本文選自singularityhub，作者SHELLY FAN，機(jī)器之心編譯出品，編譯：孟婷。

每年都有數(shù)以百萬計(jì)的人經(jīng)歷著失憶的痛苦。原因有很多：比如大量退伍軍人和足球運(yùn)動(dòng)員的創(chuàng)傷性腦損傷，比如老年人的腦中風(fēng)和老年癡呆癥；甚至我們所有人都會(huì)經(jīng)歷的大腦正常老化。記憶的喪失似乎不可避免，但是一位特立獨(dú)行的神經(jīng)科學(xué)家正致力于電子療法。由DARPA資助的南加州大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程師Theodore Berger博士，正在測(cè)試一個(gè)增強(qiáng)記憶的植入設(shè)備，該設(shè)備能模仿形成新長時(shí)記憶時(shí)的信號(hào)處理過程。

這一革命性的植入式設(shè)備已經(jīng)有助于小鼠和猴子的記憶編碼（memory encoding），現(xiàn)在它正在人類癲癇癥患者身上進(jìn)行測(cè)試，這是令人非常興奮開端，會(huì)加速記憶修復(fù)領(lǐng)域的快速發(fā)展。然而，為了達(dá)到這一目標(biāo)，團(tuán)隊(duì)的首要工作是破解記憶編碼。

解碼記憶

一開始，Berger就知道他所面臨的是個(gè)大問題。他們不追求匹配記憶處理過程中的每個(gè)細(xì)節(jié)，但至少要提出一個(gè)合適的模型?！府?dāng)然人們會(huì)問：你能用一臺(tái)設(shè)備來模擬它嗎？你能讓這一設(shè)備在任意的大腦中運(yùn)行嗎？正是這些事情讓人們認(rèn)為我瘋了。他們認(rèn)為這太難了。」Berger說，但研究是團(tuán)隊(duì)邁出了堅(jiān)實(shí)的第一步。

海馬體是深埋在大腦褶皺和溝回中的一個(gè)區(qū)域，是將短時(shí)記憶轉(zhuǎn)化為長時(shí)記憶的關(guān)鍵部位。在海馬體的中心，記憶是由特定數(shù)量的神經(jīng)元在一定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的一系列電子脈沖。這點(diǎn)非常重要，這意味著該過程可以化簡為數(shù)學(xué)方程，并形成計(jì)算框架。對(duì)于這一問題的探索，Berger并不孤獨(dú)。

通過追蹤動(dòng)物學(xué)習(xí)時(shí)的神經(jīng)元激活情況，神經(jīng)科學(xué)家們開始破譯海馬體中支持記憶編碼的信息流。這一過程的關(guān)鍵點(diǎn)是從CA3區(qū)（海馬體的輸入端）傳輸?shù)?CA1（海馬體的輸出端）的強(qiáng)烈電子信號(hào)。記憶受損的人腦中，這一信號(hào)會(huì)受阻，因此如果能用硅芯片重新創(chuàng)造它，我們就能重塑（甚至增強(qiáng)）記憶。

縮小差距

這一大腦的記憶編碼很難破解，原因在于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性特性：信號(hào)經(jīng)常有噪音且同時(shí)在不斷重疊，這就導(dǎo)致某些輸入信號(hào)被抑制或增強(qiáng)。在一個(gè)有成百上千個(gè)神經(jīng)元的網(wǎng)絡(luò)中，任何微小的改變都會(huì)被放大從而導(dǎo)致輸出的巨大變化。這就像個(gè)混沌的黑盒子。然而，在現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)的幫助下， Berger認(rèn)為他掌握了大概的解決方案：用其數(shù)學(xué)定理為芯片編程，然后看看大腦是否能接受該芯片作為替代物或者記憶模塊。

團(tuán)隊(duì)首先用小鼠進(jìn)行簡單的任務(wù)。他們訓(xùn)練小鼠推兩個(gè)控制桿來獲得美味食物，然后記錄當(dāng)小鼠選擇了正確的控制桿時(shí)，其海馬體內(nèi)從 CA3區(qū)到CA1區(qū)的一系列電子脈沖。他們?cè)敿?xì)記錄了將短時(shí)記憶轉(zhuǎn)化為長時(shí)記憶的信號(hào)轉(zhuǎn)換方式，然后用這些信息（記憶本質(zhì)是電子信號(hào)）來編程外部記憶芯片。