美國普林斯頓大學神經(jīng)科學家在一項新研究中，揭示了大腦在人工智能（AI）面前保持優(yōu)勢的一個關(guān)鍵機制：大腦會在不同任務中重復使用相同的認知“模塊”，通過組合和重組這些模塊，如同“拼積木”一般，大腦能夠迅速構(gòu)建新的行為模式。這項研究發(fā)表在最新一期《自然》雜志上。

目前最先進的AI模型在單一任務上可以達到甚至超越人類水平，但在學習并執(zhí)行多種不同任務時卻表現(xiàn)不佳。這是因為人腦在一個關(guān)鍵方面仍保持著優(yōu)勢：認知靈活性。例如，人類可相對輕松地適應新信息或陌生挑戰(zhàn)，比如學習新軟件、照著食譜做菜或快速上手一款新游戲，而AI卻難以實現(xiàn)這樣的“即時”學習。

研究發(fā)現(xiàn)，大腦之所以靈活，是因為它能夠重復利用認知組件，就像搭積木一樣，將這些“認知積木”拼接起來。比如，會修理自行車的人，在學習修理摩托車時會調(diào)用相關(guān)技能，更加得心應手。但大腦究竟如何實現(xiàn)這種認知靈活性，目前科學界仍缺乏一致且充分的證據(jù)。

團隊此次訓練了兩只雄性恒河猴完成三項相關(guān)的分類任務，并在過程中記錄了它們的大腦活動。這些任務類似于判斷屏幕上模糊的圖像更像兔子還是字母“T”，或是更接近紅色還是綠色。圖像模糊程度不一，有時差異明顯，有時則十分細微。猴子通過朝不同方向看來表達它們的判斷。實驗設計的關(guān)鍵在于，每項任務雖各有不同，但共享某些認知要素，從而可以檢驗大腦如何重復使用相同的神經(jīng)活動模式。

通過多腦區(qū)分析后團隊發(fā)現(xiàn)，前額葉皮層（負責高級認知功能的腦區(qū)）包含若干可重復使用的活動模式，它們對應不同的“認知積木”，大腦通過靈活拼接這些“積木”來構(gòu)建新行為。

此外，前額葉皮層還會在不需要某些認知模塊時抑制其活動，從而幫助大腦集中處理當前任務。這是因為認知資源是有限的，大腦會確保主要目標任務不被干擾。

團隊稱，這種基于組合的學習方式，或許正是人類能夠高效學習新技能而不遺忘舊技能的關(guān)鍵。相比之下，當前AI系統(tǒng)常遭遇“災難性干擾”問題——學會新任務后，往往會覆蓋掉之前的記憶。如果將人腦這種模塊化、可重組的機制引入AI，或許能開發(fā)出可以持續(xù)學習而不遺忘的智能系統(tǒng)。同時，這項發(fā)現(xiàn)對理解某些精神疾病和腦損傷也具有臨床意義。

【總編輯圈點】

人類大腦的很多特性都讓現(xiàn)在的AI望塵莫及。如果你身邊有孩子就會發(fā)現(xiàn)，兩三歲的嬰幼兒也能對著圖形說明拼搭玩具，或者無師自通學會玩手機。此次研究發(fā)現(xiàn)，我們大腦的前額葉皮層會像玩積木一樣，靈活組合已有的標準化“認知模塊”來快速應對新挑戰(zhàn)。如果能將這種機制融入AI設計，或許能開發(fā)出可以不斷積累經(jīng)驗的智能系統(tǒng)，跨出邁向通用人工智能的重要一步。研究也提示我們，一些精神疾病或許也與認知模塊重組機制受損相關(guān)。