实验背景与系统构建
法国国家科学研究中心(CNRS)等跨学科科研团队开发出一种名为混合人工智能(Hybrid-AI)的系统。研究人员将来自3位死后时间不足12小时供体的运动皮层切成300微米厚的切片,并将其放置在三维微电极阵列(3D-MEA)上进行离体培养。为了复刻近似人体内的生存环境,研究人员调配了包含人体脑脊液的营养液、氧气与抗生素,使脑切片在实验室条件下可存活长达数月。
该系统构建了一个完整的脑机交互平台:离体大脑皮层外植体(OPAB)通过微电极芯片连接至配备麦克风的钢琴弹奏机器人。机械手的三根手指(食指、中指和无名指)分别对应电子琴上的LA、TI、DO三个琴键。当大脑切片上的运动电极放电时,对应的手指会按下琴键,而弹奏出的声音通过麦克风转化为电信号反馈回脑组织,从而形成学习闭环。
训练过程与实验结果
该实验模拟婴儿通过“运动碎语”建立行动与感觉反馈关联的发育过程。整个流程持续数日:第0天通过同时刺激电机和感觉电极进行“启动”以筛选活性电极;第1至3天进入训练阶段,系统以区块伪随机方式刺激电机电极触发弹键,并在琴音产生后通过延迟设计,在下一次同类刺激12毫秒后将信号传输给感觉电极,每日进行300次训练刺激;第4天测试前,研究人员对电机电极周围3x3邻域内的峰值电极进行“单次学习”校准并重新配对。
测试结果显示,在第1天训练开始时,系统的模仿表现处于31.22%±11.7%的随机概率水平。到第4天,16个接受测试的OPAB平均模仿准确率提升至58.5%±23%,其中19%(3个)达到了100%的完美模仿准确率,37.5%(7个)实现了对两个音符的100%准确模仿。此外,在停止训练17天后,大部分脑切片仍依靠突触可塑性维持学习成果,保留了习得的“记忆”。
科学意义与伦理争议
在科学层面,该研究旨在探讨利用生物神经元天然的学习能力和高能效来构建新型AI系统。科学家希望借助此平台研究阿尔茨海默症、帕金森等神经退行性疾病,测试新型神经药物,并为具备生物学习能力的仿生义肢提供思路。
在伦理层面,该实验引发了广泛讨论:
- 死亡定义: 脑死亡后的组织仍能学习新技能,引发了对重新定义死亡标准的思考。
- 样本边界: 遗体捐赠协议尚未针对此类前沿实验作出约定,导致人们担忧样本使用的边界,甚至担心出现脑组织地下交易的风险。
对此,科研人员强调实验严格遵循遗体捐赠伦理规范,并指出目前仅能完成简单的三音练习,距离演奏完整乐曲及实际落地应用仍有很长距离。
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