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AIによる脳機能拡張(AIを用いた知覚・感性・認知能力の拡張) Expanding Brain Function Using AI (AI-assisted Expansion of Perception, Sensibility, and Cognitive Performance)

構成メンバー

People

研究リーダー Project Leader
池谷 裕二 教授 Yuji Ikegaya Professor
東京大学 大学院薬学系研究科 Graduate School of Pharmaceutical Sciences, The University of Tokyo
研究者 Researchers
  • 佐々木 拓哉 特任准教授 Takuya Sasaki Project Associate Professor
  • 中嶋 藍 助教 Ai Nakajima Assistant Professor
  • 竹内 春樹 特任准教授 Haruki Takeuchi Project Associate Professor
  • 松本 信圭 特任助教 Nobuyoshi Matsumoto Project Assistant Professor
  • 小山 隆太 准教授 Ryuta Koyama Associate Professor

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ビデオ

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課題

Challenges

「生」の環境では脳の潜在能力は十分に引き出せない The brain cannot reach its full potential in a “raw” environment

これまでの人類の歴史を振り返ると、文字や貨幣、印刷技術に電算機と新しい道具を開発し続け、そのたびに私たちの脳は、経験を通じてそれらの使い方を獲得し、積極的に生活の中で活用してきました。これには脳の持つ「可塑性」と呼ばれる性質が強く関わっています。目や耳といった感覚を通して得られる情報に応じて、脳の構造や機能が変化することは可塑性の大切な性質の一つで、私たちが何かを学習したり、記憶したりできるのも、可塑性のおかげです。つまり、人類は科学や技術を発展させてきただけでなく、それに合わせて自らの脳も変化させ順応してきました。これは脳が高い潜在能力を持つことを示していると同時に、裏を返せば、現在の「生」の環境に置かれているだけでは、脳はその機能を十分に引き出せないとも考えられます。AIを上手く活用すれば、脳は身体の制約から解放され、その潜在能力を引き出すことができると期待されます。

Throughout the history of mankind, we have continuously developed new tools such as letters, money, printing technology, and computers. Every time a new tool developed, our brains adaptively learn how to use it through experience and actively make use of it in our daily lives. This process arises from “plasticity” of the brain. One of the important aspects of plasticity is that the structure and function of the brain circuitry change in response to information obtained through the senses, such as the eyes and ears. Thanks to the plasticity, we are able to learn and remember things. In other words, human beings have not only developed science and technology, but have changed the way how to use their own brains according to the development of science and technology. This fact implies that the brain still has high potentials, but it cannot fully demonstrate that potential while being placed in our current “raw” environments. Therefore, by making the best use of AI, we would like free the brain from the constraints of the body and attempt to bring out its hidden potentials.

研究の内容

Details of Project

脳とAIのハイブリッドで知能を拡張する Brain-AI hybrid to extend intelligence

脳とAIのハイブリッドから「共生的創発」を新たに模索し、新次元の知覚・感性・認知能力を開拓します。「共生的創発」とは、脳と環境/身体/機械といった様々な対象と間のインタラクションの結果生じる知能の拡張であり、それを高度に支援するAIを開発することを目指します。具体的には、脳と外界とのインタラクションを支援するためのインターフェースや脳の能力の拡張に関する技術開発に取り組むとともに、インタラクションを理解するための原理・機構の解明とそれに資する情報の収集・分析に関する技術開発を行います。

We will explore “symbiotic emergence” from a hybrid of the brain and AI, and develop a new dimension of perception, sensitivity, and cognition. The “symbiotic emergence” refers to the extension of intelligence that occurs as a result of interactions between the brain and various objects such as the environment, body, and machines, and our goal is to develop AI that can support such interactions. Specifically, we will work on the development of technologies to expand the interfaces and brain capabilities to support interactions between the brain and outside world, as well as technologies for elucidating the principles and mechanisms for understanding interactions and to collect and analyze information that contributes to this understanding.

