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大脑|这家公司让人造大脑真的活在“黑客帝国”里了

最近，科幻迷十分期待的《黑客帝国4》上映了 。
该系列最初的设定当中，具有超凡能力的人类 NEO，其意识以程序员 Thomas Anderson 的身份生活在虚拟空间里；而当人类反叛者领袖 Morpheus 帮助他脱离“母体”(Matrix)之后，他才明白过来，自己之前其实住在计算机里，无法分辨真实和虚拟 。
黑客帝国在20多年前所描绘的这个科幻概念，终于在最近，在一群澳大利亚脑科学研究者的手中，成为真实了 。
这些科学家们，开发出了一颗真的、活的大脑 。
（这并不厉害，毕竟过去已经开发出来的人造大脑比比皆是 。）
厉害的是：这颗人造大脑，它在生理的层面上，活在真实世界的一支培养皿里；它的脑部活动，却发生在一个由计算机模拟出来的游戏世界里 。

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DishBrain，第一个可工作的“缸中之脑”
本月初，来自澳大利亚脑科学公司 Cortical Labs，以及澳、英、加等国多所知名学府的研究人员，在生物学论文预印本网站 bioRxiv 上发表了《体外神经元在模拟游戏世界中学习并表现出知觉性》一文，首次展示了该团队在脑科学方面前所未有的最新进展：

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团队在培养皿中培育了一些活体脑细胞，连接外部电路来传输微电流信号 。只用了短短几个小时，这些细胞就成功学会了如何玩《Pong》街机游戏 。
他们将这个系统称为 DishBrain.

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这些活体脑细胞，来自人类和啮齿动物源，在培养皿中和硅基电路板通过高密度微电极阵列实现了结合 。电路传输微弱的信号，对细胞产生刺激效果，使得它们以为自己是《Pong》游戏里的球拍 。
从下图中可以看到，对于模拟环境的游戏画面中发生的场景变化，脑细胞能够产生有“知觉性”(sentient) 的反应 。

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“这些细胞，就像真的生活在母体/黑客帝国里一样，”Cortical Labs 首席科学官 Brett Kagan 表示 。
更令研究者感到惊讶的是，对于同一款游戏，这些体外活体脑细胞的学习速度，比一般计算机神经网络系统要快得多 。
通常，传统的计算机神经网络需要大约90分钟的时间，才能对于 Pong 游戏的机理，和自己应该要做什么，产生基本的了解；而训练到一般人的游戏水平，则可能需要几百甚至上千小时的时间 。
而对于 DishBrain，它了解游戏机理和自己的身份，只用了5分钟的时间，然后达到正常游戏水平，总计训练时间只用了“几个小时”（十多个小节，每小节15分钟） 。
这些脑细胞，并非取自活体，而是从啮齿类动物胚胎皮质细胞或人体诱导多能干细胞 (hiPSC) 培育而成的，两种来源皆可 。培育出的脑细胞能够在营养充分的环境里裂变生长，并且能够在体外环境发展出生物神经网络 (BNN)——这也是人类在体外环境所能够培养出的，最为接近智慧生物大脑工作方式的生物神经元结构 。

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脑细胞培育方式介绍，可以从啮齿类动物的胚胎中提取皮质细胞，或 使用人体诱导多能干细胞进行培养，再放置在高密度多电极阵列芯片上 。
在此之前，全球多地的高校和研究机构都曾通过细胞培植、脑机结合等方式尝试开发过体外大脑 。
比如，德国杜塞尔多夫大学人类基因学院的科学家们，就在今年8月发布了他们在实验室中培植出来的“大脑” 。该系统能够一定程度生成和控制感光器官，对可见光做出反应，约等于还在母体腹中5周大的人类胚胎的大脑所具备的能力 。
然而 Cortical Labs 开发的 DishBrain，是第一个有论文背书，通过实验手段的项目，它证明了体外脑细胞所组成的生物神经网络，可以具备知觉性、学习能力、完成任务能力……等等更加“高级”大脑功能 。
诚然，《Pong》是个非常简单的游戏，任何正常人，哪怕是几岁的幼童，都能够很快掌握，然而对于数量极其有限，并且采用比人脑构成方式更加“粗野”的自然生长方式，在实验室环境培养的脑细胞来说，能够在几分钟内掌握游戏的要义，几小时就学会玩游戏——还是非常令人震惊的发现 。


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