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爱出错的智能体 – 体感篇:我思故我在? 精选

已有 5105 次阅读 2018-11-1 07:32 |体系分类:科普集锦|人工智能, 假造实际, 认知生理, 盘算机视觉

       我思故我在? 这是笛卡尔的一句很著名的哲学命题,意思是我思索了,我便证明白我的存在,证明白我躯体的存在。但是,我们是怎样确定我的躯体是我本身的,而不是他人的呢?我们有没有大概将其他物体如桌子、椅子、乃至假造的物品以为是本身身材的一部门呢? 

一、肢体与智能的发育

         人类对内部天下尤其是远间隔的感知重要经过视觉、听觉来完成,而实行使命则无法仅经过这些感知体系或只靠思索就能完成,固然人类不停等待能明白和掌握《星球大战》中尤达大家的原力(The Force)。记得小朋侪小时间曾在表面玩过一款基于脑电波来控制“迷你足球”射门的反抗游戏。当她戴上测脑电波的头盔,手握好金属棒,便开端会合细致力思索,终极轻松克服了一位比她高半个头的小男孩。后问其履历,见告:“无他,手用力放松金属棒即可”。固然比年来在原力的探测上曾经有了很长足的前进,如日本的科研机构不停在研讨脑电波控制轮椅。但现有的脑电波检测设置装备摆设、乃至那些可侵入大脑的检测设置装备摆设都还无法真正对大脑的头脑形式构成全方位的相识,离真正的适用化另有相称的间隔。

        昔人和其他智能体就更不克不及明白原力了。在无法间接使用原力的环境下,肢体天然就成了实行智能体使命的首选。而挺立行走,又让人类向初级智能体迈出了紧张一步。尤其在学会农耕作植、有计谋的捕食猎物后,卖力办理生活压力的肢体便被束缚出来,多余的工夫可以用来聊八卦、生长言语[1]、玩音乐、跳广场舞;而筷子的利用大概会让国人在挪动加强智能体的路上走得更快。由于当东方人还在一手拿刀一手拿叉用饭的时间,国人曾经可以边用饭、边特长机做种种拓展知识的训练了,如玩手游、吃鸡。以是,肢体也是智能发育的一个要害要素。但是,肢体的作用并非一出生就从人类这个智能体上展现了。

         在最后出生的阶段,人类的肢体险些毫无作用。相比小鹿出生就能行走来说,复活儿最多能挥挥肉肉的小手、蹬几下腿,理应是食品链上最弱势、最易被镌汰的。但偏偏人类不太必要在生活上思量太多,由于怙恃的掩护曾经充足了。要是视察复活儿的发育,就能发明少数复活儿的肢体要到“七坐八爬”这个阶段才开端发挥渐渐其本领。到一岁左右的工夫,复活儿才明白挺立行走。

        但是,从智能体的角度来看,肢体发育的严峻滞后性大概并不是优势,反而在资助人构成由粗到细的发育布局中,起了要害作用。由于有了肢体发育的滞后以及视觉由粗到细的发育,复活儿才气绝对方便和疾速地对种种目的创建大约的视觉印象。

         在此底子上,复活儿的肢体才开端对目的有了打仗。在原有的粗糙印象上,创建了目的的三维布局,相识目的的旋转稳定性, 学习了目的离本身的远近感。再学会精准地抓取物品,经过触觉感觉物体的精致纹理。继而学会了对物体的主动分类,以及目的之间的互相立室和联系关系。再长大一点,就到了可以写作业的年事了。

         肢体尤其是上肢资助人类衍生了太多生活以外的功效,玩乐器和种种依赖东西的体育活动。它也促进了交换和明白,资助表达人类的感情。网络任意查查,便可发明不少剖析人类行动和微行动的文献。 它还让人对形体有了审美方面的认识。如男性照镜子时总以为本身像肌肉男,女性则总以为本身太胖了。在某种水平上,这可以当作是性别差别构成的身段错觉。

        肢体发育成熟后,乃至可以或许离开视觉和听觉的影响,仍然可以独立完成多种使命,好比在平明到临前闭着眼正确地把床台柜上提示下班的闹钟关失再继承睡。这阐明肢体曾经具有了雷同环球定位体系(GPS)般的准确定位本领。

