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如果脑功能存在空间臃肿和性能浪费,能否通过“切除多余部分、让感知器联结更多简化脑”构成生物并行计算机? 第1页

  

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现在办不到,将来也不一定有必要去做。

目前,人们还很不擅长在体外维持大量神经细胞的生命活动,大规模的生物神经网络计算机是科幻要素。

生物的脑当然存在很多冗余的部分,那些部分可以用来在点状出血坏死、寄生虫侵入、脑外伤等情况下代偿受损部分的功能。降低脑的冗余度,会在一定程度上降低其代偿能力,削弱生物的脑组织本就不高的持久性,对制造计算机来说没有好处。

体外培养神经细胞来当湿件可能比取现有的皮层要合适,可以做成你想要的形状并在受损时用新部件修理。非神经细胞同样可能进行复杂的计算,用专门设计的非人生物作为湿件可能比修改人要容易得多。这方面可以参照:

神经系统可能有机械计算机的特征

而且,题目想要实现的目标看起来不需要这种操作困难、效果拉胯的手段。

  • “一目十行”比不上电子计算机的“每秒写入若干 MB 数据”。脑的记忆形成远比“输入进去了就写上了”要复杂,需要调节的东西并不是“切除多余部分”就能影响的。将生物神经接在储存大量数据的机械装置上大概就可以得到更高的效率。
  • “超灵敏感知”对感受器的要求比对脑的要求高。现有的电子计算机利用人造传感器就能比生物更灵敏地感受光与振动,在检测特定分子方面的性能与最灵敏的生物各有千秋。将动物的感受器接到的信号或动物脑中处理的信号经电子计算机处理后传入人脑是现在就做得到的,可以参照:

冗余

解剖性脑半球切除术早已证明切除了一侧大脑半球的人可以正常生活。英国谢菲尔德大学神经学家 John Lorder[1]更报道了一些几乎没有脑组织的人能正常生活。

该大学的数学系有一位学生,智商达 126,成绩优秀。在一次体格检查中,John Lorder 通过 CT 扫描发现该同学的脑部异常。正常人的脑组织有大约 4.5 厘米厚,而这位同学只有不到 1 毫米厚的脑组织覆盖在脊柱顶端。
在 600 多个病例里,病人的脑神经只有正常人脑神经的 50% 到 5%,却具有正常的意识和行为能力,半数病人有 100 以上的智商。
在法国[2]也有一位缺失 90% 神经元的人正常生活并具有 75 的智商。

上述案例不是说意识和智力不需要大脑支持,但能证明大脑可以在通常认为不可能的情况下正常发挥功能

脑科学家、认知神经科学之父迈克尔·加扎尼加对胼胝体断裂的病人有过深入研究。这些人是被手术切断连接左右脑的神经纤维的癫痫重症病患,他们的两个脑半球出现了物理隔断。他领导的研究团队进行了一系列实验:

向病人的右脑展示照片(向一侧脑半球展示照片的技术是让病人注视屏幕中间,在屏幕的左侧或右侧闪过图片,在左侧闪过的图片只会被病人的右脑接收到,右侧同理),询问病人看到了什么。病人会说“什么都没看到”,因为语言中枢所在的左脑没有收到视觉信号,胼胝体切断导致它无法从右脑半球获得信息,“看见”图片的右脑不具有语言表达的功能,但右脑可以操纵左手画出看到的照片内容或通过触觉指认看到的物体。大量实验证明左脑负责逻辑思考、表达语言,但对人脸识别、触觉识别等迟钝,右脑则能敏锐感知图像和空间,在左脑与右脑被物理隔断后病人的智商不受影响。这些发现推翻了大脑平均分工执行具体功能的传统观念。
另外,即使左脑被物理切除,随着时间延长,右脑可以掌握语言能力,年龄越小,手术对语言功能的影响越小。
同时向病人展示两张照片,让左脑看见一只鸡爪,右脑看见一幅雪景。然后让病人从一系列图片中选出跟刚才看到的画面有关联的,这些图片病人的左右脑都能看到。病人的右手选择了鸡,左手选择了能铲雪的铁锹。然后加扎尼加询问病人为什么这样选择。左脑回答看到了鸡,但左脑没有看到雪景,对铁锹的解释是“铁锹可以用来清理鸡舍”。大量实验证明左脑会在现实的基础上编造出符合逻辑的解释,即使完全不知道右脑在干什么也能说服自己。
除了完全切断,他还研究了部分切断的影响。当时很多胼胝体切断手术是渐进性的,先切断后部结构。对这样的病人的右脑展示可怕的图片,然后询问他感觉如何,左脑会回答自己不知道为什么觉得害怕。对这样的病人的右脑展示骑士的图片,然后让他猜右脑看见了什么,左脑会回答铠甲、武器、骑马、战斗等关于骑士的联想。证明胼胝体前部负责传输抽象的信号而不是精确图片。

在胼胝体断裂手术被放弃后,麻醉一侧脑半球的技术仍然可以支持类似的研究。在一侧脑半球被麻醉后,不再受它影响的另一半有时当即就会产生一整套全新的人格特征,而当另一半球苏醒时,这些突然出现的人格特征就突然消失了。半个大脑产生的人格的思考能力看起来并不比整个大脑产生的人格来得差。

参考

  1. ^ https://rifters.com/real/articles/Science_No-Brain.pdf
  2. ^ https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(07)61127-1/fulltext

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稍微高级一点的神经系统,不仅有电传递,还有化学传递。目前人类对化学传递的了解,也只限于某种递质、某种受体单独发挥什么作用,尚不清楚几十种上百递质同时传递,造成的复杂影响。简单说就是,人类还解读不出其中的信息。

生物计算机如果出现,其信息处理能力是现在的半导体加法器完全不能比拟的。不过介于刚才说的,就算现在凭空出现了这么一台东西,人类也不会用。




  

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