AD
首页 > 头条 > 正文

“人脑计划”九问-科技频道-金鱼财经网

[2021-02-23 13:46:01] 来源: 编辑:wangjia 点击量:
评论 点击收藏
导读: “由中国科技部、国家自然基金委牵头的人脑科学计划最晚不会迟于2016年启动。”11月6日,有媒体报道称,中国版人脑计划即将启动。“现在全世界所有的电脑加起来,也比不上人脑一个神经元。”复旦大学类脑人

“由中国科技部、国家自然基金委牵头的人脑科学计划最晚不会迟于2016年启动。”

11月6日,有媒体报道称,中国版人脑计划即将启动。

“现在全世界所有的电脑加起来,也比不上人脑一个神经元。”复旦大学类脑人工智能科学与技术研究院院长冯建峰说,“人类大脑由1000多亿个神经元组成,大脑的神经连接线有18万公里长,人脑研究是人类最有前景的命题之一。”

“1000多亿个神经元!18万公里长神经连线!”人脑,一个最熟悉又是最陌生的人体器官。《国际金融报》记者独家专访欧盟、美国、中国在脑科学和人工智能领域的牵头人,用9个问题将这个计划全方位呈现出来。

1中国有什么规划

人脑工程战略定位极其关键。

2014年开始,中国研究者陆续呼吁脑计划的推出,2015年全国两会期间,百度董事长兼首席执行官李彦宏提出了“中国大脑”提案,呼吁设立国家层面的“中国大脑”计划。

中国暂时没有出台国家层面的脑计划,但地方政府已行动。有参与研究的教授向《国际金融报》记者透露,北京已经拨款1亿元研究经费,上海已经拨款2000万元研究经费,但目前官方暂无确认消息。

上海科委基础处处长陈馨在接受《国际金融报》记者采访时表示,上海从2014年下半年开始连续组织多次专家和企业讨论,目前基本确定上海脑计划应该从“湿”(大脑基本原理)、“软”(智能软件算法)、“硬”(智能机器人、类脑芯片、智能可穿戴)、“用”四个方面着手。

当《国际金融报》记者确认上海是否以人工智能为主要方向时,陈馨表示,“人类对脑的基本工作原理还缺乏认识,即便如此,利用了十分浅显的脑科学知识的人工智能如深度学习算法己在应用中取得了重大进步,因此对神经科学以及大脑工作机制的深入探究是人工智能有长足进步的基础和保障。同时也包括对脑疾病诊治系统的研发,包括脑模拟、脑疾病辅助诊断软件、脑影像算法与治疗微系统开发等。”

北京部分研究者们于9月1日,在北京科委发布了《北京市科学技术委员会“脑科学研究”专项实施方案》。该计划提出未来两个五年发展目标。

北京市科委主任闫傲霜对此指出,北京“脑科学研究”专项将瞄准国际脑科学研究前沿,围绕人类脑健康和脑疾病治疗重大需求,以及通讯与信息产业快速发展重要机遇,从“脑认知与脑医学”及“脑认知与类脑计算”两方面进行布局,在开展前沿研究的同时,注重实际应用,让科学研究的每一点进步都能最快地为人民生活做出直接贡献。

上海纽约大学副校长汪小京指出:“脑科学需要自己的牛顿”。他认为,人工智能等应用领域的突破,需要建立在基础研究取得突破的基础上,没有基础研究,就无法取得应用上的突破。

《国际金融报》采访欧盟、美国的脑计划学科带头人发现,脑科学研究在全球都处于初始阶段,很难说哪个国家已经找到了最佳模式。多位科学家表示,中国脑计划的最佳形式是“一体两翼”,即以研究脑为主体,保护脑(如医药健康)、模拟脑(如人工智能)为两翼。

2美国研究方向是啥

欧美国家研究大脑的计划,可追溯到上世纪80年代,最早由国立卫生研究院等机构发起,资助多来自宇航、国防军事、卫生部门,所以从一开始就是一项跨部门、跨领域合作的研究。