         要是不信,各人没关系尝尝闭上眼睛,将一只手放在额头上,另一只手的食指遇到鼻子,再把食指遇到另一只手的小指。信赖各人都能完成。这个历程没有借助视觉,是大脑经过神经对肢体活动的准确预测和控制来完成的。学术上称其为本体觉得(Proprioception),是身材活动器官如肌肉、股腱、枢纽关头等在差别形态(活动或运动)时孕育发生的觉得。

         看似十拿九稳的活动功效,他的得到实在履历了一段长的学习历程,从视听觉、触觉的感知到不借助这些感知器的本体觉得,再经过对躯体种种活动形式的重复学习,烙印在大脑皮质活动功效区,终极固化。如今我们能研讨的智能呆板人,多依赖于视觉、红外、超声等传感设置装备摆设,要是封闭这些, 他还能像人类一样只依赖本体觉得来正常抓取物体吗?这应该是值得研讨的题目。

        我们也很难想象,没有肢体的发育,智能体能发育到怎样的水平。以是,有迷信家以为,肢体是智能发育的须要构成部门。要是只研讨大脑,不剖析肢体的作用,不资助肢体学习活动功效,大概无法完全明白智能。好比Michigan什么可以发财致富的翁巨扬传授研讨的自主发育(Autonomous Mental Development) [2],就将肢体发育当作是智能体自主发育的紧张关键之一。

        但是,肢体是怎样被认同为本身的,而不是他人的呢?这触及到肢体认知上存在的一些错觉。

 二、幻肢和出体错觉

  自已的肢体之以是被认同为自已的,而非别人的,是一系列感知体系的协同作用得到的,包罗视觉、听觉和本体觉得等。但要是在这些联动关键上出了题目,就有大概孕育发生肢体错觉。它包罗生理缺失惹起的、本体觉得惹起的和人为诱导的三种错觉。

         生理缺失的错觉,称为幻肢错觉(Phantom Limb),常产生在截肢后的患者身上。患者会觉得被堵截的肢体仍旧存在,且在该处尤其是离截肢位较远的远端会十分痛苦悲伤。凭据临床陈诉,有50%以上的截肢病人术后有幻肢痛的履历。痛感的感觉有多种,有电脉冲式的电击痛感,也有切割痛感、扯破或烧伤痛感。停止现在,对幻肢痛的产生原理,有两种绝对公道预测。一是以为截肢后会呈现大脑皮质功效重组(cortical reorganization),一是以为体表某些地区如双正面部、颈部、上胸部和上背部存在诱发幻肢痛的触发区(Trigger Zone)。但总来看,仍无同一的意见,也没有有用的措施来医治幻肢痛。

        本体觉得惹起的错觉,则是由于和谐机制出了题目招致的。此中最闻名的错觉是亚里斯多德错觉(Aristotle Illusion)。要是将两个相邻的手指,如中指和食指,交织后去摸本身的鼻子大概物品如一颗豌豆。有些人会觉得有两个鼻子或两颗豌豆。缘故原由是大脑从没有思量过相邻手指可以交织后摸物品,因而仍会像平常一样,将手指外侧传感来的信号独自处置惩罚,招致知觉分散,孕育发生两个物体的错觉。

   另有一种错觉与多传感器集成(Multisensory Integration)的纷歧致有关,它触及到人是怎样认知本身的躯体是本身的。瑞典Karolinska研讨所的Henrik Ehrsson传授及其研讨小组对“人是怎样将肢体视为身材的一部门、为什么我们会觉得自我在躯体内”这一题目举行了恒久的研讨[3-10]。他以为人对本身的认知是多传感器集成,既视觉、触觉和这些觉得以外的体感体系(本体觉得)配合感知的结果。因而,要是将这几种感知方法剥脱离来,大概就能让人孕育发生身材的错觉。为验证其实际,他实验做了一系列的实验。

