2023 中国人工智能系列白皮书——心智计算：构建脑与心智启发的人工智能

中国人工智能系列白皮书 ——心智计算：构建脑与心智启发的人工智能 中国人工智能学会 二○二三年九月 1 《中国人工智能系列白皮书》编委会 主 任：戴琼海 执行主任：王国胤 副 主 任：陈 杰 何 友 刘成林 刘 宏 孙富春 王恩东 王文博 赵春江 周志华 委 员：班晓娟 曹 鹏 陈 纯 陈松灿 邓伟文 董振江 杜军平 付宜利 古天龙 桂卫华 何 清 胡国平 黄河燕 季向阳 贾英民 焦李成 李 斌 刘 民 刘庆峰 刘增良 鲁华祥 马华东 苗夺谦 潘 纲 朴松昊 钱 锋 乔俊飞 孙长银 孙茂松 陶建华 王卫宁 王熙照 王 轩 王蕴红 吾守尔·斯拉木 吴晓蓓 杨放春 于 剑 岳 东 张小川 张学工 张 毅 章 毅 周国栋 周鸿祎 周建设 周 杰 祝烈煌 庄越挺 《中国人工智能系列白皮书----心智计算：构建脑与心智启发的人工智能》编写组 曾 毅 史忠植 施路平 蔡恒进 张丽清 曹存根 库逸轩 黄铁军 丁世飞 李清勇 候 彪 赵菲菲 张 倩 赵宇轩 鲁恩萌 赵卓雅 冯 慧 丘铱可 2 目 录 第1章 引言............................................................................................... 4 第2章 心智计算研究概述 ...................................................................... 6 2.1 心智计算的发展历程 ................................................................. 6 2.2 心智计算的科学问题 ................................................................. 7 2.3 心智计算的哲学展望 ............................................................... 10 2.4 本章小结 ................................................................................... 11 第3章 心智计算的理论模型 ................................................................ 12 3.1 图灵机........................................................................................ 12 3.2 物理符号系统 ........................................................................... 13 3.3 ACT-R ......................................................................................... 14 3.4 SOAR .......................................................................................... 15 3.5 CAM ........................................................................................... 17 3.6 BrainCog ..................................................................................... 19 3.7 本章小结 ................................................................................... 22 第4章 心智计算中的心理揣测 ............................................................ 23 4.1 心理揣测概述 ........................................................................... 23 4.2 心理揣测的实验范式 ............................................................... 24 4.2.1 以动物为被试的实验范式 ................................................ 25 4.2.2 以人为被试的实验范式 .................................................... 26 4.3 心理揣测的神经基础 ............................................................... 28 4.4 心理揣测的计算模型 ............................................................... 29 4.4.1 基于贝叶斯的心理揣测模型 ............................................ 29 4.4.2 基于深度学习的心理揣测模型 ........................................ 32 4.4.3 基于脑启发的心理揣测模型 ............................................ 32 4.4.4 基于其他方法的心理揣测模型 ........................................ 34 3 4.5 本章小结 ................................................................................... 35 第5章 心智计算中的情感共情 ............................................................ 36 5.1 情感共情概述 ........................................................................... 36 5.2 情感共情的实验范式 ............................................................... 37 5.3 情感共情的神经机制 ............................................................... 37 5.4 情感共情的计算模型 ............................................................... 40 5.5 本章小结 ................................................................................... 43 第6章 心智计算中的意识理论 ............................................................ 44 6.1 意识理论概述 ........................................................................... 44 6.2 意识理论的实验范式 ............................................................... 45 6.2.1 裂脑人实验 ........................................................................ 45 6.2.2 遗忘症与情节记忆 ............................................................ 45 6.2.3 最小神经关联物 ................................................................ 46 6.3 意识理论模型 ........................................................................... 46 6.3.1 高阶理论 ............................................................................ 47 6.3.2 全局工作空间理论 ............................................................ 47 6.3.3 整合信息理论 .................................................................... 48 6.3.4 再入/预测处理理论 ........................................................... 50 6.3.5 因果链重构理论 ................................................................ 51 6.4 本章小结 ................................................................................... 52 第7章 总结与展望 ................................................................................ 54 第8章 参考文献 .................................................................................... 56 4 第1章 引言 心智计算（Mind Computation）以多学科交叉的方式融合来自人工智能、认知科学、脑与神经科学、演化生物学、人类学等学科的研究方法与计算范式，对生物智能与心智活动的计算 机制机理进行多视角、多尺度系统性的探索，在研究动物与人类心智计算理论与模型的基础上，发展受脑与心智启发的通用人工智能。重点研究生物与人工心智的计算理论体系、心智建模、学习与记忆机制、常识构建与理解、生物与人工意识、社会认知等的科学原理和计算理论与技术。 神经科学、脑科学、认知科学从多视角、多尺度系统地揭示生物脑的结构、功能和机制，理解生物心智活动的自然智能本质；人工智能通过计算建模来模拟、延伸和拓展动物与人类智能的方方面面