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11月6日消息，“我們無法忍受人類仍舊對大腦如何工作知之甚少”。20多年前，英國生物學(xué)家、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)者之一弗朗西斯·克里克(Francis Crick)如此抱怨。 時(shí)至今日，大腦依舊是人類認(rèn)知的黑洞。人類大腦大約有1000億個(gè)神經(jīng)元，它們?nèi)绾芜B接以及連接錯(cuò)誤導(dǎo)致精神錯(cuò)亂或是出現(xiàn)嚴(yán)重的神經(jīng)性疾病，目前人類并沒有弄清楚其中的奧秘。緊接著，全球人口老齡化時(shí)代的到來，阿爾茨海默綜合癥、帕金森綜合癥以及亨廷頓綜合癥等神經(jīng)衰退性疾病日益成為人類的健康負(fù)擔(dān)，人類迫切地希望知道：大腦是如何工作的。
兩年前，歐美科研強(qiáng)國紛紛吹響了探索大腦奧秘的號角。2013年4月2日，美國總統(tǒng)奧巴馬宣布啟動(dòng)腦科學(xué)計(jì)劃(BRAIN Initiative)，歐盟、日本隨即予以響應(yīng)，分別啟動(dòng)歐洲腦計(jì)劃(The Human Brain Project)以及日本腦計(jì)劃(Brain/Minds Project)，國內(nèi)科研圈亦對此反響強(qiáng)烈，就在大家原本以為中國腦計(jì)劃也會(huì)提上議程時(shí)，激烈的討論之后卻是歸于平靜。 直到最近，“中國腦計(jì)劃”終于有了上線的時(shí)間表。2015年10月24日，在深圳國際基因組學(xué)大會(huì)上，根據(jù)中國科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所所長、中國科學(xué)院外籍院士蒲慕明的報(bào)告介紹，“中國腦計(jì)劃(China Brain Project)”不久會(huì)公布。
“中國腦計(jì)劃”：腦科學(xué)與類腦研究 據(jù)了解，“中國腦計(jì)劃”的名稱為“腦科學(xué)與類腦科學(xué)研究”(Brain Science and Brain-Like Intelligence Technology)，主要有兩個(gè)研究方向：以探索大腦秘密、攻克大腦疾病為導(dǎo)向的腦科學(xué)研究以及以建立和發(fā)展人工智能技術(shù)為導(dǎo)向的類腦研究。
這項(xiàng)由中國科技部、國家自然基金委牽頭的腦科學(xué)計(jì)劃，在經(jīng)過國內(nèi)專家2年時(shí)間內(nèi)數(shù)次討論及論證后，于2015年年初已向主管部門提交，預(yù)計(jì)中國腦計(jì)劃很快會(huì)啟動(dòng)，最晚可能不會(huì)遲于2016年。根據(jù)蒲慕明介紹，該計(jì)劃將作為我國六個(gè)長期科學(xué)項(xiàng)目工程中的一個(gè)重要項(xiàng)目，長期資助，資助時(shí)間長達(dá)15年(2016-2030年)，至于資助力度有多大，目前尚不得知。 “中國腦計(jì)劃”主要解決大腦三個(gè)層面的認(rèn)知問題：1)大腦對外界環(huán)境的感官認(rèn)知，即探究人類對外界環(huán)境的感知，如人的注意力、學(xué)習(xí)、記憶以及決策制定等;2)對人類以及非人靈長類自我意識的認(rèn)知，通過動(dòng)物模型研究人類以及非人靈長類的自我意識、同情心以及意識的形成;3)對語言的認(rèn)知，探究語法以及廣泛的句式結(jié)構(gòu)，用以研究人工智能技術(shù)。 蒲慕明稱，該計(jì)劃有望幫助我們從大腦圖譜到大腦認(rèn)知(From Mapping to Understanding)這一過程有一個(gè)廣泛的理解。我們不僅能區(qū)分大腦不同區(qū)域的細(xì)胞類型，同時(shí)對大腦不同區(qū)域的功能結(jié)構(gòu)，大腦細(xì)胞之間的聯(lián)結(jié)也有一個(gè)全方位的認(rèn)識。大腦認(rèn)知?jiǎng)t體現(xiàn)在，有關(guān)大腦細(xì)胞形成節(jié)點(diǎn)的分子以及遺傳因素，腦活動(dòng)的形成以及行為產(chǎn)生的機(jī)理等方面。 腦計(jì)劃對我國基礎(chǔ)腦科學(xué)技術(shù)研究平臺有很大的提升，這些技術(shù)體現(xiàn)在神經(jīng)標(biāo)記和神經(jīng)環(huán)路示蹤技術(shù)、大腦成像技術(shù)、神經(jīng)調(diào)節(jié)技術(shù)、神經(jīng)信息處理平臺等方面。此外，該項(xiàng)目有望建立一個(gè)腦圖像國家平臺，一個(gè)有關(guān)大腦功能失調(diào)的血液生物庫和大腦生物庫以及大腦健康訓(xùn)練和教育中心，對于基礎(chǔ)腦科學(xué)研究來說，由此帶來的長尾效應(yīng)非常明顯。蒲慕明也強(qiáng)調(diào)，中國執(zhí)行腦計(jì)劃擁有諸多方面的優(yōu)勢，例如中國靈長類動(dòng)物種類和數(shù)量都非常豐富，在非人靈長類腦疾病模型上也處于世界領(lǐng)先地位。 