早在1989年,在国防部等部门的资助下,美国国立卫生研究院(NIH)和国家自然科学基金会(NSF)召集有关神经科学家、计算机科学家和预研项目的负责人会议,集中讨论了“利用新的计算机技术构建脑的数据库和模型”问题。1992年,美国国立精神卫生研究院(NIMH)正式确定设立一项研究计划,成立了“人类脑计划”联邦协调委员会(FICC-HBP)负责协调,当年就得到了4个部15个联邦机构,包括美国国立卫生研究院、美国国家自然科学基金会、美国海军研究办公室(Office of Naval Research)、美国宇航局(NASA)和能源部等的联合资助。

1997年人类脑计划正式在美国启动,20多所著名大学和研究所参加了这项科研大计划,30多位课题负责人获得了该计划项目的资助,据记者了解,这一计划已于2004年顺利完成。

到2013年初,美国总统奥巴马宣布新的大脑研究计划,全称是“使用先进革新型神经技术的人脑研究(Brain Research through AdvancingInnovative Neurotechnologies, BRAIN)”。根据美国政府的报告,这一计划预计耗资将超过45亿美元。被媒体评为继克林顿时代的人类基因组计划之后,在生命科学领域的又一项大手笔。

2014年10月7日,美国国家健康中心(NIH)宣布,这一计划的首批经费共计4600万美元下拨,预计将资助超过100位科学家的相关课题,资助范围不仅包括美国15个州的研究人员,还包括海外的一些研究人员。

研究人员介绍说,科学家希望通过这一计划更好地研究人类大脑中神经元是如何相互作用的,并据此对大脑工作原理进行更深层次的阐述,也将为未来医学工作者开发治疗如阿尔兹海默症、帕金森症等脑部疾病的有效疗法提供最直接的帮助。

3欧洲是何主攻方向

2013年1月,欧盟宣布开展为期十年的“人类脑计划”(Human Brain Project,HBP)。

2014年,250多名科学家联名写信给欧盟委员会,抵制该计划,“这个耗资12亿欧元的大型计划没有得到妥善的管理,因此无法达成其模拟人脑内部运作的宏伟目标。”

不过,欧盟在2015年重启了之前因争议而被搁置的“人类脑计划”。

《国际金融报》记者从欧盟该项目的官网上发现,该项目主要包括2大部分6个主题,一是三方向的研究,包括神经科学、药学、计算机;第二大部分,是社会化运作,包括联合(跨领域、跨国界)、教育(培养下一代科学家)、道德。

瑞士洛桑联邦理工大学是欧盟“人类大脑计划(HBP)”的主协调单位,Sean Hill是该计划神经信息学科研平台负责人。据其介绍,“欧盟"人类脑计划"有三大科学工作领域,一个是神经科学,主要是收集和了解有关人脑的数据,把它集成起来建立模块做模拟,来更好地理解人脑的功能。第二是医药领域,我们要使用来自于临床试验的大规模的数据,来帮助我们更好的定义疾病以及进行诊断。第三在计算领域,我们需要了解大脑工作的原理,并且把这一原理用于开发新型计算性的硬件和技术。”

欧盟“人类脑计划”由分散在欧盟各成员国的研究机构组成,Sean Hill介绍,目前大概有400个研究者以及110个研究院参加,欧洲委员会提供资金支持,持续十年、每年大概5000万欧元。除了欧盟委员会的资金支持,同时它还会有一些合资性的资金资助伙伴,例如企业的赞助,“但企业赞助目前还比较少。” Sean Hill接受《国际金融报》记者专访时表示。

4研究经费从何来

对于钱怎么来,政府、企业和公益是目前的三大来源。

一位美国华盛顿大学教授、复旦大学客座教授告诉《国际金融报》记者,“美国大学研究的科研经费,一般是私人的公益基金如比尔盖茨基金等领投,政府基金跟投,第三层是企业跟投。其中,私人的公益基金、政府基金几乎白给,没有任何投资回报的要求。而且私人公益基金在整个经费中所占比例经常高于20%,是最主要的资金来源之一。”

