动物进化出大脑,发展出智慧,本质上是生存竞技智能优化的结果。
而这一切的第一推动力是——感官军备竞赛。
纵观整个生物演化史,整个人类技术史,智能化离不开的最核心东西,永远是——电。
电正是万物交流的基础。
具有简单结构的细菌,能表现出趋化性、趋氧性、趋光性、趋触性、趋渗透压性;结构稍微复杂的原生生物,例如草履虫,能表现出回避、逃避反应,同时具有摄食能力。这些所有的行为,都以细胞膜上的电位变化为基础。
离子通道的三种类型
10亿年前出现的海绵,是最早出现的多细胞动物,它们没有神经细胞,也没有神经系统。
但它们已经有了神经系统的雏形。
作为一个整体,不仅细胞之间需要互相联系,整体行为也需要统一。因此,海绵的消化腔内特化出神经样变形细胞,伸出长长的“触手”,与周围具有毛发状突起的领细胞接触,从而驱动海绵的滤水系统捕获食物[1][2]。
海绵神经样细胞 VS 领鞭毛细胞
这正是未来两个神经元之间互相联系的基石。
后来的生物,正是通过这样的神经元雏形发展出了真正的神经元,并出现了最早的神经系统。
6.5亿年前的动物是没有大脑,没有智慧,神经系统非常的简单。
水母这样的刺胞动物,神经系统简单得就像一张网,随便碰一下,就会引起全身性的反射[3] :
那究竟是什么力量,促使简单的神经系统复杂化,发展出大脑的呢?
这背后的驱动力,正是感官。
和单细胞生物「刺激→应激反应」的简单模式不同,多细胞动物的行为以反射「感觉细胞→感觉神经元→运动神经元→肌细胞」为基础。
随着动物演化得越来越复杂,接收到的感官信号越来越丰富,运动越来越精细复杂,反射弧中的感觉神经元和运动神经元就会越来越多。
这些神经元胞体汇聚在一起,就发展成了神经中枢,不仅节约了空间,也使得信号处理更加的高效。
5.8亿年前,早期两侧对称动物出现时,就因为感官的集中,发展出了最早的脑。
不过早期脊索动物的脑简单得就像文昌鱼这样的一个透明脑泡。
这样简单的脑,是怎样发展出智慧的呢?
动物活动能力增加了,再加上环境的变化,它们将面临多种相似或者不同的刺激,要做出更有利的行为,那就必须把多种刺激对应的神经模式整合起来,这就需要发展出中间神经元。
我们假设A、B、C分别对应同时发生的三种刺激,例如A刺激是头部很强的针刺,B刺激是尾部较弱的针刺,B刺激是尾部的光照刺激。这三种刺激,在某个生物体中已经形成记忆。任何一个单一的刺激,它们都能形成有效的快速反应。
当这三种刺激同时发生时,如果没有整合,那么它们可能出现比较混乱的全身性反应,反而对生存带来不利影响。所以这个时候,又需要额外的中间神经元,起到判断的作用。
生命智能化的演化,总是令人惊叹。
甚至生物智能所需要的神经元,远远比普通人所想象的要少得多。
秀丽隐杆线虫[4] ,是最简单的生命智能体之一,相比起人类神经元860亿的规模,它们总共只有1090 个细胞,神经元数目302个,但它们的“大脑”已经相当的精细。
- 这么小小的动物身上,在20年间,就诞生了3个诺贝尔奖。
秀丽隐杆线虫不仅具有感知、逃逸、觅食、交配等动物具备的基础行为,而且还拥有通用的智能行为。
科学团队成功建模出了高精度的智能“赛博线虫”[5] ,实现了让它在3D流体仿真环境下动态蠕动前行、并具备简单趋利避害的能力。
进入寒武纪,随着动物的感官和运动能力越来越强,原来的简单感受器和肌肉,也变得越来越复杂,最终发展成了感觉器官和运动器官,彻底开启了全面的进化军事竞赛。
寒武纪生物大爆发,正是以奇虾发展率先发展出眼睛作为起点的[6] 。
感官能力更差、运动能力更差的动物被大量淘汰,更强感觉器官、运动器官的动物更容易生活下来。
发达的感觉器官和运动器官,又进一步促进了中间神经元的发展和集中。因此,经过千万年的不断迭代,最终发展成为高级的神经中枢,大脑便诞生了。
七鳃鳗脑结构
5.3亿年前的昆明鱼[7] (与七鳃鳗在演化树的位置相当)等最早的脊椎动物,就拥有了最早的大脑。
它们形成的五脑区雏形,脊椎动物沿用了整整五亿年。无论后来大脑发展得多么的先进和复杂,都是以此为基础发展的。
但后来的研究却发现,人类的大多数脑区在鱼类、爬行动物身上都能找到雏形。
只不过每一次感官的侧重发展,都会刺激相关脑区的发展。
