尧德中

电子科技大学生命科学与技术学院院长、教授

神经信息教育部重点实验室和科技部国际联合研究中心主任

以下是尧德中教授的演讲实录：

这个题目是很大的，但是在这个场合来做报告，就必须要跟智力挂点钩，所以我就起了这样一个题目。首先我要问一个问题，什么是智能？我自己因为这个会议也翻了一下文献，比如我们从百度的百科看到，这也是国内的专家写的，它对智能的定义是从感觉到记忆到思维的整个过程，称为智慧，有智慧就会产生语言和行为，语言和行为的表达过程称为能力，两者结合起来才叫智能，跟这两者相关的就有智商和能商的概念，大家很重视的情商就是调节这两个的东西。

维基百科怎么说的呢？它说智力和能力是指生物一般性的精神能力，包括理解、计划、解决问题，抽象思维，表达意念及语言和学习的能力。有很多智力测验说的就是测量这个精神能力，这是维基百科的说法。

做心理学理论的大家则提出了智能可以分为9大方面（多元智能理论），实际上这9个方面把我们平时想得到的东西基本上都包含进去了，所以智能是非常宽泛的，行为学、认知科学都在里面。那么什么是智能？可以说从自然科学、哲学甚至神学层面都有对智能、智慧的定义。也就是说到现在没有统一的定义或者公认的测量方法。亚里士多德认为，关于智慧是一门关于第一原理的科学，拥有它已超出人类能力。还有人说智能是自然界四大奥秘之一。总之，智能的边界不是很清楚，我们这里就不要纠结概念性的东西，而是把我们大家觉得是智能的东西实实在在往前做就可以了。
我们论坛是讲脑科学与人工智能，我下面谈谈智能的生物机制问题，这个问题也是非常大的问题。

我看了一些文献，有人从双生子的角度，双生子就是双胞胎，它有同卵双生和异卵双生，同卵就是一个细胞分裂出来两个小孩，异卵是两个卵细胞生下来两个小孩，这两个的遗传是不完全一样的，经过双生子研究结合韦氏智力量表，发现人脑的灰质的遗传度达到0.82，白质达到0.87，工作记忆达到0.67。这篇文章进一步指出，脑的灰质、白质与智力的关系也具有很高的遗传度，所以该文确实说明有的智慧完全靠后天学是不行的。这一点是否给人一个印象：脑袋越大越聪明呢？有人统计了哺乳类动物的情况，发现人的大脑在哺乳类动物中不是最大的，而且它与体重的占比也不是最大的，都是处在靠前面的位置但不是最大的，这就说明人之所以聪明不是简单的因为人脑很大，而可能是脑功能模块的组合优化所导致。也就是说人脑所具备的许多能力在其他动物中也有，但是他们可能只是具有单一的能力，而我们拥有这些能力的综合，我们的大脑比它们更优化，虽然是同样一堆东西。

最近脑科学的一个非常热的领域是脑网络，这个脑网络跟智力是什么关系呢？有个研究做了这样的事情，比如我们可以在静息态下，测他的功能磁共振，也可以在任务态下测磁共振，看它的大脑有多少变化，就是研究静息态到任务态时脑网络的变化，如果网络之间相关性高，就说明变化不大。结果发现，智商高的人，他在做同样任务的时候他的脑网络改变小，智商低的人改变大。所以我就给他总结了一句话，“出活的人不费力”，而智商低一点的人可能大脑改变了很多，但是做的结果还没有那么好，所以“费力不一定能出活”的，所以每个人要干适合自己的事情。

做脑科学研究有一个大家比较认可的思路，就是脑损伤研究，这个脑区是干什么的，找一个人，他的脑区因为各种原因受伤了，他的智力有什么变化、能力又有什么变化，有个研究发现，流体智力跟额叶、顶叶或枕叶这些区域是非常关联的，这些区域受损的面积越大，它的流体智力降低就越多。这跟我小时候听老人说的一个概念（四川方言）     “前啄金，后啄银”不谋而合。意思是说，看小孩先看他的额叶，额叶突出意味着这个小孩可能聪明有前途，换成现在的话就是，额叶比较发达的话，他的智商就比较高，后面前途可能就比较好。除了前额叶以外，枕叶也很重要。实际上，现在大量的神经科学研究都表明额叶是非常重要的。很多重要的功能都在额叶完成的。

前面我们谈到了，人的智力、智商这些东西确实是有脑科学基础的，，而且很多东西是由遗传决定的。下面我讲第三个方面：智力有没有办法调控？下面我介绍一些相关的工作：

1、关于聪明药。有文献说，2014年在英国、爱尔兰有个调查，发现有3%以上的学生用过聪明药，希望实现认知增强，这就有可能出现一个问题，高考的时候会不会有家长给小孩买所谓的聪明药去吃呢？另外一个调查显示，外科医生大概有20%的人在一生当中至少用过一次聪明药。鉴于这个情况，除了体育运动等领域要搞兴奋剂检查外，现在很多人提出在智力比赛的领域，比如高考或全球性的电子游戏大赛都是靠脑力来拼输赢的领域，可能以后也要引入是否服用了所谓聪明药的问题。

然而，聪明药到底是些什么样的药呢？可惜文献认为现在没有大家公认的聪明药，使用的往往是一些现成的处方药的功能泛化，或者处方药被非法购买或者被标识外使用。这个药本来告诉你治疗某个病，而被另一些人当作了聪明药用。举个例子，处理注意力不集中（ADHD）的安非他明、利他林以及处理睡眠紊乱的莫达非尼，就被有的人扩大化为聪明药使用了。这些药本身是把病人调到正常状态，是有科学依据的。但是这种东西能不能把一个正常人变的超常？这是没有科学依据的，至少没有人做过这种研究。同时，相关的副作用也没有充分研究，所以我觉得还是要谨慎使用，尤其在高考这种事情上，还是不要为了那几分做这样的事情。

