2025年10月22日，人工智能领域顶级期刊IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence(中科院一区TOP, CCF-A类期刊, 5-year IF=20.4)以已接受论文预印本的形式刊出了我们副研究员张洳源课题组的新研究“Neural prediction errors as a unified cue for abstract visual reasoning”。这项研究由张洳源课题组牵头，联合北京大学和中山大学科研团队，为人工智能模型如何基于抽象规则进行高效视觉推理提供了新见解。智能(Intelligence)到底是什么不同学科往往有不同的定义。一个普遍的共识是通用人工智能可以归纳总结事务之间的抽象关系，并在此基础上进行复杂推理。人往往表现出较强的归纳总结和举一反三的能力。相比之下，深度神经网络长期以来因其在抽象视觉推理（Abstract Visual Reasoning, AVR）方面的局限性而受到批评。张洳源课题组一直致力于解决基于人脑瑞文智力测验的抽象视觉推理问题，这不仅契合了当前心理学和认知科学对智力的定义，也试图克服当前深度模型抽象推理难的痛点。张洳源和其合作团队，在课题组前期工作的基础上(ICML, 2023;IJCAI, 2023),借鉴神经科学中广为人知的“预测误差”（Prediction Error）概念，创新提出预测误差可以作为一个统一机制，同时支持监督学习与自监督学习在AVR任务中的实现。在提出的监督学习模型中，AVR被建模为一个“预测—匹配”过程，其核心在于由抽象规则生成的预测特征与推理情境中候选特征之间的差异(即预测误差)。在自监督模型中，预测误差作为核心成分，将学习与推理过程统一起来。无论是监督还是自监督的基于预测的模型，都在多个AVR数据集和任务条件下达到了当前最优性能。尤为值得注意的是，在监督模型的训练过程中，层级化预测误差会自动下降，这一涌现现象与生物学习中多巴胺信号逐渐减弱的规律高度相似。这些发现强调了预测误差在抽象视觉推理中的关键作用，并突显了利用神经科学理论推动人工智能中高级认知计算模型发展的潜力。本文第一作者是中山大学杨凌霄副教授。williamhill官网张洳源副研究员和北京大学方方教授为通讯作者。文章共同作者包括了中山大学谢晓华教授和郑伟诗教授。本项目受到国家自然科学基金(T2421004, 62206316, 32441102, 31930053)、上海市教委专项基金(2024AIZD014)、广东省信息安全技术重点实验室(2023B1212060026)和科技创新2030重大项目 (2022ZD0204802) 的支持。Yang, L, Xie, X., Zheng, W., Fang, F.*, Zhang, R.Y.*. Neural prediction error as a unified cue of abstract visual reasoning. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence (TPAMI), doi: 10.1109/TPAMI.2025.3623461.论文链接: https://ieeexplore.ieee.org/document/11207515

近日，上海市第十七届哲学社会科学优秀成果奖名单公布。英国威廉希尔官网陈安涛教授领衔申报的成果“The causal mechanisms underlying analogical reasoning performance improvement by executive attention intervention”获得学科学术优秀成果奖二等奖！上海市第十七届哲学社会科学优秀成果奖（学科学术优秀成果奖）成果介绍该成果通过学科交叉创新，成功构建出具有显著智育转化效应的执行注意训练新范式，并初步揭示其提升高阶认知能力的神经机制。团队首次提出改善高阶认知能力的突破口在于有效地提升执行注意的训练效率假设，以执行注意的经典范式（反眼跳任务）为基础，系统地操纵任务参数，严谨规范地开展了“前测-训练-后测”实验研究，发现相比于传统的反眼跳与顺眼跳试次比例为 1:1 的积极对照组，反眼跳与顺眼跳试次比例为 5:1 的实验组在高阶认知能力测量（类比推理）中的成绩得到显著提升。该成果建立了参数敏感型认知训练新范式，有助于促进中国特色的认知训练理论与实践，成果得到Journal of Educational Psychology等心理学顶级期刊文章的引用，也被麻省理工学院出版的专著The Frontal Cortex: Organization, Networks, and Function等引用。成果具有较大的应用潜力：1）训练方案成熟，以经典反眼跳任务为基础，对关键参数加以修改形成；2）训练流程高效，每天仅需训练 1 次（约 15 分钟），可便捷融入实践体系；3）训练效果可靠，能显著且持久提升学生的高阶认知能力。上海市哲学社会科学优秀成果奖一般每两年评选一次，是中共上海市委领导下开展的本市哲学社会科学领域最高奖项。