早期鱼类嗅觉发达,因此发展出了发达的嗅脑。后来鱼类发展出优秀的视觉,因此有了发达的中脑视叶。登陆后,感官的高级处理需求,使得再大脑旧皮层的基础上发展出了新皮层。新皮层上发展出了处理不同感官的初级皮层,随着多种感官的更高整合、联络需求,发展出了高级皮层,甚至是联络皮层。
所有的感官演化,都是为了生存服务的。
所以,动物进化出大脑,发展出智慧,本质上是生存竞技智能优化的结果。
其实今天飞速发展的人工智能、大数据处理、机器学习,正是通过学习人类神经网络来实现的。
人工神经元模型 VS 人工神经网络
如今智能化的设备,已经走进了千家万户。我认为一款优秀的智能产品,也应该像神经系统的构架一样,既能针对性的解决各种各样的场景,又能发挥出综合性智能决策的优势。
我们以现在家庭普及率很高的扫地机器人来说。
真正做到智能化的扫地机器人,应当拥有一颗超强“大脑”,做到全智能化,解放人类双手。
基于激光雷达和摄像头的先进slam技术,可以帮助扫地机器人同步定位与地图构建,确定智能路线。三维感知能够捕捉真实世界空间、人体、物体的三维信息。AI物体识别则能识别出物体的名称、数量,以及位置。大数据算法,则能让扫地机器人的综合行为,更加的智能,更加人性化。
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而在具体的运用场景上,真正的全智能扫地机器人,不仅要能自适应避障,拥有智能清洁策略,能够支持自主探污、识污和清洁决策,还应当拥有优秀的托管系统,甚至可以搭载智能语言系统,全面解放居家清洁中的双手,看你所看,想你所想,做你想做。
中国信通院认证的4星+大模型认证NarGPT全智能语音助手的扫拖机器人,云鲸逍遥001便是这样的一台完全满足以上智能需求的扫地机器人。
超级大脑:全智能空间感知系统,如同人类的敏锐感官洞察屋内环境。
作为行业首款双芯双目智能清洁架构器人,云鲸逍遥001搭载火星探测车同款超广角双目模组,136°行业最大视场角,136°深度视场角。深度点云密度150万点/秒,犹如一双精密的双眼,识别障碍物、地毯、家具的同时构建语义地图。
云鲸逍遥001的“视觉中枢”则是全新升级的逍遥AI大模型,三十层&五百万参数深度神经网络算法加持。
如同生物大脑演化经过大量训练,不断迭代升级一般,云鲸逍遥001的“视觉中枢”经过百万级真实家庭场景、障碍物训练,在移动场景中也能实时监测并识别百种以上的家庭常见物体,实现毫米级感知精度,最小可精准识别、测距5毫米障碍物。
为了给精准识别、清洁策略判断/执行提供强有力保障,云鲸逍遥001的超级“大脑”配备了:
- 双芯八核-边缘AI计算芯片:NPU提供4TOPS自动驾驶级算力,每秒钟一万亿次运算。
- 核心主芯片:CPU每秒执行百万条指令,算力11040DMIPS。
智能清洁:自适应动态清洁系统,如同人类大脑一般“思考”。
云鲸逍遥001搭载的NarGPT多模态大模型,拥有仿人自适应清洁策略,支持识别多种家庭常见脏污类型,并自主切换清洁模式,主动做到干湿分离清洁,拥有人类的清扫智慧;干垃圾只扫不拖,湿垃圾只拖不扫,避免垃圾“和稀泥”。
从实际测试可以看出,云鲸逍遥001在工作的时候相当的智能:
遇到干垃圾就把拖布收了起来,遇到湿垃圾就把边刷收了起来,不同情况工作模式一清二楚,非常省心省力。
不仅如此,云鲸逍遥001不仅能精准识别障碍物,还能针对不同的障碍物进行差异化避障,实时动态调整清洁路径,有效避免清洁过程中碰撞家具或者被电线、纸巾等细小障碍物缠绕,遇到机器人无法处理的宠物粪便、呕吐物等,还会智能绕行,做到安全清洁、高效清洁和有效清洁。
通过实测可以发现,云鲸逍遥001面对跟地板颜色相近的插座线,绕行的同时贴着插座线边缘工作,整个过程还完全没有卷线。
除此之外,云鲸逍遥001内置的鲸灵托管3.0,通过百万家庭清洁大数据训练,可根据每个人的清洁偏好、历史清洁行为、环境温度、房间脏污程度、地板材料智能定制私人化的清洁策略。通过AI视觉脏污识别+基站双光谱脏污识别,它能针对顽固污渍智能复洗复拖,一遍、两遍、三遍……直到干净为止。
全智能化:真正做到解放人的双手,化身全面智能清洁管家。
云鲸逍遥001不仅通过NarGPT多模态大模型实现了清扫工作的全面智能化,还可以通过云鲸智能APP一键远程托管,华为鸿蒙系统全线接入,轻松解决全屋的智能清洁。
作为首个搭载了中国信通院4星+大模型认证NarGPT全智能语音助手的扫拖机器人,它还能化身家庭陪护管家。在语言人工智能迅速发展的今天,人与机器人交互的智能化,即将成为未来的潮流。
