除了控制人類的生物鐘，AI還可以為生物鐘做些什麼？
文 | 顏璇
來源 | 智能相對論（ID：aixdlun）
你了解自己的生物鐘嗎？
在現實世界裡，我們每個人都要接受來自生物鐘的「督促」，即使這個所謂的鐘錶既沒有分針秒針，又沒有滴答滴答的聲音，但你總是要在它的催促下睡覺、清醒、飲食等等。
我們不禁想問，我們為什麼非要有生物鐘呢？為什麼不遵從生物鐘我們的身體健康就會受到威脅呢？生物鐘的生理性意義究竟是什麼呢？
如果生物鐘的作用十分重大，那我們能不能找到自己最弱的鐘，進而對其進行修復或令其倒轉呢？
問題很多，不如讓AI先行。
AI在控制生物鐘上可以有哪些作為
生物鐘在我們的生活中存在感很強，但其真正的形態卻是「無形」，AI要想去控制人類的生物鐘，首先還得將「無形」化為「有形」，找到控制生物鐘的渠道。
1.「直搗敵營」：控制大腦
早期，科學家曾經用電生理研究生物鐘，將電極插到細胞內觀察電活動，最後觀察到了腦內特定部位SCN（視交叉上核，suprachiasmatic nucleus）的電活動有晝夜周期。我們也得知，生物鐘是受大腦的下丘腦SCN控制的。
所以，AI修復生物鐘的第一招就是影響大腦中的特定區域，進而控制晝夜周期，這也是最為直接的一個辦法。不過這種方法仍舊存在問題，比如SCN里細胞間是如何相互作用的？其中是否有神經膠質細胞參與？AI能控制一個區域里的神經元群嗎？
近日，加州伯克利研究人員就給了我們答案。在一個大腦控制神經元的實驗中，研究人員給老鼠頭上開了一個窗口，將全息圖直接投射到老鼠大腦中，成功地激活和抑制了老鼠大腦中特定的神經元群。
也就是說，我們可以模擬大腦對外界刺激作出的自然反應，成功操控特定神經元群，如果將這個區域換做SCN，利用模擬反映給人類造成神經上的「錯覺」，影響生物鐘就具有可操作性了。
2.「曲線救國」：睡眠基因
在生物鐘這個領域裡，人們所熟知的是晝夜節律，其中對人類生活影響最明顯的，就是睡眠周期。相信很多人都有著這樣的體驗——我們可以在沒有任何鬧鐘的情況下醒來，甚至在隔絕陽光的室內也能準時在白天蘇醒。
那AI可不可以在睡眠周期上做文章呢？其實，AI服務睡眠的產品已經非常多了，但這些產品主要圍繞的還是「如何讓你睡得著」「如何讓你睡得香」「看你睡得怎麼樣」這三大主題，但這都只能干涉到睡眠的相位，但不能解釋睡眠本身，尤其是睡眠的機理。
那真正的解決辦法是什麼呢？用AI探索睡眠基因。
在去年，《Science Advance》期刊就發表了一篇題為「Normal sleep requires the astrocyte brain-type fatty acid binding protein FABP7」的學術文章，揭示了一個與睡眠質量息息相關的關鍵基因。這一睡眠基因的功能研究為科學家們探索睡眠機制、解析人類為何如此需要充足睡眠提供了新的線索。
睡眠這一複雜過程還涉及了很多其他的基因，AI的加入，可以打造出一個睡眠GIS智能設備，這個豐富的多維度的信息嵌合體可以用來解讀個人的睡眠情況、存儲個人的睡眠基因信息等，從睡眠基因的層面去影響個人的生物鐘。
是生活的節律表，還是生命的倒計時
控制生物鐘的渠道已經有了，但這些渠道會是有效的應用嗎？
我們每個人身體內部都存在著不同的生物鐘，比如肝臟只在固定的時間段內排毒。我們體內的這些生物鐘在分子、細胞、組織、器官、系統、身體、生理學和社會等層次上各以不同速率在滴答滴答地運轉。
美國曾有科學家通過收集血液測試的大數據和AI分析，提出了一種「衰老時鐘」的概念，通過「衰老時鐘」，我們能判斷出一個人的真實生理年齡，預測一個人是否會比同齡人活得長一些或是英年早逝。
