在科學(xué)的浩瀚星空中，一顆新星于近日璀璨升起。加州大學(xué)圣地亞哥分校的神經(jīng)科學(xué)博士生李濟(jì)安，在權(quán)威科學(xué)期刊《自然》上發(fā)表了一項(xiàng)突破性研究成果。這項(xiàng)研究從物理學(xué)的視角為神經(jīng)科學(xué)帶來了全新的理解維度，通過構(gòu)建一種極簡且完全數(shù)據(jù)驅(qū)動的模型，成功捕捉到了生物體復(fù)雜且非最優(yōu)的行為模式。
長久以來，理性決策被視為人類行為的基石。從亞里士多德的“人是理性的動物”論斷，到經(jīng)濟(jì)學(xué)中的“理性人”假設(shè)，理性一直主導(dǎo)著對人類行為決策的理解。然而，現(xiàn)實(shí)生活中的決策往往比理論模型復(fù)雜得多，個體的選擇常常受到直覺、經(jīng)驗(yàn)、情緒等多重因素的影響。這種復(fù)雜性促使科學(xué)家們不斷探索人類決策機(jī)制的深層邏輯。
李濟(jì)安的研究正是在這一背景下應(yīng)運(yùn)而生。他從傳統(tǒng)認(rèn)知模型出發(fā)，探討了貝葉斯最優(yōu)模型和強(qiáng)化學(xué)習(xí)模型的局限性。這些傳統(tǒng)模型雖然結(jié)構(gòu)簡潔、易于解釋，但往往難以捕捉真實(shí)生物行為中的復(fù)雜性和次優(yōu)性。例如，動物在獎勵結(jié)構(gòu)改變后仍固守舊選擇的現(xiàn)象，就很難用這些最優(yōu)模型來解釋。
為了突破這一局限，李濟(jì)安利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究人的行為決策，提出了一種全新的方法。他借鑒物理學(xué)中的動力系統(tǒng)理論，使用微型循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RNN）作為通用策略學(xué)習(xí)器，對個體的行為動態(tài)進(jìn)行建模。這種模型僅包含1-4個神經(jīng)單元，設(shè)計(jì)精簡卻具備強(qiáng)大的表達(dá)能力，能夠自動捕捉數(shù)據(jù)隨時間推移形成的動態(tài)依賴關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，這種微型RNN模型在六類經(jīng)典獎勵學(xué)習(xí)任務(wù)中表現(xiàn)出色，其行為預(yù)測精度全面優(yōu)于傳統(tǒng)模型。更令人振奮的是，這些模型還具備很強(qiáng)的可解釋性。李濟(jì)安利用動力學(xué)系統(tǒng)的分析方法，將決策過程以圖形化的方式呈現(xiàn)出來，清晰地展示了動物思維的轉(zhuǎn)變過程。
李濟(jì)安的研究不僅揭示了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的巨大潛力，還為認(rèn)知建模提供了新的方向。他發(fā)現(xiàn)，即使是面對復(fù)雜任務(wù)，描述單個個體的行為所需的最小網(wǎng)絡(luò)維度也很低。這一發(fā)現(xiàn)提示了每個受試對象在特定任務(wù)中的“最小行為維度”是有限的，為刻畫個體差異提供了新的量化指標(biāo)。
更令人矚目的是，這項(xiàng)研究將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從“黑箱工具”轉(zhuǎn)變?yōu)椤罢J(rèn)知顯微鏡”。長期以來，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)因其內(nèi)部運(yùn)作的不透明性而面臨可解釋性不足的挑戰(zhàn)。而李濟(jì)安的研究表明，通過壓縮與適當(dāng)?shù)哪Ｐ头治觯窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠揭示出潛在的行為生成機(jī)制，為理解生物體的策略行為提供了可計(jì)算、可視化且易于理解的抽象結(jié)構(gòu)。
李濟(jì)安的科研之路充滿了跨學(xué)科探索的精神。他從小就對生物和計(jì)算機(jī)感興趣，憑借生物競賽和計(jì)算機(jī)競賽的優(yōu)異成績保送中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)。本科期間，他不僅在生命科學(xué)院認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)實(shí)驗(yàn)室開展研究，還攻讀了應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的碩士學(xué)位。這些跨學(xué)科的學(xué)習(xí)經(jīng)歷為他后來的研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
如今，李濟(jì)安在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的研究已經(jīng)取得了顯著的成果。他的研究不僅推動了神經(jīng)科學(xué)與人工智能的交叉融合，還為理解人類行為的復(fù)雜性提供了新的視角。未來，我們期待他在這一領(lǐng)域繼續(xù)深耕，為人類認(rèn)知的探索貢獻(xiàn)更多的智慧與力量。
