智能简史(上)用英文听英文书

智能简史(上)

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00:00 - 播客主题:从单细胞生物到人工智能的智力进化。

01:00 - 讨论生命起源“LUCA”及其DNA自我复制的生存优势。

04:19 - 5.5亿年前首个脑出现,奠定复杂大脑基础结构。

05:19 - 早期脑的三大能力:判断刺激、决策、感知自身状态。

06:19 - 对称身体结构提升移动效率,促进环境适应。

06:28 - 鱼脑具备学习和记忆能力,破除“三秒记忆”误解。

09:50 - 早期AI依赖即时反馈,难以处理复杂长期任务。

09:52 - 时间差分学习:AI通过分步反馈优化策略。

10:00 - 多巴胺与基底神经节在生物与AI强化学习中的相似性。

11:30 - 游戏《蒙特祖玛的复仇》推动AI好奇心驱动探索机制。

13:40 - 模式识别:生物大脑高效,AI需海量数据支持。

13:51 - 生物大脑避免“灾难性遗忘”,AI仍需突破此瓶颈。

14:00 - 总结:智力形式多样,人类仅是进化长河中的一环。

  • 进化是地球上唯一的成功学: 智力并非始于大脑,即使是没有大脑的原始生命也展现出令人惊叹的智力。

生命的基本智慧:自我复制与感知应对

LUCA:所有生命的共同祖先: 科学家相信现今地球上所有生命都源于一个生活在大约35亿年前的单细胞生物,被称为最后共同祖先 (Luca)

能量获取方式的进化:从氢气到光合作用和有氧呼吸: Luca依靠低效的氢气获取能量。蓝藻(蓝绿藻)的出现通过光合作用高效利用阳光和二氧化碳产生糖(高密度能量),并释放氧气。

能量获取方式的进化:从氢气到光合作用和有氧呼吸: Luca依靠低效的氢气获取能量。蓝藻(蓝绿藻)的出现通过光合作用高效利用阳光和二氧化碳产生糖(高密度能量),并释放氧气。

神经元的出现:高级智力的基石: 神经元是实现高级智力的关键。尽管原始生命有智力,但其实现方式(化学级联、蛋白质网络)难以规模化。

  • 原始动物的简单智能: 最早的动物可能是珊瑚虫,它有神经元和肌肉。通过触手收缩捕捉食物,展现了简单的神经信号传递和肌肉控制,但还没有大脑。

第一次智能突破:5.51亿年前第一个大脑的出现: 第一个大脑出现在5.51亿年前,其主人是现今所有有大脑动物的祖先。

两侧对称的优势: 几乎所有有大脑的动物都呈两侧对称。这种体型使得生物可以高效地向前移动,并具备左右转向能力,比辐射对称动物(如珊瑚虫、海星)更适合主动寻找食物和躲避危险。

线虫大脑的基本能力: 尽管线虫大脑只有几百个神经元,但它已经具备以下重要能力:

判断好坏: 通过正价神经元和负价神经元对信息进行“投票”,判断前进方向是否正确。

权衡: 大脑整合不同信息(如食物信号和危险信号)进行权衡,而非简单的刺激-反应。这解释了为什么需要大脑。

了解自身状态: 通过化学神经物质(如饱饿信号)了解自身状态,影响决策(如饿时更愿意冒险)。

联想学习(巴甫洛夫的条件反射): 线虫具备联想学习能力,能将不相关的刺激(如声音)与结果(如电击或食物)联系起来,产生非自愿的条件反射。

持续学习与适应环境: 线虫能够持续学习,对盐和食物的联系进行习得、消退和自发恢复,并优先学习最有用的线索,忽略背景噪音。

情感的出现:持续性行为的驱动力: 线虫表现出的愉快、害怕甚至抑郁等状态被视为情感。

多巴胺与血清素的作用: 线虫大脑中的多巴胺刺激动物渴望某物并提供动力,血清素提供满足感。

抑郁症的基石:慢性压力应对: 线虫对急性压力和慢性压力做出不同反应。慢性压力下,线虫分泌血清素导致“躺平”或习得性无助,这被视为抑郁症的基础。

动物生存的底层逻辑: 线虫展现的智力是动物行为的底色,包括:趋利避害并调整方向;整合信息进行权衡;持续学习适应变化;行为体现情感,具有一贯性。

第二次智能突破:脊椎动物与学习的革命: 约5亿年前,线虫的后代分化为脊椎动物和无脊椎动物。

试错学习(强化学习): 桑代克通过动物实验发现,动物并非通过模仿学习,而是通过试错并获得奖励来学习解决问题。

时序差分学习:强化学习的关键突破: 传统强化学习难以解决需要多步才能获得最终奖励的复杂问题。

多巴胺的真实作用:预测误差信号: AI领域的时序差分学习启发了脑科学家对多巴胺作用的新理解。

  • 时间感:脊椎动物独有的学习优势: 脊椎动物能够精确感知时间间隔,这对量化多巴胺信号和进行有效的时序差分学习至关重要。无脊椎动物通常缺乏这一能力。
  • 脊椎动物大脑中的学习机制: 下丘脑负责释放多巴胺(奖励系统),而基底神经节负责感知多巴胺并进行学习。基底神经节包含两个回路,分别扮演行动者和批评者,共同实现强化学习。
  • 强化学习的局限与好奇心的作用: 传统强化学习依赖明确目标和奖励,难以解决像“蒙特祖马的复仇”这种缺乏中间里程碑的问题。Google DeepMind引入了好奇心,将探索未知区域本身作为一种奖励(新奇性搜索),使得AI能够主动探索并找到解决方案。
  • 好奇心:生存发展的关键战略: 脊椎动物和一些高级无脊椎动物具有好奇心,仅凭满足好奇心就能获得多巴胺。好奇心使得学习本身成为一种有价值的活动,驱动探索和创新。
  • 模式识别:脊椎动物的另一项重要学习能力: 脊椎动物能够识别复杂且重复的模式(如从不同角度看同一个物体)。AI通过监督学习和卷积神经网络解决了这类问题。然而,脊椎动物的大脑并非采用这些方法,而是依赖自动联想学习,其具体机制尚不完全清楚。
  • 灾难性遗忘:AI的挑战与脊椎动物的优势: 当前AI模型在训练新知识时容易遗忘旧知识(灾难性遗忘)。脊椎动物大脑能够避免这一问题,其机制尚未完全阐明,但这可能与特定的硬件结构有关。
  • 海马体与空间感知: 脊椎动物大脑中的海马体对形成空间感知(如构建世界地图、走捷径)至关重要。
  • 教育的反思: 作者认为,现代教育过度强调知识记忆和模仿,忽视试错和好奇心,这可能压制了脊椎动物的天然学习优势。