人造「GPS」脑细胞,帮助机器人辨别方向

大脑中两种神经元的行为和交互,赋予了人类和其他动物神秘的「导航」能力,采用的方式是在我们脑中构建一幅关于周遭环境的「地图」。现在,新加坡的研究者也为机器人提供了同样功能的虚拟「细胞」,以帮助它们寻找方向。 新加坡科技研究局的李海洲等研究者模拟了两种用于辨别方向的脑细胞,分别是所谓的「位置」细胞和「网格」细胞,并发现它们能够帮助一个装着小轮子的机器人辨别方向。他们并未模拟脑细胞的物理实体,只是在软件中构建了一个简单的二维模型。 李海洲写道:「人造网格细胞能够提供一个自适应的、强健的地图和导航系统。人类和动物拥有一种直觉能力,能够在环境中毫不费力地辨别方向。」 这项研究十分重要,因为它证明机器能够模拟大脑的复杂活动。机器人研究者们已经越来越多地运用神经网络来训练机器人执行物体识别和抓握的任务,但是这些网络并未真正反映出真实生物大脑的复杂性和微妙性。 艾伦人工智能研究所的CEO Oren Etzioni说:「尽管神经网络受到了大脑的启发,但却十分粗糙。它们是分布式的计算元素,但是与神经元相比非常简单,连接与神经突触相比也相当简单。」他说,新加坡研究者这个新进展对大脑的模拟「看起来很不错」。 位置细胞最早是在20世纪70年代由John O’Keefe发现。他发现,每当一只老鼠经过区域内同一点时,这些细胞就会发射。而网格细胞位于大脑中另一个位置,由 May-Britt 和 Edvard Moser于2005年发现。每当动物到达一个三角网格中的任意位置时,网格细胞就会激活,并提供一个更加具体的空间位置信息。这两种细胞与其他类型的细胞一起,再加上大脑对感觉信息的处理,网格和位置细胞为动物提供了一种内部感知,可以感知周围的世界及自身位于其中的位置。这个发现让三位科学家获得了2014年诺贝尔医学奖。 李海洲等人受此启发,在机器人上试验了这种方法。他们让这台机器人待在一间35平方米的办公室内自由游荡,证实它的人造位置细胞和网格细胞起到了与动物细胞相似的效果。 不过,这个导航系统还很初级,比起生物还差得远。研究者说他们下一步将要继续改进,并加深对生物细胞发挥功能的理解。李海洲还希望,他们的研究能够帮助神经科学家理解大脑导航系统的功能。艾伦人工智能研究所的Etzioni说,这是一个令人兴奋的成果。   来自technologyreview,机器之心编译出品。编译:汪汪。
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