处理机制的进一步了解，反过来对GPT模型的框架进行优化，赋予其更加强大的学习能力，提供更加拟人化的信息处理，可能是我们下一步需要考虑和关注的方向。
封面新闻：GPT-4发展为通用人工智能后，是不是意味着，它会取代人脑？
徐鹏：这个命题从AI出现后就一直存在于讨论中。在很多科幻电影里，比如《终结者》，都对这个命题进行了探索。人类大脑具有120亿到140亿个神经元，这构成了一个复杂、动态的神经系统，也使得人类大脑具有多项高级认知功能，如记忆、语言、运动、视觉等，我们人类也具有了复杂情感的加工、创造性的工作、复杂的逻辑推理等技能。
而相比较之下，就目前来说，GPT-4是一种人工智能技术，它是一个由机器学习算法驱动的模型。虽然说在处理特定任务上，如海量数据处理、自然语言处理等，GPT-4具有更加优越的性能，但它与人类大脑的智力与智慧还存在很大差距，当前无法取代人类大脑。对我们来说，可以把GPT-4作为一种有效的工具造福于人类，帮助我们更好地处理海量数据，实现智能化、人性化的服务，成为我们更好地理解和利用人类智慧的工具。
但另外一方面，在人工智能研究中，确实有必要关注人类和人工智能机器间的关系，特别是随着具有更强自我学习能力、具有意识的人工智能模型出现后，我个人认为是可能存在人和机器间的竞争的。因此，在该方面的研究确实有必要从全球角度制定相应的、统一的法规政策，对人工智能将来可能带来的对人类的潜在挑战进行预防和规避，寻找到人工智能和人类未来发展的一个平衡点。
封面新闻：人工智能会不会具备自我学习能力？
徐鹏：目前，我们将“强化学习”视为人工智能实现自我学习的一种有效途径。在“强化学习”的学习策略中，计算机通过尝试和错误的方法，从环境中不断地学习和改进自己的行为，从而实现智能决策，比如之前很有名的阿尔法狗。
强化学习是一种能够让人工智能拥有自我学习能力的方法，但这与人类的自我学习能力相比还有很大差距。人类可以通过归纳总结、逻辑推理等提升学习效率，但人工智能的自我学习更偏向是一种单任务遍历取优的策略，在处理复杂的多任务学习时还存在学习效率的问题。当前，人工智能技术的学习能力相对于人脑来说，还是一个比较初级的阶段。
但从人工智能在最近几年的迅猛发展势头来看，以前觉得不能的事情正在变成现实。因此，我觉得建立在对人脑学习、记忆等机制的更深入了解的基础上，未来的人工智能模型确实可能具有较强的自我学习能力，这也是前面讲到的世界需要从法律等方面去规范人工智能研究的主要因素之一。
封面新闻：脑机接口如何应用于医疗和疾病治疗？里面涉及人工智能的哪些领域？
徐鹏：脑机接口这个概念技术，实际上从上世纪70年代出现以后，其对大脑思维在一定程度上的解码属性，迅速引起了大家的兴趣。在早期阶段，大家主要关注的是对大脑的解码，也就是想通过脑机接口对外界设备比如轮椅、计算机等进行大脑的控制。国际上也出现了多个脑机接口打字系统、轮椅控制及计算机操作系统。但这些系统大多是停留在实验室，没有能够较大规模地推广起来。究其原因，一是脑机接口的信号获取方式对用户不友好，二是脑机接口对运动的解码效率方面确实与人们的预期还存在一定距离。而随着研究的深入，人们发现，传统的脑机接口也就是脑控，不能满足研究、应用的需求，因此脑机接口的研究从传统的脑控扩展到了控脑，也就是通过外界输入干预，对大脑的活动进行调控。
从临床等应用方面来说，把脑控和控脑结合起来，形成一个闭环的系统，更加能够符合临床等方面的需求。因此，当前的脑机接口发展的主要方向，就是一方面利用脑机接口的脑控功能，也就是解码功能，对病人大脑的状态、疾病损伤程度进行有效地监控，然后结合外界的比如神经反馈、声光电磁等调控手段，对大脑的状态进行干预调节。目前，国际上已经出现了多种脑机接口系统，应用于儿童多动症、孤独症、脑瘫、癫痫、帕金森、脑中风康复、难治性抑郁症等疾病的治疗康复中。
情绪反馈