   他起首发明的征象是基于橡皮手错觉的,如图1。起首,实行员挪动每个到场者的左食指,使其触摸到左边橡皮手食指的枢纽关头,同时,实行员触摸到场者右手的食指。实行中需包管触摸这两只手的行动要尽大概同步。当两只手触摸物体的频率在1赫兹时,过了10秒左右后,人就能孕育发生橡皮手是自已的错觉。实行员也发明异步触摸或非同等性模子(如利用羊毫而不是橡皮手的物品),则错觉不容易呈现。

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1:橡皮手错觉[4]

  尔后,他做了进一步的实行。他给测试者戴上一个有表现器的护目镜,并在测试者的身上安排一个摄像头,让测试者视觉上看到的是死后摄像头拍摄的情况。然后他左右手各拿一个小棍,左手的棍子可以触到测试者身上,右手则是对着摄像头虚空挥动,如图2

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2:出体错觉实行的设置[5]

   在训练一段工夫后,Ehrsson传授拿着锤子对付摄像头挥已往,结果测试者孕育发生了身材错觉,有显着的向后仰的环境。这阐明,测试者把摄像头“看到”确当成了“自我”。他将这个征象称为出体错觉(Out-of-body Illusion)。除此以外,他又做了一组实行,在一个假造人的头上安置了一个向本身身材下方看的摄像头,对测试者也划一处置惩罚。结果发明,要是对假造人的腹部举行锤击时,测试者也会误以为是对本身的身材在锤击。他揣测这是由于第一视角招致的“自我”的交换。同时,当测试者孕育发生“身材互换错觉”时,他们也观察到测试者到场行动的视觉引导地位、腹外侧活动前皮层(ventral premotor cortex)会变得很活泼。这种“自我”的交换乃至在差别标准的环境下也能完成。好比,让测试者平躺着,戴着护目镜,然后在摄像头前放一小我私家形的玩偶,但尺寸只要约30厘米长。反复这一历程后,如触摸玩偶的手、用很小的积木去撞玩偶的脚,都让测试者误以为是在自已身上的操纵。但是,他也发明要是用桌子、椅子来替换时,则不会有这种自我的反响。

   基于以上实行和视察,Ehrsson传授以为要想让人孕育发生完全“自我”的身材错觉,必要四个基本要素,第一视角、拟人的身材、看和觉得安慰的同步以及看和觉得安慰的空间同等性。满意这四个条件,我思,很有大概看到的就不是真正的自我了。那这些错觉对智能体的研讨有何可鉴戒的中央呢? 

三、假造实际、外骨骼与身段

        没关系看看当下的两项人工智能相干新技能,一项是各人熟知的假造实际(Virtual Reality,简称VR)及其推行技能。如将真实天下与假造天下无缝集成,将盘算机天生的场景、信息叠加到实际天下中,便是加强实际 (Augmented Reality,简称AR),如谷歌眼镜。要是在假造情况引入实际场景,在假造、实际天下与用户之间构成交互的反应回路,则为混淆实际(Mixed Reality,简称MR) 。不论是VR, AR照旧MR,都盼望进步用户的沉醉感和体验情况的真实性。有些还会在戴上假造实际眼镜的同时,增长平面声响安慰。在阛阓中能见到的、与假造实际相干的娱乐设置装备摆设,还会增长帮助设置装备摆设如旋转椅或可打仗身材的机器传动安装如背部的触摸杆,来让人有更真实的体验。

         而这些技能,很少有思量过怎样将“自我”错觉有用地融入VR, ARMR中。但从上末节的内容不丢脸出,“自我”错觉能资助得到更好的、身临其境般的体验感。在抱负环境下,乃至有大概完成像史蒂文·斯皮尔伯格拍摄的影戏《头号玩家》的景象:在假造的天下中你能真正觉得到“自我”的存在和意义。固然每小我私家在这个天下中只是个动画人物,但要是该人物的躯体和本身的躯体在“多传感器集成”意义下,变得不行区分时,那人类在将来假造天下的生存工夫就很大概会同等乃至逾越真实天下了。