【1】AIチップがシグナルを感知する [1] Detection of signals by AI chip

脳とAIの「共生的創発」を実現するための1つ目のアプローチは、感覚センサ内蔵のAIチップを用いる方法です。環境や身体が発するシグナルを感覚センサで感知し、感知した情報に基づいてAIチップが脳へ刺激を送信することで、普段は気付かないような情報を認知させるというものです。例えば、日本人の多くは、RとLの発音を聞き分けることが苦手です。日本語を聞いて成長をする中で、必要のない聞き分け能力が機能としてはそぎ落とされてしまった結果です。RとLの発音を聞いたときには当然異なったシグナルが耳から脳へ送られていますが、脳はそれらを弁別して認知しません。その代わりに、AIチップから発音に応じて異なるシグナルを送信することで、その違いを認知させます。繰り返し使用することで脳の「可塑性」が誘導され、発音を聞き分ける能力が拡張されます。

The first approach to achieve “symbiotic emergence” between the brain and AI is to use an AI chip with built-in sensory sensors. Signals from the environment and body are detected by sensory devices. Based on the detected information, the AI chip sends stimuli to the brain to make it recognize information that it would not normally be aware of. For example, most Japanese people are not good at differentiating between the R and L pronunciations. Because we grow up hearing Japanese language, our ability to distinguish between R and L pronunciations was lost as a function. The pronunciations of R and L are physically different, but different signals must be sent from the ear to the brain; nonetheless the brain does not discriminate between them. Thus, we can design a AI chip that produce different electric signals depending on the pronunciation, so that the brain can recognize the difference. Repeated use of this device will induce “plasticity” in the brain and expand the ability to distinguish pronunciation.

【2】脳情報を解読し脳機能を高める [2] Decoding brain information to enhance brain function

もう一つのアプローチは、脳情報をAIで解読をして、本人に知らせるという方法です。脳そのものは外部の情報を検知しているにもかかわらず、本人がこの情報を活用できていない場合があります。そうした埋没資産をAIで解読して当人に知らせることで、本来であれば習得するには長期間の訓練が必要となるようなスキルでも、素早く学習が進むように手助けができます。例えば、将棋の盤面を見て、良手か悪手かを判断するような洞察力や、絵画を鑑賞するときの審美眼などのように、これまでの経験と環境から得られる情報を統合して高度な判断を要求されるようなスキルを習得する場合に活用できるでしょう。

Another approach is to have AI decode the brain information of individuals and then inform them about the results. In some cases, individuals are not able to utilize external information detected by the brain. Using AI to decipher such hidden assets and inform individuals can help them learn skills quickly, even those that would normally require prolonged periods of training to master. For example, we will use AI to learn skills that require a high level of judgment by integrating information obtained from past experiences and the environment, such as insight to determine a good or bad move by looking at a chess board, or an aesthetic eye when appreciating a painting.

価値・期待

Values / Hopes

根源的な問いに迫り、人間の新しい価値を開拓する Probing fundamental questions and developing new values for humanity

本研究は神経科学と情報科学を中核としながら、精神医学、心理学、教育学を巻き込む形で学術分野横断的な試みです。ここで扱われる問いは、① 知能とは何か、② 知能は拡張できるのか、③ 知能はどう活用されるべきか、の三点です。本研究では、脳とAIのハイブリッドという技術開発とその実装によって、こうした人類の根源的な問いに迫ります。将来的には、動物やヒトが生来感知し得ない知覚や卓越した認知能力(絶対音感や速読など)、あるいは専門性の高さ故に長期の訓練がなければ習得できない感性や巧技(専門家ならではの審美眼や洞察力やひらめきなど)を脳に実装し、人間の発想を増強し、新しい価値をもった次世代インテリジェンスを開拓することが目標です。

This research attempts to transcend academic disciplines by engaging psychiatry, psychology, and pedagogy with neuroscience and information science. The questions to be addressed are: 1) What is intelligence?; 2) Can intelligence be extended?; and 3) How should the intelligence be utilized? In this research, we will approach these fundamental questions through the development and implementation of brain-AI hybrid technology. Our future goal is to augment humanity and develop next-generation intelligence with new values by implementing into the brain perceptions and superior cognitive abilities that animals and humans cannot innately perceive (e.g., absolute pitch, speed reading), as well as sensitivities and skills that cannot be acquired without long-term training (e.g., the aesthetic sense, insight, and inspiration).