近日，临床心理学领域国际权威学术期刊Clinical Psychology Review（影响因子13.7）发表了英国威廉希尔官网/医学院附属精神卫生中心陈安涛课题组有关身体锻炼改善认知障碍老年人认知功能的荟萃分析研究。陈安涛课题组通过网络荟萃分析，首次系统比较了不同身体锻炼方式在认知改善效果与锻炼坚持率方面的相对表现，明确了最适合认知障碍老年人群的运动干预类型。积极应对人口老龄化已成为全社会高度关注的议题。老化过程中认知功能的下降不仅损害老年人的记忆、注意与执行功能，还影响其日常生活能力和心理健康，导致医疗资源需求上升、照护负担加重，降低老年人的生活与生命质量。如何安全、有效且可持续地提升老年人群的认知功能，具有重要的理论意义和迫切的现实需求。作为一种低成本、相对安全的非药物干预手段，身体锻炼在积极应用老龄化中的作用日益受到重视。尽管大量研究已证实其对认知的积极影响，但不同锻炼方式（如有氧、抗阻、身心锻炼等）在认知改善效应与干预依从方面的差异，长期以来缺乏系统比较。本研究纳入了128项随机对照试验（RCT），涵盖12403名60岁及以上的认知障碍老年人，系统评估了四种锻炼类型（有氧、抗阻、身心和多组分）在认知功能改善效果及其坚持率方面的表现（图1）。分析结果表明，所有锻炼方式均能有效改善认知功能，其中身心锻炼在认知改善（SMD = 0.91）和坚持率（OR = 1.31）两方面均表现最优（图2）。相比之下，有氧、抗阻及多组分锻炼虽有一定认知改善效应，但在锻炼坚持率方面相对较弱。图1：主要结局的网络荟萃比较图图2：干预措施在认知功能与坚持率上的二维聚类排序图研究进一步评估了不同锻炼方式在具体认知子域（复杂注意、执行功能、学习与记忆、语言能力和感知-运动功能）、随访期认知功能、以及功能性结局（日常生活能力、身体功能、神经精神症状）等方面的干预效应（图3）。结果显示，身心锻炼在所有次要结局指标中均表现出显著改善，并在各项指标上排名最高。从上述主要和次要结果来看，身心锻炼在认知改善广度、功能性结局效应以及参与者的实际可持续性方面均具有突出优势。这一发现不仅为身体锻炼干预的临床应用提供了循证基础，也提示我们应更深入理解其背后的作用机制与推广条件。图3：次要结局的热力排名图注：图中每行代表一个结局指标，每列对应一种锻炼干预方式。颜色越绿表示干预效果越好，排名越高；颜色越红则表示效果较弱。从整体趋势看，绿色格子越多的干预方式，其在多维度上表现越优越。注释缩写：FGC = 随访期认知功能，CA = 复杂注意，EF = 执行功能，LA = 语言能力，PMF = 感知-运动功能，ADL = 日常生活能力，NS = 神经精神症状，PF = 身体功能。身心锻炼为何在认知效益与干预坚持性方面均表现最优？理论上，这一结果契合“交互决定理论”：行为、认知和环境因素之间存在动态反馈机制。一方面在于其融合了注意调控、动作记忆与身体协调，能够同时激活多种高级认知功能。另一方面，其运动形式温和、安全性高，通常以团体方式开展，提供情绪支持和社交激励，更适合老年人坚持。此外，身心锻炼所包含的复杂序列动作，有助于激活和强化脑内与运动控制、程序性记忆及空间导航相关的神经回路，促进脑结构的可塑性重构，进而实现长期的认知维持与提升。同时，这类锻炼节奏适宜、易于掌握，可帮助老年人逐步形成自主锻炼习惯，从“外部督促”向“自主坚持”转变，确保认知效益在干预结束后仍可持续保持。本研究首次在认知障碍老年人群中系统强调并验证了一个关键视角：干预效果的评估不能仅聚焦于认知改善本身，还必须同时考虑干预方式的坚持性。认知改善是干预的直接目标，而锻炼能否长期持续，才是维持干预成效、实现长效转化的核心保障。只有那些既有效又可持续的干预形式，才能真正实现从短期改善走向中长期认知健康维护，推动干预成果在更广泛人群中落地转化，为认知障碍人群的生活质量提升与公共健康目标实现提供现实路径。综上所述，本研究为身心锻炼在认知障碍老年人群中的推广提供了坚实的循证依据。其认知提升、功能改善、坚持率高与多域干预优势，为临床干预实践和健康政策制定提供了有力支持。未来干预策略应在此基础上，结合数字技术、远程干预与个体化方案设计，提升锻炼的可及性与适配性，推动认知健康干预从“有效”迈向“精准”与“可持续”。本研究得到国家自然科学基金项目（32371105）资助支持。文章信息：Li, G., Teng, G., Zhang, W., Song, T., Li, Y., Wang, Z., & Chen, A. (2025). Comparative effects of different physical exercises on cognitive function and intervention adherence in older adults with cognitive impairment: A systematic review and network meta-analysis. Clinical psychology review, 120, 102604. https://doi.org/10.1016/j.cpr.2025.102604.