网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

自然·机器智能:受生命启发的“内感受”人工智能

0
分享至


导语

如何让 AI 从只会刷分的提线木偶,进化成拥有真正求生欲和自主目标的生命体?2026年8月26日发表于 nature machine intelligence 的一篇评论文章,融合控制论、生命理论、强化学习和神经科学,提出了受生命启发的内感受人工智能,提出受生命启发的“内感受人工智能”框架:通过为智能体引入需要主动维持的内部状态,使其获得更稳定的内生驱动力,进而提升自主性与环境适应能力。

关键词:内感受、机器学习、神经调节、内部状态、自适应、强化学习

郭瑞东丨作者

赵思怡丨审校


论文题目:Life-inspired interoceptive artificial intelligence for autonomous and adaptive agents 论文链接:https://www.nature.com/articles/s42256-026-01296-8 发表时间:2026年8月26日 论文来源:nature machine intelligence

何为“内感受”

用眼睛观察环境、用耳朵接收声音,属于对外部世界的感知,即外感受(exteroception)。自动驾驶、机器视觉等AI系统的主要任务,也是在识别道路、物体和声音等外部信息。与之相对,内感受(interoception)指生物体对心跳、血糖、体温和饥饿程度等内部生理状态的感知与调节。生物体需要将这些关键变量维持在一定范围内,这种动态平衡被称为内稳态(homeostasis)。当能量不足时,饥饿感会驱动觅食;当体温下降时,寒冷感会促使个体寻找庇护。对内部状态的持续监测与调节,由此成为生物形成需求并组织行为的重要基础。

构建能够根据自身需求选择目标,并在变化环境中持续调整行为的智能体,一直是人工智能研究的重要目标。然而,传统强化学习的行为主要由预先设定的奖励函数驱动:智能体收集金币或击败对手,并不是因为它具有饥饿、危险或生存等内部需求,而是因为这些行为会得到设计者规定的奖励。即使一些AI系统拥有传感器和物理载体,通常也缺少一组必须主动维持、并能持续影响行为与学习的内部状态。它们能够学习如何完成任务,却很难自主判断在新情境下“什么对自身更重要”。

因此,依赖外部奖励和固定训练分布的AI系统,在面对训练中未曾出现的环境变化或威胁时,往往容易失效(图1A)。生物体则能够通过维持内部状态,在不断变化的外部环境中形成相对稳定的行为依据(图1B)。基于这一差异,作者提出为AI引入类似内感受的机制:在系统中设置需要维持的内部变量,使智能体不仅响应外部指令,也能根据内部状态的变化调整目标与行为,从而获得更强的自主性与环境适应能力(图1C)。


图1:生物体与当前AI系统适应性的对比

基于“内感受”的强化学习与传统有何不同

生物体能够区分自身与外部世界。外部环境提供光线、声音、温度等感觉信息,内部环境则包含血糖、体温和能量储备等需要维持在一定范围内的关键生理变量。内感受系统持续监测这些内部状态,并据此调整生物体对外部信息的敏感程度和行为反应,使其能够在环境变化中维持自身状态(图2C)。

要把这一机制引入人工智能,首先需要在数学表示上区分内部环境与外部环境,而不能把所有信息都混合在同一个状态空间中。这样的区分相当于为智能体划定一个功能性的“自我边界”:边界之内是系统需要主动维持的内部变量,边界之外是不断变化的环境。需要强调的是,这种边界是一种计算结构,并不意味着智能体因此产生了自我意识;它的作用是使内部状态能够成为影响行为和学习的稳定参照(图2B)。


图2:内部环境和外部环境的区分

在标准强化学习中,智能体通常以一个统一的状态 ss 表示当前情境,并根据状态、动作和状态转移计算奖励R(s,a,s')。其行为目标主要由设计者设定的任务奖励决定。内感受AI框架则将整体状态空间显式分解为:


其中:

  • sE表示外部状态,即智能体所处环境中的变量;

  • sI表示内部状态,即系统需要维持的关键变量,例如虚拟能量、温度或结构完整性;

  • sb表示边界状态,即内部环境与外部环境发生交互的媒介,例如传感器、执行器或其他输入输出界面。

这种因子化并不是让内部状态与外部环境完全隔绝,而是对二者之间的耦合关系加以限制。外部变化需要通过边界状态影响内部变量,使内部状态不必随着环境波动而同步变化,从而为系统维持相对稳定的内部动力学提供条件。


图3:传统强化学习与内感受AI框架的对比

对于结合内感受的强化学习(图3B),外部奖励被降级为次要信号。当智能体的行为导致其内在状态偏离最优设定点时,它会受到内在惩罚;反之则获得内在奖励。通过这种设计,智能体的激励变成为了“缓解内部的紧张感”而行动。这相当于在数学上形式化了生物的自我保存本能,使外部奖励退居次要地位。

神经调质与主动推断

仅仅设置内部状态,还不足以让智能体适应环境。内部状态必须进一步影响系统如何感知信息、选择行动和更新模型。在生物大脑中,多巴胺、血清素等神经调质可以根据机体状态,广泛调节神经回路的活动。受此启发,研究者总结了神经调节机制可以引入人工智能的三种计算方式:

