【导语】美国普林斯顿大学神经科学家在《自然》发表新研究，揭示大脑在AI面前保持优势的关键机制：大脑可重复使用认知“模块”并灵活拼接，实现认知灵活性，高效学习新技能且不遗忘旧技能；而AI学习多任务表现不佳，还常遇“灾难性干扰”问题。该发现或助力开发持续学习AI，对理解精神疾病和脑损伤也有临床意义。
美国普林斯顿大学神经科学家在一项新研究中，揭示了大脑在人工智能（AI）面前保持优势的一个关键机制：大脑会在不同任务中重复使用相同的认知“模块”，通过组合和重组这些模块，如同“拼积木”一般，大脑能够迅速构建新的行为模式。这项研究发表在最新一期《自然》杂志上。
目前最先进的AI模型在单一任务上可以达到甚至超越人类水平，但在学习并执行多种不同任务时却表现不佳。这是因为人脑在一个关键方面仍保持着优势：认知灵活性。例如，人类可相对轻松地适应新信息或陌生挑战，比如学习新软件、照着食谱做菜或快速上手一款新游戏，而AI却难以实现这样的“即时”学习。
研究发现，大脑之所以灵活，是因为它能够重复利用认知组件，就像搭积木一样，将这些“认知积木”拼接起来。比如，会修理自行车的人，在学习修理摩托车时会调用相关技能，更加得心应手。但大脑究竟(jìng)如(rú)何(hé)实(shí)现(xiàn)这(zhè)种(zhǒng)认(rèn)知(zhī)灵(líng)活(huó)性(xìng)，目(mù)前(qián)科(kē)学(xué)界(jiè)仍(réng)缺(quē)乏(fá)一(yī)致(zhì)且(qiě)充(chōng)分(fēn)的(de)证(zhèng)据(jù)。
团(tuán)队(duì)此(cǐ)次(cì)训(xun)练(liàn)了(le)两(liǎng)只(zhǐ)雄(xióng)性(xìng)恒(héng)河(hé)猴(hóu)完成三项相关的分类任务，并在过程中记录了它们的大脑活动。这些任务类似于判断屏幕上模糊的图像更像兔子还是字母“T”，或是更接近红色还是绿色。图像模糊程度不一，有时差异明显，有时则十分细微。猴子通过朝不同方向看来表达它们的判断。实验设计的关键在于，每项任务虽各有不同，但共享某些认知要素，从而可以检验大脑如何重复使用相同的神经活动模式。
通过多脑区分析后团队发现，前额叶皮层（负责高(gāo)级(jí)认(rèn)知功能的脑区）包含若干可重复使用的活动模式，它们对应不同的“认知积木”，大脑通过灵活拼接这些“积木”来构建新行为。
此外，前额叶皮层还会在不需要某些认知模块时抑制其活动，从而帮助大脑集中处理当前任务。这是因为认知资源是有限的，大脑会确保主要目标任务不被干扰。
团队称，这种基于组合的学习方式，或许正是人类能够高效学习新技能而不遗忘旧技能的关键。相比之下，当前AI系统常遭遇“灾难(nán)性(xìng)干(gàn)扰(rǎo)”问题——学会新任务后，往往会覆盖掉之前的记忆。如果将人脑这种模块化、可重组的机制引入AI，或许能开发出可以持续学习而不遗忘的智能系统。同时，这项发现对理(lǐ)解(jiě)某(mǒu)些(xiē)精(jīng)神(shén)疾(jí)病(bìng)和(hé)脑(nǎo)损(sǔn)伤(shāng)也(yě)具(jù)有(yǒu)临(lín)床(chuáng)意(yì)义(yì)。
【总(zǒng)编(biān)辑(ji)圈(quān)点(diǎn)】
人(rén)类(lèi)大(dà)脑(nǎo)的(de)很(hěn)多(duō)特(tè)性(xìng)都(dōu)让(ràng)现(xiàn)在的AI望尘(chén)莫(mò)及(jí)。如(rú)果(guǒ)你(nǐ)身(shēn)边(biān)有(yǒu)孩(hái)子(zi)就(jiù)会(huì)发(fā)现(xiàn)，两(liǎng)三(sān)岁(suì)的(de)婴(yīng)幼(yòu)儿(ér)也(yě)能(néng)对(duì)着(zhe)图(tú)形(xíng)说(shuō)明(míng)拼(pīn)搭(dā)玩(wán)具(jù)，或(huò)者(zhě)无(wú)师(shī)自(zì)通(tōng)学(xué)会(huì)玩(wán)手(shǒu)机(jī)。此(cǐ)次(cì)研究发现，我们大脑的前额叶皮层会像玩积木一样，灵活组合已有的标准化“认知模块”来快速应对新挑战。如果能将这种机制融入AI设计，或许能开发出可以不断积累经验的智能系统，跨出迈向通用人工智能的重要一步。研究也提示我们，一些精神疾病或许也与认知模块重组机制受损相关。