AI用艺术来控制猴子的脑细胞 | 广东省智能创新协会

发布日期:2019-05-08 12:00
人工智能创造的新艺术品给灵长类动物大脑带来了特殊的改变。

研究人员在5月3日报道,当向猕猴展示时,AI生成的图像有目的地导致猴子大脑中的神经细胞比实际物体的图像更多地发射。该AI也可以设计出具体的激活神经细胞,同时抑制其他模式。



这在神经活动使用的图像前所未有的控制可能会导致新的类型的神经科学实验或治疗精神障碍。人工智能像小提琴一样玩灵长类大脑的能力也可以让人们深入了解人工智能如何模仿大脑功能。

负责新的弯曲图像的AI是一个人工神经网络 - 一个由虚拟神经元组成的计算机模型 - 模仿腹侧流。这是参与视力的大脑中的神经通路。人工智能通过研究大约130万张标记图像的图书馆学会了“看”。然后,研究人员指示AI设计能够影响大脑中特定腹侧神经元神经元的图像。

查看任何图像会触发大脑中的某种神经活动。但麻省理工学院的神经科学家Kohitij Kar及其同事想知道AI故意设计的图像是否会引起团队选择的特定神经反应。研究人员将这些图像显示给三只装有神经元监测微电极的猕猴。 

在一项实验中,AI旨在创建尽可能激活腹侧特定部位神经元的模式,无论其如何影响其他神经元。在所测试的59个神经网站中的40个中,AI制作的图片导致神经元比现实世界物体的任何图像(例如熊,汽车或脸部)发射得更多。人工智能的图像通常会导致神经元比真实世界图像的最大响应频率高39%。即使猴子被显示出先前由研究人员专门设计用于触发腹侧神经元的图案,但AI设计使这些神经元以更高的速率发射。



AI ARTWORK 一个新的人工智能程序设计模式(显示的示例集合),可以控制猴子大脑中特定视觉相关神经细胞的活动。

在另一项测试中,AI制作的模式旨在使一个目标位置的神经元变得狂野,同时最小化其他目标的活动。对于33个站点中的25个站点,AI创建的图像将目标站点的神经活动分离出来,明显优于真实世界的图像。研究合着者,麻省理工学院计算神经科学家Pouya Bashivan表示,虽然这种操作尚不完善,但未来具有更复杂设计和更多训练数据的AI可能会更好地控制。 

“这是一项伟大的技术进步,”马里兰州贝塞斯达国家精神卫生研究所的神经科学家Arash Afraz说,他没有参与这项研究。

Afraz说,在神经科学实验中,研究人员“可能想要在大脑中诱导一种特定的活动模式”,以了解不同神经元的原因。“这样做的直接方法是卷起你的袖子,打开头骨并在那里贴东西,”就像电极一样。“现在,我们的工具箱中有了一个新工具”,以前所未有的方式无创地修补神经元。

Bashivan说,人工智能渲染图像协调神经活动也可能导致心理健康问题的新疗法,如创伤后应激障碍,焦虑或“与心情有关的任何事情”。类似于人们使用光疗盒来缓解季节性情感障碍的方式或者看看平静的自然场景让人平静下来。有一天,人们可能会凝视着AI为量身定制的图像。

这些实验不仅展示了一种操纵神经元的新技术,而且还提供了对AI本质的新见解。人工神经网络是神经科学家对腹侧流的最佳计算机模型。这些计算机程序中的虚拟神经元被安排为与生物神经元类似的结构,并且这些AI非常适合识别照片中的对象。但约翰斯·霍普金斯大学的神经科学家埃德康纳没有参与这项研究,他们就这些人工智能是如何真正像大脑那样处理和理解视觉输入一直存在争议。

Connor说,猴子神经元对人工智能创建的图像的反应就像人工智能所预测的那样,这表明这个计算机程序确实以与灵长类大脑类似的方式理解视觉信息。“这样可以说服怀疑论者,包括我自己。”

如果人工神经网络实际上以一种非常模仿大脑的方式“看到”,研究这些人工智能程序可能有助于科学家更好地理解人类视觉。未来的研究人员可能会放弃猴子和老鼠,并探测AI内部的神经行为。

对这样的虚拟神经元进行试验可以提供“让你在一个完全可以通过大脑不可访问的系统进行梦想实验的方法”,康纳说。