【深度】危机重重的人类大脑计划,能否重建信心?(论文下载)

1.The HBP Report(107p)

2.Open Message to the European Commission(11p)

3.HBP Mediation Report(53p)

4.2014 elsevier brain science report(92p)

5.Reconstruction and Simulation of Neocortical Microcircuitry(38p)

欧洲深陷危机的人类大脑计划(Human Brain Project)确认获得了欧盟委员会的资金支持,资金支持将至少持续到2019年——但一些科学家仍然不能确定他们是否想要参与到这个庞大的计划中,因为这个计划自两年前启动时就饱受争议。

今年10月30日,委员会签署了一项协议,正式承诺在2016年4月后(第一阶段加速期结束)继续资助脑计划。伴随这项协议的签署,脑计划的管理构架也将开始改变,将责任分散到许多参与其中的研究机构身上。

联想到2013年1月,人类大脑计划前任负责人Henry Markram获得了欧盟13亿美元的项目拨款,让他用10年时间,模拟出人脑。

而现在仅仅过去不到3年的时间,而如果回头看人类大脑执行计划,当时规定的三个阶段分别是:

一阶段:最初两年半,专注ICT平台初始版本建立,并收集筛选过的战略数据;

二阶段:接下来四年半,加强战略数据收集,展示ICT平台在神经认知科学的基础研究等;

三阶段:最后三年,在上个阶段工作的情况下,努力实现自负盈亏。

可才过去没多久,2014年7月,800多名科学家联名反对人类大脑计划,这背后是怎么回事?

这牵扯到了人类大脑计划的方向和日常管理,在这背后还有对当初十多亿美元巨额投入的质疑。这种巨额拨款,当初人类大脑计划是怎么申请下来的?

在一片反对声音中,人类大脑计划有了调解委员会,欧盟也对此进行了改革和调整。在这之后,人类大脑计划是否能续写传奇?

在这篇文章里,我们一起探寻人类大脑计划背后的秘密。

一、欧盟大脑梦:争议中的旗舰项目

在2009年的TED演讲中,Henry Markram第一次向大众描述了他的美好愿景——用超级计算机模拟大脑中860亿个神经元以及100万亿个突触的活动。他向听众许诺,“我们可以在10年内实现这个目标”,还暗示说,这样的数学模型甚至可能拥有意识。他向听众描述,10年以后,“我们将给你寄送……一个全息投影与你交谈”。Henry Markram还在很多演讲、采访和文章中提到,这样的大脑数学模型将给脑科学研究带来很多突破性进展——如数值模拟可以启发药物研制,取代一些动物实验,或是帮助人们对阿尔茨海默病等神经疾病有更清晰的理解。不仅如此,大脑模型还可以衍生出新的技术,使电脑的计算速度得到提升,或是制造出可以执行复杂任务甚至具备智能的机器人。

尽管很多科学家对Henry Markram的梦想充满怀疑,但他还是拥有很多支持者。2013年1月,人类大脑计划被欧盟选定为未来新型技术旗舰项目之一,拨款13亿美元,用10年的时间模拟出人脑。

在人类大脑脑计划报告中,我们可以看到它重点关注三个方面:

第一,人脑计划的核心是信息和计算技术。这一计划将研发神经信息学、脑仿真和超级计算的ICT平台。

第二,全新的医学信息学平台将把全世界的临床数据都汇集起来,使医学研究人员得以提取有价值的临床信息,并结合进有关疾病的计算机模型中。

第三,仿神经计算平台和神经机器人学(neurorobotics)平台根据脑的构筑和回路研发新型的计算系统和机器人。

除了上述三大方面之外,人脑计划还有一个“伦理和社会子项目”,研究实现该项目所可能带来的伦理和社会后果。

总体来说,欧洲人脑计划的总目标是建立为未来神经科学、医学和计算所需的全新信息和计算技术基础,由此促进全球的合作研究,总结现有关于人脑的一切知识,并通过在超级计算机上建模和仿真重建人脑,直到其各个细节。

