人脑与人工智能

人脑具有学习、记忆及处理加工各种信息的功能。有关人脑的神经网络机制的研究，不仅可以揭示其智能处理信息的奥秘，更可为人工智能的研究开发及后续的转化应用提供全新的理论指导。人工智能已经走进了我们生活中的方方面面，在医学领域已经有了越来越多的应用。近年来，诸如数字孪生和类器官智能等技术也开始尝试应用于智慧医院的管理系统搭建及疾病诊疗新型策略的开发。
人工智能固然可以帮我们解决一些实际问题，使我们的生活便利性更高。然而，只有当人工智能与人类智能相结合，才能在我们的医疗和日常生活中有更大的发展和应用空间。但是，正如人类可能会犯错一样，人工智能也是如此。而人类在复杂的、不可预测的环境中有更好的表现和适应能力，因此我们应该利用技术来挖掘人工智能更大的潜力，从而为人类与人工智能的可持续发展提供更大的推动力。同时我们也要意识到，科学和技术在打破生命体与机器之间界限时的伦理、道德、监管、治理、实施等因素在人工智能的发展应用过程中也至关重要。在医疗技术快速发展的同时，我们希望，医学的艺术也伴随其一起发展，不要让人类的触摸和心灵的交流丢失。我们期待人工智能对信息的处理有严格的测试，而推理的过程是透明且循序渐进的，结果是具有确定性的。提高人工智能的可解释性也是提高用户信任度的基础，让人工智能作为一个决策的支持，而不是决策者。
在《人脑和人工智能》这本书中，集合了外籍院士、长江学者、国家杰出青年、国家优秀青年及多个专业博士的智慧，确保对该领域研究概括的准确性，以神经科学与人工智能共同发展的过去、现在与未来作为主线，试图从人工智能的发展历史和现状、人工智能与神经科学的相互推动、人工智能与人脑的区别、人工智能中的哲学问题、人工智能中的伦理问题及人工智能的未来展望等方面来阐述这一主题，希望形成一个相对完整的理论体系，从而激发出更多科技与情感碰撞的火花，让大众能更好地理解人脑与人工智能，也期冀引发更多对神经科学与人工智能领域的深入探究与思考。
本书在编写过程中得到了同济大学附属上海市第四人民医院熊利泽院长、中国科学院上海微系统与信息技术研究所陶虎教授、上海科技大学生命科学与技术学院胡霁教授的热情关心和学术支持，并为我们早期的编写工作提供了重要意见。特别诚挚感谢国家优秀青年科学基金获得者，同济大学附属上海市第四人民医院、上海自主智能无人系统科学中心教授和博士生导师，上海市麻醉与脑功能调控重点实验室副主任田莉教授在本书撰写过程中付出的努力，以及给予的信任、合作与支持。
特别感谢天津大学副校长明东教授、深圳理工大学计算机科学与控制工程院院长潘毅教授、同济大学电子与信息工程学院和国家人工智能2030重大项目首席科学家何斌教授为本书作序。
感谢上海市麻醉与脑功能调控重点实验室及澳大利亚悉尼大学临床医学院的同事和朋友们，感谢在本书的编撰过程中一起探索学习的澳大利亚新南威尔士大学附属利物浦医院的成琦博士和澳大利亚悉尼大学大脑与心智研究中心的杨跃博士，以及魏婷婷女士在整个编撰过程中的统筹安排和杨麟女士的资料整理。
最后，感谢家人和朋友们的倾力支持和鼓励!
高建群
博士
二○二三年六月于上海张江

本书聚焦人工智能与脑科学研究的历史与现况，从两者的区别和联系入手，并从哲学、心理学和伦理学等视角探讨人工智能发展过程中出现的一系列问题。内容涵盖医学人工智能、感官重现、人机交互、人脑的算法建模、人工智能研究的伦理困境等重要内容，从而形成一个相对全面的人脑与人工智能研究的理论框架，让读者更好地理解人工智能与人类智能，更深入地进行相关研究和学习。本书可为医学人工智能领域的专业人士、想深入了解人脑与人工智能发展的读者提供借鉴和参考。

高建群，神经科学博士，神经科医师。澳大利亚悉尼大学临床医学院大脑与心智研究中心教授。
田莉，教授、博士生导师。同济大学附属上海市第四人民医院科研部部长，上海市麻醉与脑功能调控重点实验室副主任、同济大学青年百人计划A岗特聘教授、博士生导师，麻醉与围术期医学科副主任医师。

第一章
受神经科学启发的人工智能
第一节  人工智能的发展历史 005
第二节  人工智能的发展现状 014
第三节  人工智能发展中涉及的四大领域 032
第四节  基础设施智能 042
第二章
人工智能与神经科学的相互推动
第一节  大脑模拟面临的机遇与挑战 054
第二节  人工智能的多尺度计算 064
第三节  重现感官是重要的环节 067
第四节  对语言的模拟在不断突破创新 077
第五节  机器学习 081
第六节  人机交互 093
第七节  人类 — 人工智能生态系统 099
第三章
人工智能与人类智能的区别
第一节  大脑和机器的元学习 113
第二节  大脑和机器在搜索信息过程中的区别 116
第三节 大脑和机器在处理信息和执行任务过程中的区别 121
第四节  发现大脑的分类技巧和策略 126
第五节  大脑是人工智能理想的模型吗？ 129
第六节  数字孪生 145
第七节  类器官 148
第四章
人工智能中的哲学问题
第一节  受人工智能影响的三个关键方面 159
第二节  心灵理论是“热”认知的关键组成部分 166
第三节  权力与决策 171
第四节  人工智能会患精神病吗 178
第五节  我们会成为有意识和情感的机器吗 181
第五章
人工智能中的伦理问题
第一节  人工智能的伦理要求 200
第二节  规范的保障措施和工具 222
第三节  机器意识的社会和伦理问题 226
第四节  医学应用中涉及的伦理问题 229
第六章
人工智能的未来展望
第一节  来自临床医生的观点 243
第二节  人工智能的最新应用领域 247
第三节  人工智能开发过程中面临的挑战 265
第四节  人工智能的未来展望 271
附录
附录 A 名词注释 285
附录 B 常用术语缩略语英汉对照 294

本书聚焦人工智能与脑科学研究的历史与现况，从两者的区别和联系入手，并从哲学、心理学和伦理学等视角探讨人工智能发展过程中出现的一系列问题。内容涵盖医学人工智能、感官重现、人机交互、人脑的算法建模、人工智能研究的伦理困境等重要内容，从而形成一个相对全面的人脑与人工智能研究的理论框架，让读者更好地理解人工智能与人类智能，更深入地进行相关研究和学习。本书可为医学人工智能领域的专业人士、想深入了解人脑与人工智能发展的读者提供借鉴和参考。

高建群，神经科学博士，神经科医师。澳大利亚悉尼大学临床医学院大脑与心智研究中心教授。
田莉，教授、博士生导师。同济大学附属上海市第四人民医院科研部部长，上海市麻醉与脑功能调控重点实验室副主任、同济大学青年百人计划A岗特聘教授、博士生导师，麻醉与围术期医学科副主任医师。