《西湖》杂志社
    2018年11期  
      艺术与新知识
AI与单个神经元活动的记录
——科技与艺术四人谈
栏目主持:邓菡彬

 

 

 

主持人按:科技的发展摧毁了传统的想象系统,比如人类的起源之类,但是人类的想象系统并不会从此终结。科技本身几乎成为一种新的宗教,这是和人们根深蒂固的想象的倾向密不可分的。今年初,一则亚马逊售卖的人工智能机器人的新闻到处传播,说机器人突然失去了控制,在深夜发笑,或者是对主人提出的问题予以质疑,等等。朋友们都深受刺激。

我跟此次对谈的两位科学家,李澄宇和马兆远,从在伯克利留学的时代,就一直进行跨学科的讨论,后来还与李澄宇合作“生物复兴艺术小组”。十多年了,他们与我分享脑神经科学、物理和人工智能领域最新的可被证实的研究成果。这种思维训练告诉我,深夜发笑的机器人应该是个媒体事件,因为它太符合媒体事件的逻辑了:通过这种富有戏剧性的惊悚故事来刺激公众的想象力以及购买冲动。一个有可能背叛主人的机器人,是更有可能激起人们的购买欲望的。这是拉康的精神分析学一直在谈的问题。我向马兆远求证,果然,印证了我的猜想。

再之前,我也向他求证过另外一件事情。也是在社交媒体上疯传的一则科技新闻,波士顿的科学家们制造出了一种机器狗,它有一只机械手可以去开门。开门这件事情当然是真的,因为这真的是一个著名的科学研究机构。但是我判断,很有可能,比如说,这只狗只能去开这一扇门,或者说它只能完成开门这一个动作。但是呢,它能够刺激人的想象力,让人们觉得这只狗的机械手就像人的手一样,既然可以去开门,那么就能够完成很多类似于开门这样的动作了。我后来向马兆远求证,他说,现在的机械手,最高端的,也不可能完成拿起一只鸡蛋这样简单的动作。对人来说,这非常简单,但是对于人工智能来说,要识别一个物体的触感,并由此而确定,要使多大的力,这还是一个没有被攻克的难题。拿起一个形状规则的铁块容易,要拿起一个鸡蛋,或者摸一摸你的手,那就太难了,很容易造成事故。

研究生命科学的李澄宇,在过去十多年里,也一直向我介绍他所读到的生命科学领域最尖端的研究成果,尤其是脑神经科学和动物行为研究。一次次将从媒体传播得来的信息到他那儿证伪,我也练成了非常无趣的“火眼金睛”,所以对于类似大脑超低温冷冻、然后在未来复活的商业应用这样的话题,往往看到的是产业,而不是科学。李澄宇某次告诉我,某个已经高达几十亿美元产值的所谓新兴生物产业,刚刚最终被科学研究证明站不住脚。这种事情层出不穷,它甚至可以说是有关科技的人类文明史的一部分。毕竟,被售卖的是欲望,就像永远会有人讨论有关永生的“新知识”。

对于像李澄宇、马兆远这样一直阅读前沿研究论文的科学家来说,科学的边界是非常清晰的。但是对于阅读教科书和媒体文章来了解科技的普通公众来说,就不是这么回事儿了。对,教科书是一种非常重要的媒体。当然,这绝对不是要倒向“公众是愚蠢的”、“公众没有真正的见识”之类的结论。想象系统是人类文明的一部分,而且,有时起到了推动科技发展的作用。在爱迪生的时代,科技工作者就经常利用主动的“作秀”来吸引公众的注意力。据说,留声机的发明,也是为了让即将死去的人在这个世界上留下一点东西。我们这个对谈很长,从上午一直到夜晚,两位科学家也会相互发生一些碰撞。在此,我将最有戏剧性的内容保留下来,并在访谈的后面附上我和李澄宇以及建筑师张思甜合作的一个科技艺术的新作品《关于遗忘:大脑训练双子塔》的介绍。这个作品即将于117日在北京798艺术区开幕的科技艺术盛会“林兹北京”上展出。