本质上，从广义上来说，脑机接口本身就属于人工智能的范畴，是其中一个新兴的分支，只不过脑机接口主要侧重于对大脑认知（思维）的解读。传统人工智能发展的这些信号处理和模式识别等功能，都可以应用于脑机接口。比如，人工智能所发展的模型技术，可以对采集到的生物信号进行实时处理，提取信号中的有用信息，并进行可靠的解码，从而提高脑机接口的解码实效性。目前，人工智能中的很多新的算法模型，包括深度网络，都在脑机接口中得到了应用，并获得较好的效果。
封面新闻：您从事的脑机接口领域有哪些成果？什么时候有望在医疗领域里应用？
徐鹏：我们实验室的脑机接口研究，到目前为止有将近15年了。现在，我们主要集中于脑机接口在临床方面的应用结合，主要关注运动功能和精神类疾病方面的诊断治疗。
在运动功能方面，我们在国家自然基金重点和科技部重点研发等项目的支持下，开发了国际上第一套专门针对脑瘫儿童康复的脑机接口系统，并在相关医院进行了初步应用，能够对脑瘫儿童的运动功能进行有效康复。此外，我们基于脑器交互的概念，和陆军军医第一附属医院开发了以大脑-运动系统间信息交互为核心的中风偏瘫康复系统，目前正在做临床应用的前期准备工作。在精神疾病方面，我们开发了基于脑机接口系统、将疾病状态评估和干预调控融为一体的诊断治疗系统，实现了对疾病的闭环干预调控。
这些系统我们都发表了相应的国际期刊论文，获得了国家发明专利，当前已经和相关公司合作，建立了具有1000余平方米空间的应用转化中心，目前正在申请医疗注册证，有望在未来的3年内实现临床应用。
成都前沿类脑人工智能创新中心
封面新闻：人工智能、脑机接口如何规避道德风险？
徐鹏：总的来说，人工智能和脑机接口都可视为一种新兴的技术，虽然它们的发展前景十分广阔，但是也存在着一些道德风险。我个人认为，需要考虑通过以下方面来规避道德风险——
首先，我们需要建立合适的伦理框架，规范人工智能和脑机接口技术的应用范围与限制，保障人类的尊严和权益。这些框架可以由政府、学术界和产业界等多方共同建立，制定相应的法律和规章制度。
其次，需要注重数据隐私和保护。在开发人工智能和脑机接口技术时，要保护用户的隐私权，不收集不必要的数据，避免数据滥用和泄露。同时，要建立有效的数据管理机制，保证数据的安全性和隐私性。
再次，保证透明度和可解释性。人工智能和脑机接口技术需要具有可解释性，即能够清晰地表明其决策依据和过程，便于用户理解和接受。同时，要提高技术透明度，使其运作和影响可见可控。
最后，进行相关知识普及和教育。加强公众对人工智能和脑机接口技术的了解和认知，提高大众科学素质和技术素养，以减少误解和不当使用。
以上所提方面只是其中一部分。实际上，规避道德风险需要多方共同努力，包括政府、学术界、产业界、公众等各方的合作和参与，以保证人工智能和脑机接口技术的可持续发展和合理应用。
封面新闻：作为成都市政协委员，您的建议是什么，如何避免GPT带来的风险？
徐鹏：我作为成都市政协委员，结合我的专业和成都市在未来几年的经济社会发展需要，我提出的两个建议都是和人工智能相关的。其中一个是针对以GPT为代表的新一批人工智能热潮，针对人工智能应用和开发法规政策的制定，建议政府需要制定相应的政策，在符合社会伦理、政策法规的前提下，合理引导、规范化使用AI技术，需要明确定义在哪些领域场合可以使用人工智能技术，需要明确规定当AI技术生成的内容和国家法律、道德规范产生冲突后，究竟是由哪一方作为责任主体来承担相应的责任等，为人工智能的合理运用提供指导。
另外一个建议主要是针对成都市未来5年的经济发展布局的需求，以及目前为止在成都还未孵化出具有全国影响力的人工智能研究中心、人工智能在成都的发展还相对落后的现状，建议加快成都市人工智能产业研究布局，助力提升经济发展，从政策、资金等方面扶持人工智能的研发，推动人工智能的落地，培养人工智能人才培养储备，建立孵化出具有全国乃至世界影响力的人工智能研究中心企业。