当在书房工作,不仅可以通过语音指令,让云鲸逍遥001到身边工作,而且休息时还可以让它讲故事,查询本地天气情况,以及进行其它的有趣互动。
虽然云鲸逍遥001还远远达不到人类大脑这样的智能,但它就如同早期生命大脑诞生的那一刻一样,迈出了划时代的第一步。
我想,终极的智能清洁机器人,一定是一台全面智能化的保姆AI机器人。
每当工作一天回家,疲惫不堪的时候,家里已经被机器人打扫得一尘不染。甚至连顽固污渍,都被机器人精心处理。吃过晚饭,你便可以带着家人一起去散步,外出逛街,陪伴孩子,碗筷完全交给机器人。孩子心中的十万个为什么、无厘头的问题,都会得到机器人专业且耐心的回答。你工作不便的时候,家里都老人都有机器人陪伴。甚至遇到危险,机器人还能及时报警……
这样全面的智能清洁机器人,或许距离我们还比较遥远。但我相信,这是未来的趋势。云鲸在全智能领域的积极探索,正在为这场全智能革命带来深远的影响。
参考文献:
[1] Longo, Caterina, et al. "Life-cycle traits of Paraleucilla magna, a calcareous sponge invasive in a coastal Mediterranean basin." (2012): e42392.
[2] Mah, Jasmine L., and Sally P. Leys. "Think like a sponge: the genetic signal of sensory cells in sponges." Developmental biology 431.1 (2017): 93-100.
[3] Nordström, Karin, et al. "A simple visual system without neurons in jellyfish larvae." Proceedings of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences 270.1531 (2003): 2349-2354.
[4] Brenner, Sydney. "The genetics of Caenorhabditis elegans." Genetics 77.1 (1974): 71-94.
[5] Olivares, Erick, Eduardo J. Izquierdo, and Randall D. Beer. "A neuromechanical model of multiple network rhythmic pattern generators for forward locomotion in C. elegans." Frontiers in computational neuroscience 15 (2021): 572339.
[6] Paterson, John R., Gregory D. Edgecombe, and Diego C. García-Bellido. "Disparate compound eyes of Cambrian radiodonts reveal their developmental growth mode and diverse visual ecology." Science Advances 6.49 (2020): eabc6721.
[7] Murakami, Yasunori, and Fumiaki Sugahara. "Evolutionary and Developmental Perspectives on the Origin and Diversification of the Vertebrate Cerebellum." Cerebellum as a CNS Hub. Springer International Publishing, 2021.
[8] Persaud, Susshma. "The brain-three parts." Looking at Trauma: A Toolkit for Clinicians (2021): 39-41.