马兆远,英国谢菲尔德大学智能制造专业教授。英国牛津大学物理系博士。曾在美国国家标准局和加州大学伯克利分校做博士后研究。入选中国科学院“百人计划”研究员,博导、教授,为“天宫四号”设计了世界上第一个空间超冷原子实验平台。

李澄宇,中科院神经科学研究所研究员,中科院脑科学与智能技术卓越创新中心骨干人才,神经科学国家重点实验室成员。中科院上海生科院神经科学研究所获博士学位,后于美国加州大学伯克利分校从事博士后研究。侧重于精细的行为学设计、基于光遗传手段的因果性研究、基于电生理手段的相关性研究,证明了内侧前额叶皮层在工作记忆行为中的重要作用。

魏颖,研究者、策展人,“泛生物艺术工作室”(PBS)创始人。她近期参与策划的项目包括《凯若斯》(奥地利电子艺术节,林茨,2018),《当形式不成为态度——生物学和当代艺术的相遇》(中央美术学院美术馆,北京,2016)等,并连续担任第一届北京媒体艺术双年展“技术伦理”和第二届北京媒体艺术双年展“后生命”的执行、单元策展人,现为中央美术学院科技艺术研究员。她于近期策划参与了多场涉及生物艺术、人工智能和生态艺术方向的讲座和工作坊。

邓菡彬,演员。海南大学戏剧影视系副教授。北京大学与加州大学伯克利分校联合培养博士,上海戏剧学院余秋雨工作室博士后。纽约大学艺术学院访问学者。

马兆远、李澄宇、魏颖、邓菡彬,以下简称马、李、魏、邓。

 

马:关于AI能做哪些事儿,我现在也不知道能到什么地步。比如,现在很多人在用人工智能做表情分析,但是准确度也不是特别高。清华大学未来实验室打算弄一个“AI NOT”的方向。就是一边拼命地做AI能做的事,一边拼命挑战AI做不了的事儿,然后大家在不同的项目上进行PK。比方说我把李宗盛拉进来做特约研究员,他来写曲子,然后这边做一个机器人,让他也用同样的风格写曲,与李宗盛较量。再有,比如话剧演出这件事儿,想想可能也是AI做不了的,但是具体什么情况下它做不了,我真的不知道。

李:AI现在的弱点就是这些开放式的东西,但是人的弱点也是这些开放式的东西。你觉得《茶馆》好,其他人到不了这个程度不好,对不对?这不是AI难做,别的人也很难达到。

邓:人工智能模仿人的一些基本表情,指日可待。有些简单的表情和肢体语言,可能很快就不需要真人来演了,动画片都能实现。

李:就是你说的比较靠技巧的。其实这些不是开放式的东西,这些都是相对程式化的。

马:哥德尔影响了图灵,图灵关于“图灵机”的概念:任何可描述的,机器都是可以做的。

李:对,就是可描述的。(笑)

马:(大笑)可是真的很吓人,人类哪些行为是不可被描述的?

邓:澄宇之前说他的脑神经科学研究开始关注人类行为。老鼠的行为做得差不多了嘛。

李:不是做得差不多了,是大家都在用差不多的方法做。就是PK谁的博士后好,谁的学生好,谁的钱多。

马:我们在AI方面图像识别也是一样,有些东西不想做,是因为新的架构没有人提出来。现在就是雇人去调参数,看谁雇得起更多的人,然后找一帮博士,在这个架构上提出不同的参数。