  1. 增益调制(gain modulation):内部状态通过乘法或加法运算,动态改变神经网络对外部信息的响应强度。例如,当能量水平下降时,系统可以提高对食物相关线索的敏感性,使相同的外部刺激在不同内部状态下引发不同反应。

  2. 精度加权(precision weighting):在自由能原理和主动推断框架中,“精度”可以理解为对某类信息可靠程度的估计,即不确定性的倒数。神经调节机制可以改变系统赋予先验信念或感觉输入的权重:当现有模型较为可靠时,智能体更多依据既有经验行动;当内部状态偏离预期、原有策略难以维持稳态时,系统则可以提高对新感觉信息的重视程度,并相应调整策略。

  3. 动态元学习(dynamic meta-learning):内部状态不仅影响智能体“学什么”,还可以调节“如何学习”,例如动态改变学习率、探索概率和记忆巩固强度。由此,相同的外部事件可能在不同内部状态下产生不同的学习效果,使系统具备更强的情境适应能力。

主动推断为这种机制提供了另一种理解方式。在这一框架下,智能体维护着一个同时描述外部世界与内部状态的生成模型。感知用于根据新信息更新信念,行动则用于改变外部环境或自身状态;二者共同减少预测状态与实际状态之间的偏差,尤其是与内部稳态有关的预测误差。由此,感知、学习与行动不再是彼此分离的过程,而是共同服务于内部状态的维持(图4B)。

这一框架也为情感神经科学提供了一种计算视角。疼痛、饥饿、焦虑或满足等体验,往往与机体内部状态及其变化密切相关。内感受AI虽然不能直接证明情感如何产生,却可以作为计算模型,帮助研究内部状态、预测误差与行为调节之间的关系,并检验某些情感功能是否可以被形式化和模拟(图4A)。


图4:内感受AI在计算神经科学与主动推断中的双重角色

内感受机制还可以为强化学习中的“探索—利用”权衡提供动态调节依据。传统强化学习通常通过预设参数决定智能体是尝试未知策略,还是沿用已经验证的策略;在内感受框架中,这种选择可以进一步受到内部状态的影响。当能量储备充足、试错成本较低时,智能体可以扩大探索范围,寻找新的资源或策略;当关键内部变量接近危险边界时,则可能优先采取已经证明有效的行动,尽快恢复内部状态。如果现有策略始终无法消除内部偏差,持续累积的预测误差又会促使系统重新探索。因此,探索与利用的切换并非由内部状态机械决定,而是取决于资源水平、环境风险与既有策略可靠性的共同作用。

内稳态还可以成为平衡系统稳定性与可塑性的参照。当外部变化没有显著影响关键内部变量时,智能体可以降低不必要的参数更新,尽量保留已经形成的知识;当内部状态明显偏离安全范围、产生较大的内感受预测误差时,类似神经调质的机制则可以提高相关模块的学习率与可塑性,使系统更快适应新的环境。这样的状态依赖型更新机制,有望减少持续学习中的无效调整,并为缓解灾难性遗忘提供一种受生物机制启发的思路。不过,这一作用目前主要属于理论上的可能性,仍需通过具体模型和长期实验进一步验证。

世界模型读书会


目前,世界模型并非边界明确的单一技术范式。强化学习、生成模型、认知科学、具身智能与复杂系统等领域,对“世界”“状态”及其动力学机制有着不同理解。世界模型究竟应预测感知信号、学习隐空间中的状态转移,还是刻画行动、物理约束与因果关系?预测能力又如何转化为有效的规划、决策和行动?这些问题仍有待系统梳理。


为此,集智俱乐部联合认知科学、具身智能、AI Agent、复杂系统与高阶网络等领域的研究者发起,围绕世界模型的思想源流、理论基础、技术路线与应用边界展开专题分享和讨论。读书会自2026年8月7日起,每周五晚19:30-21:30,将以“世界如何被表征、其动力学如何被建模、内部模型如何服务于智能体”为主线,尝试讨论整理世界模型统一框架。



详情请见:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
就在今天!一个前无古人的NBA纪录,被38岁的杜兰特达成了

就在今天!一个前无古人的NBA纪录,被38岁的杜兰特达成了

范动舍长
2026-10-27 12:20:16
印度30万大军压境,再赌中国“不会先动手”?

印度30万大军压境,再赌中国“不会先动手”?

健身狂人
2026-10-27 06:12:23
WTT冠军赛最新战报:3 0开门红!中国女乒25岁王牌大获全胜进16强

WTT冠军赛最新战报:3 0开门红!中国女乒25岁王牌大获全胜进16强

一世菜鸟a
2026-10-27 21:38:08
上海海港球迷意难平!不止因为2-3河内公安,更多在于以下五点!

上海海港球迷意难平!不止因为2-3河内公安,更多在于以下五点!