那么到底有没有合法的聪明药？文献中举的一个例子是尼古丁，看来抽烟还是有一定价值的，比如抽烟之后精神状态好一些，注意力集中一些。还有一个例子就是咖啡因，大概喝咖啡的人都认同它有提神的效果。

聪明药的事情可能在以后会成为一个重要话题，但是怎么有效管理、有效使用是一个很重要的问题，涉及到伦理问题了。

2、脑智调控的音乐方法。典型的例子是莫札特音乐效应。这个事情发生在93年，一个学者在Nature上发了一篇一页纸的文章，其中只有一个图，这个图说，让人听莫札特K48，他的空间推理能力会增强，就是智力会提高。这个事情的影响太大了，现在已经是很大一个产业，涉及胎教、儿童音乐教育，基本上家家户户都恨不得买个钢琴，或者送孩子去做音乐培训。这个事情到底是怎么回事？ 

我们在前几年做了一个研究，就是把莫札特音乐反过来播，再看有什么效果。据说现在的年轻人中，有些人喜欢反播音乐，且有专门的播放器。从科学研究的角度看，反过来播与顺序播放的物理属性是一样的，可以排除不少干扰因素。我们对老鼠做水迷宫实验，让他听了音乐之后再把老鼠放在水迷宫里去，看它找到目标的时间长短，如果找到目标的时间短，就说明它聪明一点。对大学生，就让他做折纸实验，以考察其空间推理能力。结果显示，人和动物确实都有莫札特效应，就是听了莫札特音乐之后，他的空间记忆能力比对照要强。但是出乎我们预料的是，听反莫札特音乐有副作用，就是听了反的比不听还糟糕，这个对反听音乐的人来讲或许是个提醒。

我们又做了神经生物学实验，检测了齿状回的新生神经元的情况，发现听莫札特音乐的，神经元数量有增加，听反莫札特的神经元会减少。结论与上面的行为实验结果高度一致。

我们接着又问了一个问题，到底是莫札特里面的什么东西在起作用呢？以前都是把音乐当成一个整体在进行研究，我们把音乐解开为单独的节奏、单独的音高进行类似的研究，结果发现，听莫札特的节奏（就是把音高全部变成一样的）跟莫札特音乐是一样的，听反的节奏也跟反听莫札特音乐一样，而正反音高均无效应，这个实验充分表明，莫札特效应就是其节奏的效应。

下面，我再讲一个调控方法，就是游戏。游戏是伴随着人类演化过程而出现的，以前没有电子游戏，人们也一直在玩其他的游戏，我们小时候没有这些东西，在山坡上打草仗也在玩，总之游戏对人类是非常重要的。

昨天有人讲，机器人陪小孩玩最多玩三天，因为它没有电子游戏的吸引力大。有调查发现，美国大概有1.875亿游戏用户，占总人口的将近60%，中国有5.17亿游戏用户，平均每天超过一个小时的1.47亿人，这些都是正规的统计数据。

现在，电子游戏实际上已经是一个非常大的产业，各个地方都在抓。总之，游戏已经创造了一个虚拟世界，已经是影响我们人类的一个非常重要的因素，我们必须要面对它。

游戏可大致分为两类，一类是角色扮演游戏，据说这类游戏相对容易让人成瘾。 另一种是对抗类的游戏，它强调竞争性、对抗性，，这方面有官方的游戏竞赛，好像今年国内就有一个电子竞技方面的大赛。

游戏对大脑到底有什么影响呢？我这儿先简单展示一下文献中的发现，比如有研究发现它对知觉和运动能力有增强作用，对注意力有增强作用，对执行功能也有增强作用，可以增进记忆力的恢复等。总之，有大量的文章报道了游戏的正面功能，当然也有一些报道了游戏的负面功能，无论如何，游戏已经是客观在这儿，我们需要去认识它。

下面我给大家报告一下我们实验室在这方面做的工作，第一个是关于电子游戏对脑岛的影响，我们发现游戏专家组，他们的脑岛的灰质体积有明显的增加，而且脑岛的亚区功能连接有明显的加强。这个文章发表后媒体很关注，Nature  Asia专门进行了报道，国内科技日报等也进行了报道。

我们做的第2个工作就是电子游戏对任务正网络的影响，我们的研究发现，在与注意和认知有关的网络上，动作游戏专家的网络参数，比如网络效率比其他人的要好。

接着我们做了电子游戏对全脑纤维连接的影响，现在有一个叫DTI的技术，能够把大脑里面的纤维连接成像出来，我们的结果发现，游戏专家组的执行网络、感觉运动网络、注意力网络的纤维连接显著高于业余组。此外，我们还做了1年的纵向研究，也得到了类似的结论。

最后探讨一下这个领域值得做的一些问题。

1）我们在这里讲智能、讲信息，那么大脑信息的冗余性和稳健性的问题就是一个很好的问题。

2）神经编码的问题，现在有一些基本的编码理论，但还有很多现象无法解释，需要创新神经编码的理论来回答。

3）脑网络现在非常火，并且发现了诸如小世界、无标度、富人俱乐部等现象，但人们对脑网络的动态机制，认知基础，重组规律仍然知之甚少。

4）脑科学还缺乏类似薛定谔方程之类的基础理论，Karl Friston的Bayes大脑是否真的反映了大脑的工作原理？   我的介绍就到这里，谢谢大家！

（本报告根据速记整理）

CAAI原创 丨 作者尧德中教授
未经授权严禁转载及翻译
如需转载合作请向学会或本人申请
转发请注明转自中国人工智能学会