在美国,在应用科学阶段,尤其在模拟人脑的技术方面,科技企业投资得更早,甚至远早于风险投资基金。特斯拉公司一位核心高管向《国际金融报》记者透露,Uber优步公司为了发展自动驾驶技术,几乎把整个卡梅隆大学计算机学院的技术都买下来。去年,谷歌花费4亿美元收购了一家深度学习公司,今年又建立了一个新的人工智能研究中心。

在中国和欧洲,至少目前,研究经费仍主要来自政府。汪小京说,“对于基础科学研究,由政府资金主导,但也应发展个人、企业的支持。”Sean Hill告诉记者,目前他正在尝试与企业建立战略伙伴关系,但这方面的探索仍然处于初始阶段。

在中国,科研经费历来几乎100%由政府拨款,而企业原始创新的研发投入比例不高,造成科研大多以发表论文为衡量标准,而缺少对市场、经济贡献的衡量。同时,大学等公立科研机构,与市场化企业应用之间的联合技术开发,还未深入。

上述复旦大学客座教授建议,“中国的富人、企业家可以像比尔·盖茨一样,成立公益的私人基金,支持中国的科研事业。另外,中国研究者也可以放开视野,申请国际的公益基金。”

不过,从一个极端走向另一个极端也并不明智。上述复旦大学客座教授提醒《国际金融报》记者,“投资要求回报可以理解,但科研绝不是今年投进去,明年就发大财。”

汪小京也提醒《国际金融报》记者,“科研是个长期过程,尤其是基础科学研究,应该给科研人员以包容的环境。”

5研究数据怎么收集

目前人脑科学和人工智能的研究,需要海量的大数据,这个过程类似于,把人类活动搬上互联网、形成全球互联网,只不过,把人的活动换成了细胞的活动,即把人脑细胞的活动搬上互联网,形成全球互联网。

据记者了解,欧盟的“人脑计划”并不想收集数据,而是利用别人已经收集的数据融合、建模、运算。

“我要强调一点,欧盟项目不是一个生成数据的项目,它主要的工作目标是做数据整合。我们并不希望做重复的工作,而是要把极度多样化的数据集合在一起,来自次细胞层面、细胞层面乃至整个大脑的信息,都收集起来,帮助我们找出在大脑结构和功能上的预测性工作。”

而中国因为缺失了早前收集数据的基础,因此中国研究者多数认为,该领域主要的困难在于——缺少大数据。而目前中国对数据的收集,多存于银行等金融机构、互联网公司、各政府部门、公立大医院,大学的研究者们如何获取这些大数据,需要体制机制提供平台来授权。另外,即使从这些机构得到了数据,如何把不同来源的数据进行整合,也需要专业的集合性大平台。

因此,“第三方的公益平台也许会是将来的突破口,但需要探索。”汪小京告诉《国际金融报》记者。

在人类历史上,从一项技术被研发出来,到市场的实际产品普及,可能经历十几年甚至上百年。例如,语音自动转化成文字的技术,早在十几年前就已出现,邓立告诉《国际金融报》记者,“我们在美国开会,都可以直接以高精确度把录音转化成文字,有时也可以自动翻译。”而中国现实是,10多年过去了,最高规格的会议仍然需要人工翻译、人工听打。

6如何搭建研究团队

为了实现这些目标,跨界融合必不可少,因为这项研究本身就是跨界的新兴领域。

“人脑的体系过于复杂,与人脑有关的疾病也超出了我们的理解能力。”Sean Hill说,“现在制药企业每年投入大量的资金,所找到的治疗与人脑相关疾病的药物以及方案都是无效的。单单是阿尔茨海默病,我们也刚刚从人脑研究中发现,至少有9种亚型。”因此,跨国、跨界的融合有利于彼此减少损失。