不过从算法的角度来说,表情分析是个很麻烦的事情。摄像头如果好的话,还是可以用它归类的。

李:在实验可控的情况下拍摄的视频,表情都能分析出来。关键在日常生活中,我的头不停在转,光线不停在变……

马:多装摄像头。

李:多装摄像头,如果你觉得能够解决的话……人脸识别,我们所里有个研究员,他把人脸分成了五十个维度、不同的形状区。人有一个脑区有六个小区,是跟人脸的活动关联特别紧密的。可以记录神经元活动,然后根据记录,可以编码人的脸部表情:我选择脸部的某些部位,根据它的位置和形状,还有形状之外,其他比如头发的高低、面孔眼睛的颜色……进行编码。这是一个新的认识,神经系统对脸的编码。表情就是脸的变形嘛。所以如果从这个角度来讲的话,是可以数字化人脸的。人类的表情是可以被数字化的,这是个动态的过程。五十个维度上高低空间的点的变化。一个变化是一个表情,另一个变化是另一个表情。我觉得理论上是可以做的。

邓:澄宇之前跟我聊过,他没打算研究特别复杂的情况,应该是要去看清晰可辨的那种,主要是想看大脑在认知社会等级结构时的脑部活动。

李:人的社会等级是很有趣的。对人来说是动态变化的。我们在人身上可以记录,脑子里面的电活动是可以记录的。今年我们的新预算,我的实验室要购置一套新的128通道的设备,可以记录单个神经元的活动。

邓:要植入大脑还是不用植入?

李:要植入进去的。放大器不用进去,但是电极要进去的。这个主要是对癫痫病人诊断的时候,如果他们同意的话,植入的电极在检测癫痫灶的时候,还可以去记录单个神经元的活动。可以给他看一些有意思的东西,比如说这种社会等级……脑子里面的神经元是怎么编码这种社会关系的?这就是社会智能。

邓:这跟我们表演学探讨的一些问题很接近。

李:有些研究就是在人身上做核磁共振成像,也是观察社会交往,看人脑子里的一些脑区被激活。也不奇怪,都是些比较高级的脑区,或者跟脸部识别相关的脑区。

邓:表演的时候,我们有时候感觉到两个角色上来没有明显的词或者肢体动作,但是一上来就感觉这两个人之间激活了某种关系。这应该也是特定的脑区被激活,对于懂看戏的观众来说,看到这种就会很兴奋的。

李:其实像这种情况就可以设计一些艺术表演的场景,拿出来给人去看。我们主要是做脑子里的神经元记录,记录神经元里面的电活动。我们可以在猴子身上做,也可以在人身上做。

魏:(不敢相信地)人身上是?

李:人身上是指癫痫患者。癫痫患者有1/3对药物不敏感,必须做手术,把癫痫灶摘除,才能够治疗。当然有一些患者手术以后也不管用。这些也没办法,因为癫痫危及生命。在做手术之前,一般会把电极放到脑子里面,放一到两个礼拜,记录到足够多的癫痫发作才知道,什么地方产生癫痫。所以手术的过程中,如果患者同意的话,可以在植入电极的同时记录神经元的活动。记录单个细胞的活动。一般记录癫痫的电极是很粗的,记录的是大量的神经元活动,是没法做这个实验的。但有些时候你可以植入记录单个神经元的很细的电极,这样就可记录到人脑的单个神经元的活动,就很珍贵。既然是人嘛,就可以问他一些好玩的问题。

魏:看看他的反应。

李:但是要define,要一个设计很好的实验方案,你要和什么做比较。我们应该是明年能够拿到这样的放大器,经过批准可以拿到人身上用的放大器。这种不是随便都可以用的。

魏:是不是国内这块儿可以做得比较深?我觉得欧洲那边是不是……

李:是美国开始的,美国做得比较多,欧洲比较少。

魏:国内的优势。

李:也不是国内的优势。还是美国做得领先。当然国内的科学伦理和国际的伦理是同步的,也都是需要患者同意的,一样的。

魏:但挺有意思的,如果可以进行单个神经元检测的话,有挺多可能性的。

李:所以我们正在设计。

邓:这个也是植入的对吧?非植入式只有医院用的那个大型设备是吧?清晰的。

李:MEG。对,那个是比较清晰。

魏:我前两天看到一个设备公司,他们用的脑电设备就是很多点位的,128个还是64个。

李:那个是脑电波探测仪。

邓:脑电那种点位再多……

魏:也没有用是吧?

