千脑智能

📖 本书核心内容

《千脑智能》是科技界传奇人物、计算机科学家与神经科学家杰夫·霍金斯创作的一部关于大脑和智能的理论著作。霍金斯于2003年当选美国国家工程院院士，是Palm掌上电脑创始人、Numenta公司创始人。多年来深耕对大脑的探索，致力于解释大脑是如何工作的。

全书揭示了一种关于大脑和智能的全新理论——千脑智能理论（A Thousand Brains Theory of Intelligence）。就像人类最终不是通过模仿鸟类，而是通过理解空气动力学而发明了飞行一样，在我们改进机器和深度学习的同时，我们需要首先了解大脑是如何工作的。

霍金斯和他的团队发现，大脑使用类似地图的结构来建立一个世界的模型——不仅仅是一个模型，而是成千上万个我们所知道的一切的模型。这一发现为创造机器智能提供了清晰的路线图。霍金斯多年深耕于大脑研究领域，终于在这本书中给出了关于大脑工作原理的答案。

本书属于智源人工智能丛书，豆瓣评分8.2分。

🧠 新旧大脑的争斗

霍金斯在开篇就厘清了一个重要概念：人脑是在进化过程中逐层垒起来的——新脑（人脑）长在旧脑（爬虫脑）之上。

新皮质的发现：所有哺乳动物都有新皮质，而且只有哺乳动物才有新皮质。人脑的新皮质特别大，约占大脑体积的70%。它包裹着旧脑部分，所以当你看一个人的大脑时，你看到的大部分是新皮质。

旧脑的独立性：新脑并不直接控制行为，而需要通过旧脑发送命令。旧脑有十多个独立的器官——杏仁核、海马体等，每个器官都有特定的功能。新皮质可以暂时控制呼吸，比如当你有意识地决定屏住呼吸时，如果脑干检测到你的身体需要更多的氧气，它就会忽略新皮质的命令，重新控制身体。

关于新皮质的三个发现：霍金斯指出，新皮质的研究有三个关键发现：第一，新皮质各区域的结构高度相似，几乎任何输入都能在任何新皮质区域处理；第二，新皮质由约15万根皮质柱组成，每根皮质柱都是一个独立的学习单元；第三，皮质柱使用类似地图的参考系来存储知识。

🗺️ 新皮质的智能算法

霍金斯提出了一个核心观点：新皮质通过学习建立世界的模型来产生智能。

皮质柱的工作原理：每根皮质柱都是一个独立的学习和预测单元。它通过感知输入和运动指令来建立对外部世界的内部模型。这个模型不是静态的，而是动态更新的——每次新的感知输入都会修正这个模型。

参考系存储知识：霍金斯团队最重要的发现是，皮质柱使用类似地图的参考系来存储知识。就像你脑海中有一张城市的地图一样，每根皮质柱都在"映射"它所处理的概念。这种参考系使得大脑能够将不同感官的信息整合成一个统一的理解。

千脑的含义：为什么叫"千脑"？因为大脑中的知识是分布式的。我们知道的事物不是存储在一个地方，比如一个细胞或一根皮质柱中。任何特定项目的知识都分布在数千个互补的模型中。这就是为什么我们称之为千脑智能理论——对任何特定项目的知识都分布在数千个互补的模型中。

🔄 持续学习与通过运动学习

霍金斯总结了大脑智能的四个核心特性。

持续学习：大脑能够在不忘记旧知识的情况下持续学习新知识。这与当前的深度学习系统形成鲜明对比——后者在学习新任务时往往会遗忘旧任务（灾难性遗忘）。大脑之所以能够做到这一点，部分原因是知识分布在数千个模型中，新知识的整合不会覆盖旧知识。

通过运动学习：大脑不仅仅通过被动接收信息来学习，而是通过主动探索环境来学习。当我们移动眼睛、触摸物体、转动头部时，大脑在利用运动指令来构建物体的三维模型。这种通过运动学习的能力是大脑智能的关键组成部分。

多重模型：** 大脑为每个概念建立数千个模型，这些模型从不同角度捕捉同一个事物。这种冗余设计使得大脑具有极强的鲁棒性——即使部分模型受损，其他模型仍然能够提供正确的理解。