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3:头号玩家与钢铁侠

        其次,自我也能加强外骨髂的使用。汽车驾驶员都晓得,要让驾驶程度到达人车一体的觉得,拿到驾照只是开端,至多开过二三千公里后才会有“人车一体”的觉得。而将来人类要是盼望得到举措本领和人力不行及本领的提拔,配备外骨骼大概是一种最间接有用的措施。而要是盼望更疾速地让人风俗和利用外骨髂、构成人与外骨骼一体化的体感,“自我”错觉的界入显然是有资助的。有些实行者,可以经过控制让测试者错误以为本身有 “第三只手”。另一个极度的例子是针对截肢患者的肢体接入。要是将“自我”错觉引入,则会让患者认同本身的假肢,从而大概制止幻肢痛的困扰。不外从Ehrsson传授报道的实行结果来看,现在“自我”错觉的连续工夫还不长,还难以完成永劫间的“自我”认同[8]。因而,要使用“自我”错觉来医治幻肢症另有很大待美满的空间。 但可以一定的是,充实使用好“自 我”认知的错觉,将会有利于我们更机动地利用如“钢铁侠”般的外骨髂配备。

别的,“自我”认知的错觉还能影响人对身段的得意水平,淘汰与得意水平相干的疾病,如厌食症。最新的研讨评释,人视觉上感知的身段得意水平与触觉得到的是差别的。因而,将来大概可以思量使用多传感器集成的要领来淘汰人对身段不得意的错觉,从而淘汰相干疾病的产生[10]

说不定在多少年后,当电池续航工夫、通讯服从、载重题目失掉有用办理后,我思,真纷歧定只是故我在了,大概另有虚无缥缈的我在,大概另有三头六臂的我在,大概另有其他光怪陆离的我在了。

要是把视觉错觉、听觉错觉、躯体错觉都当作是身材传感方面的错觉,那有没有更笼统、更高一级的错觉呢?下回书表!

 

参考文献:

1、尤瓦尔·赫拉利. 人类简史. 中信出书社,2014.

2Weng J., McClelland J., Pentland A., Sporns O., Stockman I., Sur M., Thelen E. Autonomous mental development by robots and animals. Science 291 (5504): 599-600, 2001.

3.  Ehrsson, H. H., Spence, C. and Passingham, R. E. ‘That's my hand!’ Activity in the premotor cortex reflects feeling of ownership of a limb. Science, 305(5685): 875-877, 2004 

4.  Ehrsson H. H., Holmes  N. P., Passingham R. E. Touching a rubber hand: feeling of body ownership is associated with activity in multisensory brain areas.  Journal of Neuroscience, 25(45): 10564-10573, 2005.

5. Ehrsson, H. H. The experimental induction of out-of-body experiences. Science, 317(5841): 1048, 2007

6. Ehrsson H. H., Rosén B., Stockselius A., Ragnö C., Köhler P., Undborg G. Upper limb amputees can be induced to experience a rubber hand as their own. Brain, 131:3443-3452, 2008.

7. Ehrsson H. H. How many arms make a pair? Perceptual illusion of having an additional limb. Perception, 38: 310-312, 2009.

8. Slater M., Perez-Marcos D., Ehrsson H. H., Sanchez-Vives M. V. Inducing illusory ownership of a virtual body. Frontiers in Neuroscience, 3:214-220, 2009.

9. Kilteni K, Andersson B. J., Houborg C, Ehrsson H. H. Motor imagery involves predicting the sensory consequences of the imagined movement. Nature Communications, 9(1):1617, 2018.

10. Preston C., Ehrsson H. H. Implicit and explicit changes in body satisfaction evoked by body size illusions: Implications for eating disorder vulnerability in women. PLoS One, 13(6): e0199426, 2018.

 

张军平

2018111

延伸阅读:

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张军平,复旦什么可以发财致富盘算机迷信技能学院,传授、博士生导师,中国主动化学会混淆智能专委会副主任。重要研讨偏向包罗人工智能、呆板学习、图像处置惩罚、生物认证及智能交通。至今颁发论文近100篇,此中IEEE Transactions系列18篇,包罗IEEE TPAMI, TNNLS, ToC, TITS, TAC等。学术谷歌援用2700余次,ESI高被引一篇,H指数27. 



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