球场新视角1号
2026-10-27 20:08:52
太离谱!确认系摆拍!已彻底凉凉

太离谱!确认系摆拍!已彻底凉凉

江津融媒
2026-10-27 13:52:29
名门之后!布泽尔你太狠,21世纪独一无二的纪录,被你实现了

名门之后!布泽尔你太狠,21世纪独一无二的纪录,被你实现了

大西体育
2026-10-27 12:33:34
特朗普突然发现致命漏洞:只要不碰中国,全世界没一个能打的

特朗普突然发现致命漏洞:只要不碰中国,全世界没一个能打的

纪史行者
2026-10-27 00:50:07
布朗22分首钢胜山东豪取五连胜,班顿1分离队倒计时

布朗22分首钢胜山东豪取五连胜,班顿1分离队倒计时

李广专业体育评论
2026-10-27 21:49:01
高市早苗,将成为日本有史以来最大罪人,她毁了日本几代人换来的巨大成果。她上台以来,快把日本战后八十年的老本快掏空了

高市早苗,将成为日本有史以来最大罪人,她毁了日本几代人换来的巨大成果。她上台以来,快把日本战后八十年的老本快掏空了

扶苏聊历史
2026-10-24 17:15:57
如果这次股市再涨到4200点,散户绝对跑90%,因为再不会站岗了!

如果这次股市再涨到4200点,散户绝对跑90%,因为再不会站岗了!

再来一杯冰美式
2026-10-25 23:36:43
央视下架姆巴佩相关报道,超440万粉丝皇马大吧声明:足球热爱应建立在尊重的基础之上,任何伤害我们国家情感的行为,绝不姑息,坚守底线

央视下架姆巴佩相关报道,超440万粉丝皇马大吧声明:足球热爱应建立在尊重的基础之上,任何伤害我们国家情感的行为,绝不姑息,坚守底线

三湘都市报
2026-10-27 15:02:29
杨议诚恳道歉,演出被取消,还有374万债务没还,文旅局介入核查

杨议诚恳道歉,演出被取消,还有374万债务没还,文旅局介入核查

江山挥笔
2026-10-27 07:16:05
北京103-92山东豪取5连胜,周琦13+13,王岚嵚20+8

北京103-92山东豪取5连胜,周琦13+13,王岚嵚20+8

懂球帝
2026-10-27 21:51:35
姆巴佩被集体封杀!事情彻底闹大

姆巴佩被集体封杀!事情彻底闹大

鸣金网
2026-10-27 20:11:59
媒体的坏与小鹏的蠢

媒体的坏与小鹏的蠢

观人随笔
2026-10-27 13:21:21
张一鸣建议公司年轻人,不要住在城乡结合部,应该全部住在市区内,哪怕房子小一点

张一鸣建议公司年轻人,不要住在城乡结合部,应该全部住在市区内,哪怕房子小一点

元气科技馆
2026-10-20 17:03:13
“球迷发声抵制姆巴佩”冲上热搜,瑞士运动品牌“昂跑”上月刚宣布签下姆巴佩为代言人,现社媒账号主页已没有其相关内容

“球迷发声抵制姆巴佩”冲上热搜,瑞士运动品牌“昂跑”上月刚宣布签下姆巴佩为代言人,现社媒账号主页已没有其相关内容

台州交通广播
2026-10-27 14:14:02
说出来你可能不信,委内瑞拉有20万中国人。但最邪门的是,其中有足足18万,竟都来自同一个地方——广东恩平。

说出来你可能不信,委内瑞拉有20万中国人。但最邪门的是,其中有足足18万,竟都来自同一个地方——广东恩平。

回京历史梦
2026-10-27 13:43:20
又一个电诈大头目浮出水面,这一次,不是大家熟悉的缅北!

又一个电诈大头目浮出水面,这一次,不是大家熟悉的缅北!

苗苗情感说
2026-10-23 07:34:12
晚上7点半!CCTV5直播国足再战热身赛,本土三叉戟搭档3大归化,目标=终结三连败

晚上7点半!CCTV5直播国足再战热身赛,本土三叉戟搭档3大归化,目标=终结三连败

篮球圈里的那些事
2026-10-27 19:27:11
2026-10-27 22:19:00
集智俱乐部 incentive-icons
集智俱乐部
科普人工智能相关知识技能
6104文章数 4691关注度
往期回顾 全部

科技要闻

Anthropic最硬气招股书,先把丑话说在前头

头条要闻

反诈博主2年前已遇害 举报对象6月才出现在官方通报中

头条要闻

反诈博主2年前已遇害 举报对象6月才出现在官方通报中

体育要闻

世界上最无趣的前锋,拿下了金球奖

娱乐要闻

芒果遇到厉娜和许飞笑发财了!

财经要闻

韩国芯片出口额可能下降高达1000亿美元

汽车要闻

纯电续航1003km 大五座SUV腾势N8正式开启预订

态度原创

家居
亲子
艺术
时尚
公开课

家居要闻

2026建博会(广州) 公装联探展交流活动

亲子要闻

“人形抱枕”最佳替代品,抱着它,睡的真好!!!

艺术要闻

550米!20年前的“上海第一高楼”方案,SOM设计

美商高的人都在研究这个?其实有捷径可走

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

无障碍浏览 进入关怀版