除了能促進(jìn)基礎(chǔ)腦科學(xué)外，“中國腦計(jì)劃”有益我們對大腦疾病的探索。該計(jì)劃一旦落實(shí)，未來我們有望通過分子、影像以及相關(guān)標(biāo)記物，即可在大腦疾病的早期診斷和干預(yù)上發(fā)揮重要作用，通過大腦疾病的遺傳、表觀遺傳以及病理性功能失調(diào)等方面的研究，掌握大腦疾病的發(fā)生機(jī)制。我們?nèi)粘３Ｒ姷哪X功能障礙疾病，如自閉癥、心理障礙、抑郁癥、上癮以及神經(jīng)衰退性疾病阿爾茨海默綜合癥，帕金森等疾病是這項(xiàng)計(jì)劃首先要攻克的目標(biāo)。 類腦科學(xué)研究，則主要應(yīng)用于人工智能技術(shù)的研發(fā)上。通過類人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和計(jì)算方法的建立以及通過類腦計(jì)算、處理以及存儲設(shè)備技術(shù)的研究，有助于我們對新一代人工智能機(jī)器以及類腦機(jī)器人等項(xiàng)目的開發(fā)。盡管包括霍金、比爾·蓋茨以及馬克斯在內(nèi)的業(yè)內(nèi)知名人士，憂慮人工智能的發(fā)展，但是這沒能阻止人工智能如火如荼地發(fā)展。“中國腦計(jì)劃”對這一領(lǐng)域顯然很重視，蒲慕明表示，這一領(lǐng)域多學(xué)科的結(jié)合能更好地理解腦科學(xué)以及人工智能技術(shù)。 事實(shí)上，上海腦計(jì)劃已先于“中國腦計(jì)劃”啟動(dòng)。2015年3月27日，由上?？莆鲗?dǎo)，由復(fù)旦大學(xué)等十多家單位共同參與的“上海腦科學(xué)與類腦智能發(fā)展愿景”項(xiàng)目順利啟動(dòng)。根據(jù)復(fù)旦大學(xué)類腦人工智能科學(xué)與技術(shù)研究院院長馮建峰在“2015浦江創(chuàng)新論壇”上表示，上海腦計(jì)劃未來主要目標(biāo)在如下幾個(gè)方面：解析復(fù)雜數(shù)據(jù)、模擬腦工作，探究記憶、學(xué)習(xí)、決策等原理，模擬智能交互，大數(shù)據(jù)挖掘，智能醫(yī)療診斷等方面。如此看來，上海腦計(jì)劃與即將出爐的“中國腦計(jì)劃”的發(fā)展目標(biāo)如出一轍。
歐美及日本雄心勃勃的腦計(jì)劃 兩年前，美國政府受人類基因組計(jì)劃影響，啟動(dòng)探索人類大腦奧秘的腦計(jì)劃，其全稱為“通過推動(dòng)創(chuàng)新型神經(jīng)技術(shù)開展大腦研究”計(jì)劃，該項(xiàng)目旨在通過創(chuàng)新型技術(shù)的開發(fā)以及應(yīng)用，從而能更好地理解大腦的功能特征，幫助人類攻克阿爾茲海默綜合癥、帕金森綜合癥以及其他大腦頑疾。該計(jì)劃去年獲得美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)4600萬美元的資助后，今年10月1日，第二輪8500萬美元的資助計(jì)劃也已啟動(dòng)。 歐洲腦計(jì)劃緊隨美國之后啟動(dòng)，該計(jì)劃聯(lián)合歐洲26個(gè)國家、數(shù)百個(gè)實(shí)驗(yàn)室，預(yù)計(jì)耗時(shí)10年，耗資12億歐元。事實(shí)上，早在2005年，由瑞士科學(xué)家Henry Markram牽頭的藍(lán)腦計(jì)劃(Blue Brain Project)就已啟動(dòng)。不過歐洲大陸的腦科學(xué)研究由藍(lán)腦計(jì)劃過渡到腦計(jì)劃并非順風(fēng)順?biāo)芏嗫茖W(xué)家批評歐洲腦計(jì)劃頂層設(shè)計(jì)存在缺陷，因?yàn)槟壳拔覀內(nèi)匀狈ι窠?jīng)元之間的聯(lián)結(jié)數(shù)據(jù)以及很好的假設(shè)模型。此外，也有科學(xué)家擔(dān)憂歐洲腦計(jì)劃可能對其他基礎(chǔ)科研經(jīng)費(fèi)獲取方面產(chǎn)生不利影響。或許這些也是我國啟動(dòng)腦科學(xué)項(xiàng)目時(shí)值得借鑒的經(jīng)驗(yàn)。 日本政府也對腦科學(xué)研究興趣濃厚，緊隨美國和歐盟之后，宣布啟動(dòng)日本腦計(jì)劃。該計(jì)劃為期10年，由日本理化學(xué)研究所(RIKEN)主導(dǎo)完成，旨在理解大腦如何工作以及通過建立動(dòng)物模型，研究大腦神經(jīng)回路技術(shù)，從而更好地診斷以及治療大腦疾病。 腦科學(xué)研究是一個(gè)涉及多種學(xué)科融合、多個(gè)部門合作的大科學(xué)項(xiàng)目。它對我們更好地了解人類的大腦如何工作，認(rèn)識人類心理，以及神經(jīng)性疾病大有裨益。相信不久的未來，緊繃在很多神經(jīng)生物學(xué)家心里的“克里克的拷問”會(huì)得到釋然，我想那一刻也是人類攻克神經(jīng)性疾病的時(shí)候。也許我們不知道這究竟需要多長時(shí)間，至少人類已經(jīng)踏上探索大腦奧秘的漫漫征途。 |
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