二、迷雾和残骸?大脑计划备受争议

仅仅两年不到,人类大脑计划已经饱受质疑。

科学媒体的批评文章,开始使用了大脑迷雾和大脑残骸等词汇来描述这个计划。

YouTube上也出现了很多嘲讽该计划的视频,其中一个视频把烹饪西班牙烩饭配上评论大脑计划的文字,极尽讽刺。

很多认识Henry Markram的科学家用“迷途的天才”描述现在的他。Henry Markram在项目中的执行领导职务已被撤除,管理部门还要求他不能和媒体交流。项目的新任执行主任是Christoph Ebell,他说Henry Markram近来已经不参加HBP内部会议了,只是指派一位代表来和项目的管理团队交流。

在欧洲,神经科学家对“人类大脑计划”的态度也有着巨大的分歧。2014年7月,一封指责HBP的科学研究和管理方式的公开信很快获得了八百多位科学家的签名。

“……我们的意见是,HBP已经偏离了预期的研究方向,而在它重新启动之前,欧盟委员会必须审慎地检查其科研技术和管理结构。我们强烈质疑这一计划所设定的目标以及其执行情况是否足以加深我们对人脑的理解,成为全欧洲协同合作的核心。”

信中呼吁对人脑计划重新进行独立的审视,或是将资金再分配至其它一些有着广泛应用前景而非仅仅集中于虚拟大脑的神经系统科学项目。如果这两种情况都无法实现,那么这些签署联名信的科学家将誓不参与人脑计划。

本该是全欧洲共同合作的一个项目却遭到了如此多的反对,迫于压力,Henry Markram只能在今年3月启动调解措施,以回应批评者的指责,一个由27位科学家组成的调解委员会仔细审查了两派的论述。

结果,在整个委员会中,除了两位科学家以外,其余科学家几乎对批评者的每条观点都表示赞同。

在长达53页的报告中,调解委员会呼吁对整个HBP进行彻底修正,不仅要重新设置管理层,还要修改科学目标。HBP现在正在经历全面重整,以后的项目目标以及可能的运作模式都是未知数。虽然欧盟成员国的科技部和其他研究机构要为项目提供5.7亿美元资金,但目前还没有国家对这一件事表态。

三、背后的大科学基金体系

在这些争议中,Henry Markram 的个人管理风格自然是重要的质疑对象。但仅仅是一个人的事情么?恐怕没那么简单。

Scientific American记者Stefan Theil说,这背后的根源并不在人类大脑计划的瑞士总部,而是在数百千米之外的布鲁塞尔。那里坐落着欧盟的执行部门——欧盟委员会,它管理着大科学的基金。

欧盟委员会Andreas Herz是慕尼黑大学的计算神经科学教授,也是调解委员会成员之一,他说:“真正的问题并不在人类大脑计划本身,而在欧盟的决策体系。”

大科学的概念最早来自于第二次世界大战和曼哈顿计划。“大科学”往往是大规模、合作性、跨专业的研发项目。各个国家都在积极投入经费,希望可以获得突破性创新。在经费预算动辄数十亿美元的大科学项目中,神经科学还只是新面目。原来,这类经费仅留给国防和航空技术研究,如今则覆盖各个领域,而且规模大幅增加。

对大科学的忧虑由来已久。已故科学家、橡树岭国家实验室前主任Alvin M. Weinberg忧心忡忡地认为,当研究者可以支配大量金钱时,科学家们有可能“只是会花钱,而没有想法”。

这种忧虑一直存在,而人类大脑计划让它们进一步浮出水面。

项目新任执行主任是Ebell说,“发起人类大脑计划的根本原因是,政治家们希望找到让欧洲工业重返领先地位的办法。”由于惧怕在计算机、信息服务和其他技术方面进一步被美国拉开差距,欧盟委员会旗下的、如今被称为“通信网络、网络数据和技术总司”的机构在2009年启动了一系列“旗舰”项目。竞争到该项目资格的研究计划可以获得至少10亿欧元的资金支持。这些项目既有科学意义,也充满了政治色彩。

而在项目选择的过程中,Henry Markram用超级计算机模拟人脑的计划,以及他在神经科学、医疗、机器人和计算机技术方面都会取得突破的许诺,和这个项目的初衷就非常匹配。但Ebell也提醒说:

“开会时,会有人提醒你把自己的发言写得更激动人心一点。于是你就夸大了预期,结果每个人都这么说,甚至科学家也是。这是个恶性循环。由于项目涉及的金钱数额实在过于诱人,这种雪球很快越滚越大。”

在公开信出现后,欧盟委员会的审查才提到了人类大脑计划的管理问题。在调解委员会发布详细批评报告的前几天,欧盟委员会也发表了一份审查报告,明示了人类大脑计划需要改革,并表示对调解措施表示欢迎。在这些改革下,人类大脑计划的未来会怎样?

