■打破砂锅 

    明年，“高考机器人”将与全国文科高考生同时考试、同时交卷。据悉，已被列入科技部863计划的“高考机器人”，其中一个重要的研发部分是心智计算。请关注——

    脑科学、认知计算是当前极为活跃的研究领域，欧盟、美国等都设立重大研究计划，投入巨大资金开展研究。继欧盟投入10亿美元的“人类大脑计划”、美国投入30亿美元的“大脑基金计划”之后，中国版人脑工程计划也有望启动。

    那么，作为智能科学未来重点研究方向的心智计算是如何影响“大脑计划”的？又是如何打开人工智能应用空间的？

    心智计算与大脑计划有密切关系

    “心智计算与大脑计划具有密切的关系，在脑科学、认知科学、人工智能等学科交叉层面提供大脑计划理论基础。心智计算是智能科学未来重点研究的方向，将催生更多的革命性的技术。” 中国科学院计算技术研究所研究员、IFIP 人工智能专业委员会机器学习和数据挖掘组主席史忠植说。

    据了解，谷歌研制的AlphaGo成功的一个原因在于人工智能对大规模问题提供了很有力的感知计算方法，能高效地提取具有表现力的特征，区分环境的不同区域和状态。另一个更重要的原因是他们构建了价值网络和策略网络，提取数据中的关系形成记忆，结合蒙特卡洛树搜索方法进行高效推理。

    史忠植说，AlphaGo是成熟的感知计算和初级的心智计算的结合体。感知计算是被动地对感知输入做出识别和判断。在大规模、非结构化、动态环境中长期生存，动物具有比刺激－响应的行为模式更高级的认知功能，它们能形成记忆和概念，能进行推理，从而在较长的时间尺度内优化自己的决策。这些与心智相关的高级认知功能是由远离感觉皮层的脑区完成的，随着实验手段的进步，神经科学在记忆、注意、决策、意识等方面取得了越来越多的实验结果。

    心智计算是人类与仿真系统的桥梁

    智能科学，就是通过脑科学、认知科学、人工智能等学科交叉研究，提出类脑计算的途径，达到人类水平的人工智能目标。

    “心智计算是当前智能科学研究的热点。心智是指人的全部精神活动，包括思维、推理、记忆、学习、情感、决策、意志、意识等。心智计算是心理符号的计算，是大脑的信息加工过程，心智的可计算性是联结人类的精神活动与人工系统仿真的桥梁和纽带。”史忠植说，心智的可计算性提供了用计算过程来解释人类行为的理论基础，通过心智模型CAM（Consciousness And Memory）,为类脑计算智能系统提供通用构架。

    根据35年的研究，史忠植最新撰写了《心智计算》。《心智计算》旨在创建类脑计算的基本理论和构架。全书围绕心智模型CAM系统地论述心智计算的理论基础。

    心智模型为心智计算提供通用构架

    “在心智活动中，记忆和意识起着最为重要的作用。记忆是在人脑中积累、保存和提取个体经验的心理过程，由于记忆，人才能保持过去的反映，使当前的反映在以前反映的基础上进行，使反映更全面、更深入。” 史忠植说。

    也就是有了记忆，人才能积累经验，扩大经验，记忆是心理在时间上的持续，有了记忆，先后的经验才能联系起来，使心理活动成为一个发展的过程，使一个人的心理活动成为统一的过程，并形成他的心理特征，记忆是反映机能的一个基本方面。

    “在智能科学中，意识问题具有特别的挑战意义。存在如何决定意识，客观世界如何反映到主观世界中去，既是哲学研究的主题，也是当代自然科学研究的重要课题。意识让人有自我的概念，能根据需求、偏好设定目标，并根据记忆中的信息进行各种认知活动。” 史忠植说。

    据了解，心智模型CAM主要基于记忆和意识的功能构建的认知模型。心智模型CAM包括10个主要功能模块，即视觉、听觉、感觉记忆、工作记忆、短时记忆、长时记忆、意识、高级认知功能、动作选择和响应输出。

    心智计算未来将分为三阶段推进

    近几年，资本不断涌入人工智能这个领域，为整个行业带来了快速发展。预计到2020年全球人工智能市场规模将达到1190亿元，而艾瑞咨询则预测，到2020年，中国人工智能市场将达到91亿元。

    “未来心智计算将分为三个阶段不断推进。在2020年，实现初级类脑计算，我们将实现的目标是计算机可以完成精准的听、说、读、写。虽然现在的计算机也已经部分具备了这些能力，但是我们希望通过机器学习，能够让那时的计算机实现高精度的认知能力。”史忠植说。

    “到了2035年，我们将进入高级类脑计算阶段，那个时候，计算机不但具备‘智商’，还将拥有‘情商’。”史忠植说，“这也是智能科学的魅力所在——它是一个交叉学科的产物，我们需要通过对情感的研究以及对脑科学的研究，来实现这一阶段的目标。” 史忠植说。

    史忠植对智能科学的发展还有更高的期待：“通过纳米技术，未来我们会制造出模拟神经形态的芯片。2050年，智能科学有望发展出神经形态计算机，实现超脑计算。到那个时候，计算机的高性能与人的高智能相结合，我们有望看到机器人足球队打败人类明星足球队。”