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記者從中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所獲悉，近日，該研究所腦圖譜與類腦智能實(shí)驗(yàn)室余山團(tuán)隊(duì)與北京大學(xué)心理與認(rèn)知科學(xué)學(xué)院畢彥超團(tuán)隊(duì)的合作研究，提出了一種新型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)框架CATS Net，實(shí)現(xiàn)了類人的概念形成、理解和交流。相關(guān)成果已在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·計(jì)算科學(xué)》。

該研究提出的框架包含兩個(gè)核心模塊：概念抽象（CA）模塊與任務(wù)求解（TS）模塊。在處理視覺任務(wù)時(shí)，CA模塊能夠自發(fā)地將高維的視覺輸入壓縮成緊湊的低維“概念向量”。隨后，這些概念向量如同開鎖的“鑰匙”一般，通過分層門控機(jī)制產(chǎn)生一系列“開關(guān)”信號(hào)，可動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)TS模塊的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)，高效靈活地指導(dǎo)其完成特定的視覺感知任務(wù)。這模擬了人類概念的形成和理解。

系統(tǒng)可以根據(jù)與環(huán)境的互動(dòng)自主生成大量新概念，并形成自己的概念空間。當(dāng)不同神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所生成的概念空間對(duì)齊之后，就可以不用從環(huán)境中學(xué)習(xí)，而是直接通過概念向量在網(wǎng)絡(luò)間傳遞知識(shí)，實(shí)現(xiàn)模擬人類通過語(yǔ)言等符號(hào)來交流的過程。

進(jìn)一步，研究團(tuán)隊(duì)將 CATS Net 自發(fā)形成的概念表征與人類的概念空間和神經(jīng)活動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比。功能磁共振成像的表征相似性分析顯示，CATS Net生成的概念空間不僅與心理學(xué)上的人類認(rèn)知語(yǔ)義模型高度一致，其表征模式還與人類大腦中負(fù)責(zé)視覺語(yǔ)義表征的腹側(cè)枕顳皮層活動(dòng)模式顯著相關(guān)。同時(shí)，CA模塊的動(dòng)態(tài)門控機(jī)制則與腦中負(fù)責(zé)概念提取與操控的語(yǔ)義控制網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)模式相吻合。這表明，CATS Net不僅在功能層面模擬了人類的概念認(rèn)知，同時(shí)也在機(jī)制層面揭示了人腦概念形成與理解的計(jì)算原理。

CATS Net來源于前額葉啟發(fā)的情境化信息處理模型（CDP），這也提示了前額葉和CDP可能在人類概念認(rèn)知中發(fā)揮了核心的作用。

該工作為研發(fā)具備人類概念形成與應(yīng)用能力的下一代智能系統(tǒng)奠定了重要基礎(chǔ)。當(dāng)前，大語(yǔ)言模型能力仍受限于人類語(yǔ)言所限定的范疇，賦予他們自主形成新概念的能力有望促進(jìn)其在更廣闊的領(lǐng)域發(fā)揮作用，比如從事全新的科學(xué)探索。當(dāng)然，擁有了這種能力之后，如何確保這些系統(tǒng)與人類的價(jià)值對(duì)齊，將成為下一步要解決的關(guān)鍵問題。