Thursday, August 5, 2021
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    AI工作久了也會累?研究證實:人工智慧也需要睡覺

    跟人類一樣!AI 人工智慧工作久了也會「愛睏」

    近年來,越來越多人意識到「睡眠」對身心健康的重要性,良好充足的睡眠能讓疲累的身體、大腦獲得休息,如同「充電」一般,讓你有精神和體力繼續第二天的工作與學習。

    但讓人想不到的是,最近美國科學家發現沒有身體、沒有大腦的 AI 人工智慧,也需要「睡覺」!

    模擬人類大腦 讓 AI 進行無監督式學習

    過去負責「曼哈頓計劃」的洛斯阿拉莫斯國家實驗室(Los Alamos National Laboratory)是全球最大的科研機構之一,近期實驗室科學家們正在研究模擬大腦內部神經元系統的人工智慧,讓神經網路進行無監督的自行學習。

    無監督學習指的是不先給 AI 訓練範例,直接讓其自動對輸入的資料進行分類。

    舉例來說,就像是將許多不同動物的照片交給一個孩童,要求他將相似的動物分類在一起,但這個孩子不認識這些動物,他得靠自己找出貓咪、狗狗或兔子的特徵,區分出不同,再進行分類。這就是在沒有先例的情況下執行分類工作。

    AI工作久了也會累!原來人工智慧也需要睡覺

    ▲ Photo by Alexander Possingham/Unsplash

    你或許會想「這有什麼難的?」確實對人的大腦來說很簡單,但大部分情況要人工智慧學會如何分辨一張照片上的動物是什麼,必須要先有大量的動物圖片,並且每一張都要先明確註明這是貓、這是狗,讓 AI 藉此來學習、分類。

    但是要幫所有資料都標記上註明,是一間非常費時費力的龐大工作,所以科學家才嘗試開發模擬人類大腦的神經網路系統。

    「睏」到無法繼續學習的 AI

    但是研究人員發現這個模擬大腦的 AI 有個很「人性化」的地方──它也需要睡覺!

    團隊表示,神經網路在持續學習一段時間後變得不穩定,即使是熟悉機器學習與深度學習的研究人員們也從未遇到這種狀況。研究人員用了各種方法試圖恢復其穩定性,最後發現,若 AI 經歷一段類似人類深度睡眠時所產生的腦波──慢波睡眠(Slow-wave sleep)狀態,就能夠恢復「恢復精神」,回到正常的穩定性,就像讓 AI 睡覺一樣。

    神經網路示意圖

    ▲ Photo by Moritz Kindler/Unsplash

    結果表明,在人工智慧系統和自然觀察智慧(Naturalist Intelligence)系統中,進入慢波睡眠狀態確實可以確保神經網路的穩定。

    不過大部分的 AI 並沒有這個問題,只有模擬生物神經系統的人工智慧才會出現這種「需要睡覺」的狀況,過一段時間就需要休息,才能恢復穩定繼續學習。

    休息是為了走更長遠的路

    AI 人工智慧要睡覺聽起來很新奇,但其實傳統電腦也是需要「休眠」的,不同的是一般電腦的休眠是暫停運算,即是「關機」。

    不過也許很多人沒辦法接受 AI 需要休息,畢竟機器最大的好處之一就是可以 24 小時不間斷的工作。誰能想像自己的烤麵包機會需要小睡片刻呢?!

    人工智慧的睡眠並不是沒有活動,而是另一種活動,這很像人類在睡覺時,其實大腦並沒有停止運轉一樣。

    瑞士蘇黎世大學神經科學中心研究發現,在身體睡眠的時候大腦會重整神經的記憶,將白天記憶的事情重新整理、分門別類,並把不重要的記憶模糊化、騰出空間來存放重要的記憶。

    故有研究明確指出,睡眠充足的人,大腦神經會運作更快、更有效率,或許 AI 也一樣。隨著這些擬似神經網路越接近真實生物的神經系統,未來的機器需要跟我們一樣按時睡覺可能也不足為奇。

    另一方面,這些先進的 AI 系統也能幫助我們更加了解生物大腦的睡眠特徵和活動型態──在也許未來,你那需要小睡的烤麵包機,會一邊為你烤出酥脆的吐司、一邊會為你的大腦運作提供嶄新的見解!

    ▲ 美國美國承擔核子武器設計工作的兩個國家實驗室之一「洛斯阿拉莫斯國家實驗室」的研究人員發現,人工智慧需要「睡眠」才能像人一樣有效地工作。

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