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
车主讲述高速充电“囧途”:有人跑4个服务区排队3小时才充上 有人排队4.5小时充电还限量

车主讲述高速充电“囧途”:有人跑4个服务区排队3小时才充上 有人排队4.5小时充电还限量

红星新闻
2026-10-02 23:26:16
板上钉钉!安东尼奥将出任国奥主帅,更希望他率国家队冲击世界杯

板上钉钉!安东尼奥将出任国奥主帅,更希望他率国家队冲击世界杯

刀锋体育
2026-10-03 18:29:44
刘欢去世7天,何赛飞病情曝光让人心痛,与恩师之子离婚水落石出

刘欢去世7天,何赛飞病情曝光让人心痛,与恩师之子离婚水落石出

最新声音
2026-10-03 01:49:54
不能纵容特殊人群挑战全国人民的底线!不能容忍歧视企业退休人员

不能纵容特殊人群挑战全国人民的底线!不能容忍歧视企业退休人员

起喜电影
2026-09-27 12:36:54
争议?曝豪夺7金的张展硕无缘亚运会MVP 20岁汶颂当选:奖金17万元

争议?曝豪夺7金的张展硕无缘亚运会MVP 20岁汶颂当选:奖金17万元

风过乡
2026-10-03 09:22:21
外媒:发型图未经同意被P在飞机上,球星哈兰德起诉挪威航空

外媒:发型图未经同意被P在飞机上,球星哈兰德起诉挪威航空

环球网资讯
2026-10-02 16:56:10
国庆高速服务区排队太折磨 雷军:开澎程不需要排队充电或加油

国庆高速服务区排队太折磨 雷军:开澎程不需要排队充电或加油

快科技
2026-10-02 15:11:04
美企为什么抢着参加特朗普的欢迎宴?

美企为什么抢着参加特朗普的欢迎宴?

小眼睛小世界
2026-10-03 07:36:30
谁都没想到,刘欢离世后,55岁韩红因一个举动被推上“风口浪尖”

谁都没想到,刘欢离世后,55岁韩红因一个举动被推上“风口浪尖”

皮皮电影
2026-10-03 08:10:44
梁安琪早已确认?赌王多年未公开的儿子何猷邦身份曝光,生母真是利智吗?

梁安琪早已确认?赌王多年未公开的儿子何猷邦身份曝光,生母真是利智吗?

动物奇奇怪怪
2026-10-03 12:16:38
一个接口活了近40年,IBM自己都收不回来

一个接口活了近40年,IBM自己都收不回来

我是一个粉刷匠2
2026-10-02 00:11:27
小S携徐妈妈现身香港,粉色衣气色红润笑意挂眼角,状态真的回来了!

小S携徐妈妈现身香港,粉色衣气色红润笑意挂眼角,状态真的回来了!

广西辉哥
2026-10-03 00:32:15
深圳车主走应急车道,两天被罚6000元,扣12分!登上热搜!网友:支持全国推广

深圳车主走应急车道,两天被罚6000元,扣12分!登上热搜!网友:支持全国推广

南方都市报
2026-10-03 18:17:24
韩媒:汉字并非中国独有,韩国也将实施全民汉字教育

韩媒:汉字并非中国独有,韩国也将实施全民汉字教育

小豫讲故事
2026-10-03 06:00:22
前三季度哪些基金业绩最差?追错方向,多只逼近腰斩

前三季度哪些基金业绩最差?追错方向,多只逼近腰斩

财联社
2026-10-03 18:29:08
33岁章泽天风格大变!穿艳俗纱裙、副乳突出,比实际年龄成熟10岁

33岁章泽天风格大变!穿艳俗纱裙、副乳突出,比实际年龄成熟10岁

阿讯说天下
2026-04-18 14:53:39
国庆高速实测曝光:600公里跑下来,电车车主集体沉默了

国庆高速实测曝光:600公里跑下来,电车车主集体沉默了

阿芒娱乐说
2026-10-03 11:09:15
日本外相沉不住气,忍不住说出心里话:不许中国援引“敌国条款”

日本外相沉不住气,忍不住说出心里话:不许中国援引“敌国条款”

墨兰史书
2026-10-03 14:20:10
不敢相信!亲手点赞贬低队友的视频,罗哥最后的体面也不要了?

不敢相信!亲手点赞贬低队友的视频,罗哥最后的体面也不要了?

涛哥侃球
2026-10-03 23:08:07
网传海宁将卸任中国男排主教练:亚运会后离任

网传海宁将卸任中国男排主教练:亚运会后离任

懂球帝
2026-10-03 16:18:21
2026-10-03 23:28:49
集智俱乐部 incentive-icons
集智俱乐部
科普人工智能相关知识技能
6074文章数 4684关注度
往期回顾 全部

科技要闻

英伟达盘中创历史新高,市值逼近6万亿美元

头条要闻

女生遭美国常春藤名校7名男生下药性侵 最新后续来了

头条要闻

女生遭美国常春藤名校7名男生下药性侵 最新后续来了

体育要闻

这个讨论了一夏天的问题,马刺有答案了吗

娱乐要闻

马思纯一家爬山祈福!素颜出镜笑容甜

财经要闻

4亿台电视挂墙落灰 为何没人愿意开了?

汽车要闻

方程豹9月热销破4万 首款皮卡鲨鱼将于四季度上市

态度原创

本地
时尚
亲子
教育
艺术

本地新闻

中秋逛白塔寺,体验国医妙荟雅集

Chemena Kamali写给Chloé的又一封情书

亲子要闻

农家院里过节才叫热闹,大锅饭出锅招待亲戚,连吃带喝真过瘾

教育要闻

夏装130冬装300,成都家长这件烦心事五个区给了三种答案

艺术要闻

广州又封顶一栋总部!楼像水晶,主人是A股龙头

无障碍浏览 进入关怀版