“未来智能项目组”的所有成员没有时间去庆祝“记忆”的诞生,而是立刻将全部精力,投入到了对“灾难性遗忘”这个新难题的攻坚之中。
这一次,主导理论突破的,不再是计算机科学家,而是以丰院士和高翔为首的、跨越了生物学与物理学的“理论联军”。
在接下来数周的时间里,项目组的理论研讨会变得异常频繁和深入。丰院士团队的博士生们,从分子生物学的层面,详细介绍了与“突触稳态”相关的各种信号通路和蛋白质表达机制。而高翔,则负责将这些复杂的、看似“湿漉漉”的生物学过程,抽象、提炼成简洁而普适的数学语言。
经过无数次的讨论、建模与修正,一套全新的、能够描述“突触稳态”的数学模型,终于在高翔的手中诞生。
“我们不能只盯着单个突触的‘增强’或‘减弱’。”在一次关键的技术方案评审会上,高翔站在白板前,向徐涛和索菲亚阐述他的新模型,“我们必须引入一个更高层级的约束——单个神经元的整体激活水平。”
他在白板上写下了一个积分方程。
“这个模型的核心,是为每一个神经元,设定一个‘激活水平目标值’。这个值,代表了它在健康状态下,最理想的平均放电频率。”高翔解释道,“同时,我们为这个神经元的所有输入突触,设定一个‘权重总和上限’。”
“这两个约束,共同构成了一个动态的负反馈系统。”
他指着方程中的关键项,进一步说明:“当一个神经元因为学习新知识,导致其某些输入突触的权重被过度强化,使其总的激活水平超过了‘目标值’时,我们的算法就会被触发。它会计算出超出的‘激活量’,然后将这个‘激活量’,以一个非线性的衰减因子的形式,等比例地、全局性地施加到该神经元所有的输入突-触上,进行一次普适性的下调。”
“反之,”他补充道,“如果一个神经元长时间处于抑制状态,低于‘目标值’,算法也会自动对其所有输入突触,进行一次微弱的、普适性的上调。”
“我称之为——‘自适应权重归一化’算法。”高翔总结道,“它就像一个不知疲倦的‘调音师’,在后台实时监控着每一个神经元的‘演奏音量’。一旦某个神经元因为少数几个‘明星’记忆(被过度强化的突触)而‘唱破了音’,它就会立刻上前,将整个乐队的音量都稍微调低一点,让它回归和谐。”
“通过这种方式,”高翔的眼中闪烁着理论物理学家特有的光芒,“我们就能确保,网络中的任何一个神经元,都不会因为过度学习某一种模式,而彻底丧失对其他新信号的敏感性。它始终被维持在一个动态的、随时准备接纳新信息的‘临界’状态。”
高翔的讲解,逻辑清晰,物理图像明确。他成功地将丰院士描述的那个复杂的生物学机制,转化成了一套优雅而高效的算法。
“一个智能的‘后台守护进程’……”徐涛听完,双眼放光,他瞬间就理解了这个算法的工程实现方式和巨大价值,“高师兄,你这是给我们的网络,装上了一个‘自动平衡’系统啊!”
理论的道路已经被照亮,接下来的,就是工程实现的挑战。
徐涛和索菲亚再次展现了他们强大的工程能力。他们带领软件团队,开始了对“SNN-plasticity V1.0”模型的又一次底层重构。
这项工作同样艰巨。他们不仅要为每一个神经元都增加一个用于监控其激活历史的“状态缓存区”,还要编写一个能够在数万亿个突触权重之间,进行高效、并行的全局性归一化操作的程序。
在孟院士支援的额外算力加持下,他们得以进行更大规模的并行编译和分布式调试。
一周后,一个全新的、集成了“混沌干扰”、“突触可塑性”和“突触稳态”三大核心机制的神经网络模型,正式诞生。
徐涛将其命名为——“脉冲神经元网络-可塑性与稳态版”(SNN-plasticity V2.0)。
模型构建完成的当天下午,项目组所有成员,再次聚集在了那个见证了他们一次次失败与成功的控制中心。
这一次,所有人的脸上,都带着一种混杂着期待、紧张和必胜信念的复杂表情。
“还是老规矩。”徐涛站在控制台前,声音沉稳,“再战mNISt数据集,增量学习模式。”
没有人多言。所有人都知道,这一次测试,将直接决定他们过去数周的努力,是走向辉煌,还是再次坠入深渊。
训练程序被启动。
第一阶段,用数字“0”到“4”的数据进行训练。
屏幕上,损失函数曲线稳步下降,识别准确率曲线则昂扬向上。这个过程,与V1.0模型几乎没有差别,同样展现出了强大的学习能力。
半小时后,第一阶段训练完成。网络对“0”到“4”的识别准确率,稳定在了99.5%。
“准备进入第二阶段。”徐涛的声音里,听不出任何情绪。他看了一眼身旁的丰院士和高翔,然后果断地敲下了回车键。
数字“5”到“9”的训练数据集,开始涌入网络。
控制中心里的空气,仿佛在这一刻凝固了。所有人的目光,都死死地盯住了屏幕右下角,那个代表着**旧知识(0-4)**识别准确率的、小小的数字显示框。
在第二阶段训练开始的瞬间,那个99.5%的数值,如预料般地,开始出现了下降。
99.1%……98.5%……98.2%……
所有人的心,都提到了嗓子眼。
然而,与上次那场“灾难性”的雪崩不同,这一次,数值在跌落到98%左右时,仿佛被一只无形的手给稳稳地托住了!
它不再断崖式下跌,而是在98%到99%之间,进行着微小的、动态的浮动,最终,稳定在了98.3%!
与此同时,网络对新知识(5-9)的识别准确率,也在稳步攀升,并最终达到了99.3%!
成功了!
控制中心里,先是持续了数秒钟的、难以置信的寂静,随即,爆发出了一阵比上次更加热烈、更加疯狂的欢呼和掌声!
徐涛激动地调出了突触权重的可视化界面。
屏幕上,那幅壮观的“大脑地图”,向所有人揭示了“刹车”系统生效的奥秘。
在学习新数字(5-9)的过程中,网络中确实涌现出了大量全新的、被强化了的“高亮”通路。但是,与上次不同的是,那些储存着旧知识(0-4)的通路,并没有被粗暴地覆盖或摧毁!
相反,在新的“记忆回路”被“雕刻”出来的同时,整个网络的背景“星空”,都发生了一次全局性的、极其细微的“亮度下调”。
正是这次由“自适应权重归一化”算法主导的、智能的全局性微调,为新记忆的生长腾出了必要的“资源空间”,同时又最大限度地保护了旧记忆结构的完整性!
新旧两套“记忆回路”,不再是野蛮的“入侵”与“覆盖”,而是在竞争与协作中,达到了一种精妙的、动态的平衡!
“‘刹车’系统……生效了!”徐涛的声音因为激动而微微颤抖。
他们,终于掌握了让AI在学习与遗忘之间,取得完美平衡的关键技术。这是通往真正类脑智能道路上,一次决定性的胜利。
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