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神经科学能否解释视频游戏的工作原理?

2017-01-16 DeepTech深科技



人类大脑是非常复杂的。但是当人们将分析大脑工作原理的技术应用到游戏的芯片上时,人们发现这些技术其实并不适用。


这些工具可以揭示芯片的工作原理吗?


许多研究计划都致力于构建海量而详细的数据集,这种数据集主要描述细胞和神经回路是如何组装的,希望能够使用算法来分析数据,从而帮助科学家理解大脑的工作原理。


但是目前这种数据集并不存在。因此加州大学伯克利分校的Eric Jonas和西北大学的Konrad Kording想知道,是否可以利用他们的分析软件来找出比大脑更简单的系统的工作原理。




他们选择了MOS 6502微芯片作为尝试,这种微芯片曾应用于Apple I、Commodore 64和Atari视频游戏系统中。和人类大脑不同,这种芯片是由人类制造的,而且人类完全理解它的工作原理。


研究人员想知道他们的软件究竟能在多大程度上精确描述系统的运行情况。他们的想法是这样的:让这种芯片运行不同的游戏,包括《大金刚》、《太空侵略者》、《玛雅人的冒险》等已被一些人工智能掌握的游戏;同时捕捉每一个晶体管的行为(在这个过程中每秒会产生大约1.5 GB的数据)。然后他们会使用分析工具来分析这些数据,从而判断他们是否可以解释微芯片的工作原理。




举个例子,研究人员使用了可以探测芯片结构(大脑连接组的电子等效物)的算法来建立每个区域的功能。尽管分析结果表明不同的晶体管具有不同的作用,然而分析结果仍然不能帮助我们更好地理解处理器的工作原理。


除此之外,Jonas和Kording也进行了这样的尝试:从微芯片上移除一个晶体管后观察游戏是否会发生变化。这类似于所谓的损伤研究,即研究在去除大脑的一部分之前和之后的区别。研究发现,在去除了部分晶体管之后游戏不会运行,但是这样的分析也无法解释为什么会发生这种情况。




这些分析为我们提供了有趣的结果,但是这些结果并不足够详细,因此无法准确地描述微芯片的工作原理。“尽管其中的一些结果给了我们诸多有趣的提示,但是对于处理器工作原理的真正理解和现阶段技术所能提供的信息之间仍然存在着巨大的鸿沟。”Jonas解释道。


毫无疑问,芯片和大脑的工作原理有着天壤之别,例如大脑中突触的工作方式和芯片中的逻辑门就明显不同;电脑有软件和硬件之分,而大脑则没有这样的区分。但是据研究人员介绍,这些海量而详细的数据集仍然为我们理解大脑的工作原理提供了一些启发和思考。


首先,仅仅积累一些高质量的关于大脑的数据集并不足以帮助我们理解神经过程;其次,鉴于目前并没有以供分析的详细数据集,因此神经学家应该意识到,他们的研究工具所提供的结果或许并不能完全描述大脑的功能。


那么神经科学是否能解释Atari的工作原理?很遗憾,目前还不行。


编辑:杨超



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