李:用处不大。这个也可以理解。脑电波探测仪记录就是一个群体神经元活动的震荡。就像你在八万人的体育场外边,每个人说什么话,你听不见咯,但是所有人欢呼,就是进球了。谁进球你不知道,只是知道进球了。就是这个意思,能够听到这个水平。所以……

魏:精确度是不用想的,但至少在移动的时候可以带着这个东西,携带比较方便。

李:这是脑子里面几百亿几千亿个神经元的平均活动,这是导电探测仪最后看到的。

魏:因为我上课要准备一些东西嘛,如果是跟表演艺术结合,上课时用这个的可能性大一点。你那个属于我可望不可及的。

邓:我们“生物复兴艺术小组”原先的作品用过那个便携式的脑电波探测仪。能够检测到一些比较强的变化。比如说我做冥想达到某个状态的时候,那个原来是上下跳跃的波状曲线突然之间变成一条直线,其他时候线条来回上下的规律很难捕捉。

魏:你带的是那种两个点的?那个可能稍微商用一点,我去找的设备点位多一点。

邓:据我向澄宇多次请教,这个点位多少应该区别不大。

李:关键看你是想记录什么问题。不同脑区的区别很大。

魏:我看到有艺术家做作品用的是这种两点的,但做得也挺好的。测平静不平静之类的。点比较多的那种可以测到再多一点的情绪,焦虑恐惧什么的。我准备上课的时候弄一套给学生试一试。我也是今天听李老师说才知道,还可以植入式去测。

李:这种植入式的测法是比较少的。最早是八十年代发展起来,更早是五十年代有人做过记录,关于单个神经元。但是真正开始做是八十年代,这个人叫福瑞,在UCLA,他算是医疗系统的,他既有医学的学位,也有学术的学位。他在念医学本科的时候,就发过《自然》杂志的论文。后来他觉得光用脑电仪器记录没意思,后来就自己去学了博士,去开发电极,记录单个神经元。他是第一个将这个变得真正可以用的,后来做这方面的人基本上都是他的徒子徒孙。其实也没有那么多人,全球范围内全部加起来,大概也就是一共十个实验室在做这样的事,记录单个神经元的活动。

魏:不过很难啊。

李:对呀,你需要非常细致的医学检查活动,需要有非常投入的医生来帮助你。像福瑞他自己是医生,所以他自己可以做。

魏:那除了癫痫还有什么病可以获得这个……

李:主要就是这个,除了这个之外,那就是“深脑电刺激”,国内叫“脑启合器”,主要是治帕金森症。这个是不能记录单个神经元的。那个一般可以记四个通道的电信号。

魏:我看到有一个连接组,那个是……

李:我们也在做啊。我们所。要做两件事,一个是要做全脑图谱,另一个是克隆猴。

魏:克隆猴是你们做的?我前两天刚写了一篇文章有关这个,不过不是全讲克隆猴,是讲的科技发展对性别研究的影响,这个比较艺术。就是对社会结构的颠覆。“母亲”就不要了。

李:(大笑)科技对于社会结构的影响,这个很重要。

邓:过去的很多伦理问题,比方说人类可以同性繁殖了,那么伦理问题都发生改变了。表演创作所依赖的社会土壤也就完全不同了。

李:九十年代克隆羊出来之后,人们就一直尝试在猴上面来做。猴是灵长类嘛,人也是灵长类动物。但是一直没有做成。所以我们所2018年初的这个实验,论文发在《细胞》上,做成了嘛。它们叫中中、华华。

魏:这个我们都知道。我们去看了一下,长得蛮好看的。(笑)

