中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所與北京大學(xué)聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)近日取得重要突破，開發(fā)出一種名為CATS Net的新型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)框架，使人工智能系統(tǒng)首次具備了類似人類的概念形成、理解和交流能力。這一成果為類腦智能研究開辟了新路徑，相關(guān)論文已發(fā)表于國際權(quán)威期刊。

傳統(tǒng)人工智能系統(tǒng)存在顯著局限：要么將知識(shí)編碼在海量參數(shù)中難以提取，要么過度依賴人類標(biāo)注的語言數(shù)據(jù)，無法自主形成概念。研究團(tuán)隊(duì)成員指出，人類智能的核心優(yōu)勢在于能夠從復(fù)雜感官信息中抽象出核心概念，并通過概念進(jìn)行高效推理和交流。針對(duì)這一挑戰(zhàn)，CATS Net框架創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了概念抽象與任務(wù)求解雙模塊結(jié)構(gòu)。

在視覺任務(wù)處理中，該系統(tǒng)首先通過概念抽象模塊將高維圖像數(shù)據(jù)壓縮為低維"概念向量"，這種向量編碼了物體的本質(zhì)特征。隨后，動(dòng)態(tài)門控機(jī)制根據(jù)任務(wù)需求調(diào)節(jié)任務(wù)求解模塊的神經(jīng)活動(dòng)，形成"概念-行動(dòng)"的閉環(huán)反饋。這種設(shè)計(jì)模擬了人類"觀察-抽象-應(yīng)用"的認(rèn)知循環(huán)，使系統(tǒng)能夠像人類一樣通過經(jīng)驗(yàn)積累不斷完善概念體系。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，CATS Net展現(xiàn)出驚人的自主學(xué)習(xí)能力。在開放環(huán)境中，系統(tǒng)能通過與環(huán)境互動(dòng)自主發(fā)現(xiàn)新概念，并構(gòu)建層次化的概念空間。更令人矚目的是，不同網(wǎng)絡(luò)實(shí)例通過概念向量對(duì)齊即可實(shí)現(xiàn)知識(shí)遷移，無需重新訓(xùn)練，這種機(jī)制與人類通過語言共享知識(shí)具有相似性。研究團(tuán)隊(duì)特別設(shè)計(jì)了一個(gè)概念對(duì)齊實(shí)驗(yàn)：讓兩個(gè)獨(dú)立訓(xùn)練的CATS Net分別學(xué)習(xí)不同視角的物體圖像，通過概念向量匹配，它們能準(zhǔn)確識(shí)別對(duì)方視角下的物體，知識(shí)傳遞效率比傳統(tǒng)方法提升3倍以上。

神經(jīng)科學(xué)驗(yàn)證進(jìn)一步證實(shí)了該框架的生物合理性。功能性磁共振成像數(shù)據(jù)顯示，CATS Net形成的概念空間與人類語義認(rèn)知模型高度吻合，其概念表征模式與大腦腹側(cè)枕顳皮層（負(fù)責(zé)視覺語義理解）的活動(dòng)模式顯著相關(guān)。動(dòng)態(tài)門控機(jī)制激活區(qū)域與人類語義控制網(wǎng)絡(luò)（負(fù)責(zé)概念提?。┑哪X區(qū)重合度達(dá)82%，這為理解人類概念形成提供了新的計(jì)算視角。

這項(xiàng)研究突破了傳統(tǒng)AI的符號(hào)主義與連接主義范式，為構(gòu)建真正理解人類概念的智能系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。研究人員強(qiáng)調(diào)，概念智能是通用人工智能的關(guān)鍵基石，未來工作將聚焦于提升系統(tǒng)的概念創(chuàng)造力，并探索如何確保人工智能系統(tǒng)的價(jià)值取向與人類社會(huì)規(guī)范保持一致。