設想一下，如果每個人都能知曉自己身體和細胞的最大死亡時間，會發生什麼事情呢？
智能相對論（ID：aixdlun）分析師顏璇曾在文章《AI 能精準預測死亡時間，這事兒靠譜嗎？》中提到——
「死亡並非那麼容易被所有人接受……當病人與病魔和死神苦苦爭鬥時，醫生們用一套所謂科學的、精密的AI系統預測了病人的死期，於病人而言，抗癌之旅本就艱辛，而在其頭頂懸上一把會準時掉落的死亡之刃未免也太過殘忍。」
於病人而言，預測死亡是殘忍，於常人而言，衰老時鐘更像一個定時炸彈，在炸彈爆炸之前，我們是歇斯底里，還是淡然處之？
如果「衰老時鐘」顯示你可以活到90歲，是不是只要嚴格按照平時的生活作息表就可以後顧無憂了？某天不小心熬了個夜，在第二天會不會覺得轉輾反側，惶恐不安，擔心著生命的流速加快？
其實我們都知道，熬夜會打破我們的生物節律，從而引發各種疾病，但在「衰老時鐘」沒有出現之前，這一切還沒有表現得那麼明顯，我們的緊迫感也沒有那麼強烈。
如果「衰老時鐘」表示你體內的「鐘錶」只能運作到30歲，那跟宣判死刑又有什麼區別呢？或者我們能採取措施延長生命，但不斷撥弄錶盤的動作也讓人厭煩。
AI助力：知其然，更要知其所以然
我們可以運用AI來影響、修復生物鐘，但生物鐘的研究還是任重而道遠——生物鐘研究逾四十年，迄今尚未出現有效的應用成果。那麼，AI在這方面究竟能起到什麼作用呢？
美國遺傳學家傑弗里·霍爾，邁克爾·羅斯巴什以及邁克爾·楊因為發現了控制晝夜節律的分子機制，也就是生物鐘的分子機制而獲得了2017年的諾獎。
北京大學生命科學學院院長饒毅老師曾在一篇文章里提到，「在完全不理解分子機理的情況下，用遺傳篩選生物鐘，是很強的方法。從分子上，稱之為「盲篩」……盲篩的優點在於無需事先知道機理，而通過遺傳得到突變、DNA克隆得到分子、分子的序列特徵或更多研究，再揭示機理，或提供揭示機理的可能性。」
所以，生物鐘研究的突破緣於遺傳學的應用。而將遺傳學與AI結合起來，未嘗不是一次猛烈的科技革命。
舉個例子，就像大家所知道的用機器學習模型去做圖像識別一樣，我們可以研究如何用神經網路自動預測DNA序列的屬性，比如通過分子的序列特徵來揭示機理等。
美國的DeepDiagnos團隊致力於用人工智慧來篩查早期癌症其核心技術是構建AI模型來逐點掃描基因組的每一個位點，從中找出可能存在的腫瘤相關突變，在癌症剛剛發生的階段就能發出預警。
不過，目前這些研究還是著重於DNA序列上的腫瘤相關基因，但這也證明了AI結合遺傳學去突破生物鐘研究是可行的。
當然了，我們也可以先不去假定生物鐘與遺傳學有關。
「生物鐘是如何形成的？」這雖然生物鐘研究最核心的問題，但這也是限制我們思考的牢籠。
事實上，我們不需要把「理解生物鐘」作為「掌控生物鐘」的前提，因為這意味著我們要先破解生物鐘的奧秘，才能研製有效的應用成果，實際上，我們是把一個更難的問題作為前提條件，犯了本末倒置的錯誤。
所以，不妨對AI影響生物鐘的方法進行建模和分析，理解機器智能，再將這種理解外推到生物系統，補充生物實驗，進而理解人類的生物構成。
結論：
人們的早出晚歸，動物的晝行夜伏、植物的春華秋實……那些我們不曾留心的現象，其背後都有著大大小小的鐘錶在悄然運作。AI對生物鐘的探索，值得大家拭目以待。
【完】
智能相對論（微信id:aixdlun）：深挖人工智慧這口井，評出鹹淡，講出黑白，道出vb深淺。重點關注領域：AI+醫療、機器人、智能駕駛、AI+硬體、物聯網、AI+金融、AI+安全、AR/VR、開發者以及背後的晶元、演算法、人機交互等。
TAG:智能相對論 |