李:这就突破了过去的限制,但是这并不是说人就一定成。起码人可以开始去想这个问题了。

邓:人可以开始去想,从艺术的角度来说,那对人产生的影响就已经很大了。一旦有一部分人想得完全不一样了之后,那过去的所谓……表演就是演人物关系嘛,当人物关系发生很大的变化……(笑)

李:其实也许没有那么大的变化,比方说同卵双生子,同卵双生子的基因就是一样的。

邓:你说的是科学问题,她说的是社会架构问题。比如你不用去找一个异性,你就可以自我繁殖,那很多东西就不一样了。

李:本来也是这样。你也可以……你也可以模拟一个子宫嘛。

邓:如果一个塑料袋就可以解决问题,那就更……

魏:人工子宫。

邓:嗯,说是有科学家用人工子宫做了一只羊出来。

马:你们到孵化室找一个鸡蛋把它的壳剥了,然后看着它孵化。这实验已经做了。

邓:鸡蛋比较小嘛,羊成功了还是很惊人的。

李:鸡蛋不一样,鸡蛋是爬行类。(众笑)本来就不需要子宫这玩意儿。还有鱼,原先就是这样。还有章鱼这种,卵是产在外边儿。

魏:水里面。

李:哺乳动物是不一样的。模拟子宫环境还是不太容易。但这本身就是技术问题,没有科学的成分。

马:小孩生下来到他吃固体食物之前,不都是喝奶就能凑合吗?所以它的营养物质,其实我们人类是可以配的嘛。生出来之前在体内需要别的营养……也是同理。

魏:氧气。

马:可以直接给他暴露在大气里,可能也没事。

李:供氧很重要啊,因为人的脑发育时必须要有这个。

邓:羊的那个塑料子宫弄的系统还是蛮复杂的,好多管子插在上面,它肯定要模拟……

魏:很像一个装置对吧?(笑)可以去剧场。一个人在里面就被孵出来了。

邓:有点像《黑客帝国》里面营养液培养人的感觉。

(话题转到魏颖给中央美术学院实验艺术学院的本科生开的一门科技艺术的课程。)

马:研究生的课比较好上。因为研究生不懂的时候,不好意思问。本科生他不懂就一定会问,那就把你钉在板子上了。

魏:马老师比较有经验。我一般上完第一节课,他们就不停地问,两三个小时不停地问,问到终极问题,生命是什么?

马:哪个领域都一样,研究生比本科生好带。然后博士生比研究生还好带。

邓:国内的研究生,很多人都已经失去对世界的好奇心了。

马:反正毕业就算了。本科生嘛才开始,后边路还长着呢。(坏笑)

魏:我们还是回来聊单个神经元吧。

马:(对魏颖)他们做的那些事儿,我都不信。什么单个神经元。两个神经元的接触,绝对不是点对点的。两个神经元的联系,绝对不是一根的。

李:没说一根啊,谁说一根。

马:Its more complicated.

李:看什么类型的神经元,看什么脑区。比如说皮层,两个神经元之间,那一般是五到六个点位为主。

马:为辅的那些呢?为辅的不一定不重要啊。

李:得做点儿有意思的研究,人为什么和别的动物不一样,和人工智能不一样。这是很重要的,很核心的问题。

马:非要说重要性的话,“AI NOT”要比你现在做的研究,猴子跟人之间的那个研究更加重要。因为我们能够清晰地感觉到AI对我们的危险。猴子到现在我没有看到它们对我们的危险,历史已经证明这一点。(大笑)

李:你这个是关公战秦琼,打的不是一个架。

邓:(对魏颖)我们今年做了一个展览的方案,还没有执行,叫作“人工智能寺”(AI Temple)。它是比拟了很多的寺庙建筑,每个不同的作品。其中的“大雄宝殿”就是做一个屋子,在里面让艺术家做一些表演,一些生活的状态,做脑神经方面的一些研究,然后是通过人工智能拍大量的视频,用摄像头记录他们大量的行动状态,也用压力传感器记录人的行为状态,去做分析。