四、重建信心:人类大脑计划的未来

10月30日签订的新协议,基本意味着第二期会和第一期的加速阶段,有着重要的变革。这份协议承诺,在2016年4月后(30个月的先期加速阶段结束时间)继续资助脑计划,资金支持将至少持续到2019年。伴随这项协议的签署,脑计划的管理构架也将开始改变,将责任分散到许多参与其中的研究机构身上。委员会希望这项协议可以重塑人们对于脑计划的信心。

我们梳理了从去年抗议开始,到现在脑计划根据调解委员会的建议方针开始的变革:

1、集中了绝大部分管理权的三人执行会被解散了;

2、研究范围也将继续包括认知神经科学(曾经三寡头想要排除这一学科);

3、原先只拨给计划内参与者的8900万欧元资金(约合1亿美元)也开放了申请,并在9月选定了由欧洲不同的研究小组提出的4个研究计划(系统和神经科学方面)予以资金支持;

4、虽然新的组织架构细节(包括总部位置)还在商讨中,管理权将变得更为分散;

5、项目将设立全新的、独立的监管机构;

6、参与计划的每个研究组从现在开始都必须每两年重新申请一次经费;

7、项目会将更多注意力放在开发数据分析工具和软件上,而不是只盯着如何模拟大脑。

然而,对于那些在过去两年的纷争中受到迫害的学者来说,欧洲人类大脑计划还需要展现出它是值得被人们信任的。参与到先期加速阶段中的一些核心的神经学家已经决定了不再参与下一个阶段,只是旁观未来脑计划会发展成什么模样。“调解报告是非常重要的一步,但要评估它的影响力仍然为时过早,”Yves Frégnac,法国国家科学研究中心神经信息和复杂性研究所(UNIC)所长,这样说道,“我们对此仍持怀疑的态度。”

但是Katrin Amunts,一位来自德国于利希研究中心(Jülich Research Centre)的神经解剖学家,却满怀热情地将要投身脑计划的下一个阶段。Amunts是脑计划下属策略性人脑数据子计划的联合负责人之一,她认为现在脑计划的程序流程正被密切关注着,并且脑计划变得更有可能获得成功。“特别是,”她说道,“脑计划已经接受了调解委员会的建议,在开始时期将研究重心集中在仅仅一小部分的大脑功能上:记忆,睡眠—苏醒循环,视觉加工以及意识。”

脑计划的管理权曾经都集中于其协管机构、瑞士洛桑联邦理工学院中,曾因为运作不透明而受到过抨击。但现在,官方人士透露,管理权将变得更为分散,虽然新的组织架构细节(包括总部位置)还在商讨中。这个改变可能会最终让脑计划的生命延长到超过原先设想的10年,使脑计划转型为具备永久共享的基础设施的一个国际性组织,类似于欧洲核散裂中子源,一个位于瑞典的中子科学机构。

“现在脑计划面临的挑战,是如何用孜孜不倦的努力重新获得科学界以及公众的信任,”于利希研究中心负责人以及脑计划调解委员会主席Wolfgang Marquardt这样评论道。

10月签署的协议意味着脑计划在未来三年中至少确保了每年能从委员会获得8900万欧元的资金(在之前的先期阶段是5400万欧元的委员会资助)。一些人担心,这个原定受到委员会和其他资助者同等资助的脑计划,可能会与启动时的预期不同,无法在10年中吸引10亿欧元的外界资助。委员会人员拒绝对此发表评论,但认为外界对脑计划的信心仍然很高。

原文发布于微信公众号 - 新智元(AI_era)

原文发表时间:2015-11-03

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