耶路撒冷希伯來大學近日發布的一項研究顯示,人類大腦中單個神經元的信息處理能力遠超其他哺乳動物,這意味着人類卓越的認知能力不僅源於擁有更多神經元及其連接,也可能與單個神經元本身更強大的計算能力密切相關。
該大學與荷蘭阿姆斯特丹自由大學的研究人員讓人工神經網絡學習並模擬單個神經元對輸入信息的反應,並以人工神經網絡完成模擬任務的難度,衡量神經元自身的計算能力。結果顯示,人類大腦皮層神經元比其他哺乳動物具有更高的信息處理能力。
研究人員認為,這主要得益於人類神經元擁有更加複雜的樹突結構和獨特的電生理特性,使其能夠對輸入信息展開更複雜的運算。因此,一個人類大腦皮層神經元並非傳統意義上的簡單「開關」,而更像一個高度複雜的計算單元,其功能甚至可與深度神經網絡相媲美。
研究人員表示,人們通常認為神經元只是負責「開啟」或「關閉」信號傳遞,而研究結果表明,單個神經元本身就是一種「極其複雜的計算設備」。這一發現挑戰了長期以來「智力主要源於神經元數量和連接規模」的傳統觀點,為理解人類認知能力的演化提供了新視角。
這項研究建立了連接腦細胞物理結構與計算能力的系統框架,有望幫助科學家進一步揭示大腦產生思維、學習和認知的機制。這一成果還可為未來人工智能的發展提供新思路,即借鑒生物神經元的複雜計算機制,設計計算能力更強的人工神經元,而不僅僅依靠擴大模型規模和參數數量來提升人工智能性能。
相關研究成果近日發表在美國《國家科學院學報》上。
(來源:新華社)
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何雪沫
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