李:(突然想到)哎,你那个压力传感器应该装在鞋上,每走一步,它的信号都能踩下来,用无线发射出来。等会儿你身上应该所有的地方都装传感器,每个动作都可以被记录下来……

马:这会影响到人的正常生活习惯……

 

附装置表演作品:

 

关于遗忘:大脑训练双子塔

(艺术家:邓菡彬、张思甜、李澄宇)

 

《关于遗忘:大脑训练双子塔》是“生物复兴艺术小组”在2016年《美狄亚》之后的最新作品。人脑的记忆机制是什么?当人脑开始容易遗忘,在脑神经科学层面上,这意味着什么?在这两个“大脑训练双子塔”,观众将被邀请参与到灵感来自“表演训练”的“大脑训练”中来,并由脑电波探测仪记录脑活动的变化。这种艺术与科学相结合的方法,将演化为真正探索人脑记忆活动灵敏度的科学/医学实验。

这个作品的起因,来自脑神经科学家李澄宇与几位临床脑科医生讨论中的合作。老年痴呆症被认为是一种几乎无法攻克的现代常见疾病。医生们希望脑神经科学的一些研究方法介入对这种疾病的探索。李澄宇和邓菡彬最终设想了这样一种实验方法:用三到五年的时间,对三组老年痴呆症患者进行差异化治疗,其中一组在普通的医学治疗之外进行完全的表演训练,第二组在普通的医学治疗之外进行部分的表演训练,第三组只进行普通的医学治疗。受试的患者分布在若干不同的医院,具有一定的数量级。最终有可能探索出表演训练是否能够预防和改善早期老年痴呆症的症状。

《关于遗忘:大脑训练双子塔》这个作品,是对这个正在进行的跨界科学实验的艺术呈现。观众可以通过装置、表演与科学设备来进行亲身体验。建筑师张思甜和表演艺术家邓菡彬共同构思了这个作品的呈现方式:两个并列的塔被建造起来,分别代表解构与建构。每个塔,一次只能供一位观众进入其中。

当观众进入第一个塔——解构之塔,将跟随一段录像进行发声练习和词语冥想训练。表演艺术家邓菡彬将在屏幕中引导观众通过深呼吸的方式来发声,此时塔的结构就像一个共鸣箱一样,促进这个练习的效果。然后观众将在引导下进入词语冥想训练,尝试像深呼吸一样,不断地说出词语,词语和词语之间尽量不构成理性意义上的连接或类比。此时,词语更像是身体呼吸的一部分,而不是语言表达。当观众最终成功地进入词语冥想,那种意识层面上错综复杂的压抑机制将被解构,潜意识的大门打开,与重要的过往场景相关的陈述性记忆不再被阻碍。

第二个塔——建构之塔。一开始建筑将是裂开成为两半的,仿佛从顶上劈开,成为两个彼此相隔的、半包围的神龛一样。两个半塔之间有轨道相连,绝对距离3.5米。当观众站立着进入其中一个半塔,表演艺术家邓菡彬也进入另外一个半塔。然后,轨道装置开始将两个半塔同时向中间推移,直到将两个半塔合并成为一个封闭的、完整的塔。这个移动过程实际上就是一个距离冥想训练,艺术家引导观众聚焦这个动态变化的交互关系。能量不断累积,当两个半塔最终合而为一,此时瞬间形成的幽闭空间使能量达到峰值,从而有可能激活观众产生新的场景记忆的能力。

两个塔内都有头盔中的头戴式脑电波探测仪。观众经历两个表演训练所产生的脑电波活动将被实时投射到屏幕上,并被记录在打印出来的脑电波图上。观众将得到脑电波图作为纪念品。

 

(责任编辑:钱益清)

 

 

 

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