紧追中国“脑科学计划”,中国脑科学正在解决哪些困扰?

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脑科学技术研究是21世纪最富有挑战性的而重大科学问题,也是当前国际学前言的热点领域,被视为未来新的经济增长点和引领新科技革命的潜在引擎。理解脑的工作机制,进而揭示人类智能的形成和运作原理,对人脑认知功能开发、模拟和保护,决定未来人口素质,抢占国际竞争的技术制高点具有重要意义。科技发达国家和国际组织早已充分认识到脑科学研究的重要性,在既有的脑科学研究支持外相继启动了各自有所侧重的脑科学计划。

五年前,欧美科研强国纷纷吹响了探索大脑奥秘的号角。2013年美国总统奥巴马宣布启动脑科学计划(BRAIN Initiative),欧盟和日本也在2013年、2014年予以响应,分别启动欧洲脑计划(The Human Brain Project)以及日本脑计划(Brain/Minds Project)。面对激烈的国际竞争,中国脑科学家早在2013年就开始酝酿中国的“脑计划”,并不断取得进展。

我国科技、经济、社会发展对神经科学和人工智能技术发展提出了巨大的需求——必须加快建设应对神经系统重大疾病的预防、诊断和治疗技术开发,以神经计算、仿真记忆存储、智能机器为代表的战略性经济增长点,也成为抢占未来20—30年智能社会和超智能社会发展先机的关键。在2016年,“脑科学与类脑研究” (Brain Science and Brain-Like Intelligence Technology)被“十三五”规划纲要确定为重大科技创新项目和工程之一,神经科学和人工智能界为之一振。目前,“脑科学与类脑研究”作为“科技创新2030重大项目”已启动的4个试点之一,进入编制项目实施方案阶段。脑科学和类脑研究已经进入了全球性热潮,但是我国“脑计划”侧重点与发展和其他国家略有不同。

从各国已启动的脑计划来看:美国侧重于研发新型脑研究技术;欧盟主攻以超级计算机技术来模拟脑功能;日本于2014年出台的“脑计划”,则聚焦以狨猴为模型研究各种脑功能和脑疾病的机理。而中国“脑计划”更为全面,直接反映了上述三方面的战略布局。并且,各领域科学家提出了“一体两翼”的布局建议:即以研究脑认知的神经原理为“主体”,研发脑重大疾病诊治新手段和脑机智能新技术为“两翼”。目标是在未来十五年内,在脑科学、脑疾病早期诊断与干预、类脑智能器件三个前沿领域,取得国际领先的成果。

从目前研究现状来看,欧美在脑科学所属的神经科学领域研究的积淀十分深厚。中国的脑科学起步晚,研究人员偏年轻,领军人物较少,“起步晚、体量小”是无法忽视的现实。但是,在国家的大力支持下,中国的脑科学研究有可能在未来十到二十年时间实现跨越式发展,发展速度会超过欧美。

中国科学院外籍院士、美国国家科学院院士蒲慕明预计,“未来一二十年内,对小鼠神经网络的研究将大致完成。其后,以非人灵长类动物为模型研究人类高等认知功能,如思考、自我意识、共情以及语言等,这是中国必须抓住的机会。 “中国脑计划”如果能重视非人灵长类(尤其是猕猴)的研究领域,将能保证未来数十年后我国脑科学在国际上占领先地位”。

基于“中国脑计划”布局,北京和上海均已启动“脑科学与类脑智能”地区性计划,开始资助相关研究项目。中科院初成立包含20院所80个精英实验室的脑科学和智能技术卓越创新中心,由蒲慕明担任中心主任,各高校也纷纷成立类脑智能研究中心。

脑科学研究成果的应用目前来看主要集中在两个领域:一是脑疾病的诊断和治疗。未来我们有望通过分子、影像以及相关标记物,即可在大脑疾病的早期诊断和干预上发挥重要作用,通过大脑疾病的遗传、表观遗传以及病理性功能失调等方面的研究,掌握大脑疾病的发生机制。我们日常常见的脑功能障碍疾病,如自闭症、心理障碍、抑郁症、上瘾以及神经衰退性疾病阿尔茨海默综合症,帕金森等疾病是这项计划首先要攻克的目标;另一大应用方向就是“类脑智能”,也就是时下非常热门的“人工智能”,即通过类人脑神经网络模型和计算方法的建立以及通过类脑计算、处理以及存储设备技术的研究,有助于我们对新一代人工智能机器以及类脑机器人等项目的开发。

2018年4月20日“脑科学与类脑智能前沿研讨会”将在上海举行,会议邀请了多位权威脑科学专家与人工智能专家前来参会,围绕脑认知基础、类脑人工智能和脑疾病的诊断和干预三方面进行发言讨论。会议将提供和专家学者面对面交流的机会,有助于了解时下“脑科学”研究进展,把握“脑科学”发展机遇,获得脑科学以及类脑智能研究的最新技术。

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