国际联合的第三方平台显得尤为重要。Sean Hill在接受《国际金融报》记者专访时也坦言,他希望中国也能加入INCF(国际神经信息协调组织),“这个组织的资金来源目前是欧盟各成员国,其他国家成员,第一次可以是一个省加入,第二步就必须是整个国家。”

“人脑项目的启动是希望驱动全球性合作,来加速人类对人脑的理解,来推动在医学领域、计算领域里的进一步发展。为了达到这些目标,需要全球合作,以一个开放性合作的背景,并且培训下一代科学家们,使他们更好理解不同学科相应的特性,以及理解人脑体系时所涉及的相关学科。”Sean Hill表示。

东方文化历来擅长系统观。冯建峰教授是复旦大学类脑人工智能科学与技术研究院院长、首席科学家,也是上海人脑研究工程的主要负责人之一。他正在尝试组建复合型、多样化的跨国研究团队,其中包括美国微软公司的邓立、上述复旦大学客座教授,以及中国跨学校的心理学教授、数学系等教授,由于还未最终敲定不方便公开,但《国际金融报》记者从已有的探索中,发现了团队跨国界、跨领域的开放系统心态。

汪小京也告诉《国际金融报》记者,“对于脑科学的研究和应用,与企业的合作非常重要,我们希望加强对市场、企业的理解,同时,让企业理解科研的最前沿进展,也能促进企业的发展。不过,应该注意的是,脑科学研究与与企业合作仍处于初始阶段,如何找到良好方式,仍需要摸索和探讨。

7脑科学是什么科学“人脑科学”的说法并不能完整展现该领域的真实内涵。

在美国,硅谷一些公司如谷歌、高通Qualcomm、IBM、苹果等,都将其称为“神经科技”(NeuroTech)产业。据记者了解,美国国防部高级研究计划局(DARPA,Defense Advanced Research Projects Agency)、高级情报研究计划署(IARPA,Intelligence Advanced Research Projects Activity),以及海军等军事部门在神经科学领域已投入大量资金研发最新的神经技术。他们囊括的是人类的整个神经系统研究,而非只有大脑——尽管大脑是神经系统的主要指挥者,但人类也有许多意识和行为并非由大脑控制。

如果亲手拿着Sean Hill的名片,也会发现他的职位是“神经信息国际协调机构”的科学总监,而并非“脑科学”。

这个问题非常关键,尤其在中国,大众对神经科学还缺乏普遍认知时。目前人类对大脑、神经的研究以及人工智能的应用,多数都基于西方自然科学。在东方思维体系中,影响人类行为的并非物理性的大脑,而是大脑、心、神经等共同形成的系统,东方思维并不是把人体层层分解到细胞、分子,而是站在系统观的高度,整合这些大数据。而正如Sean Hill所言,欧盟大脑计划不是做大数据的收集,而是整合、融合、形成新系统。因此,东西方思维体系的融合,在这一项全球合作的研究中,显得尤为重要——中国需要收集大数据,欧盟需要整合大数据,中国需要从抽象走向具象,西方需要从分解走向融合。

上述复旦大学客座教授说,融合东西方不同思维体系,这是人类神经系统科学的重要基础。

“欧盟脑计划的目标是基于信息学基础,把基因和人类认知行为联系起来,建立细胞层面的人脑模型——当然这可能是最有争议的一个目标。所以,我们想做的就是把那些所有与大脑相关的数据集合起来,做一个细胞层面的相互连接。”Sean Hill说。

8能否搞跨学科研究

脑科学、人工智能作为高度跨专业的综合型科学,涉及自然、社会科学的众多领域。

陈馨告诉《国际金融报》记者,“由于大脑在结构和功能上的超复杂性,要解开大脑的奥秘迫切需要跨学科的复合型研究人才。有研究者认为,一个好的脑科学工作者必须具备"四分之三"特性,即在与脑科学研究相关的神经科学、心理学、数学和计算机四门学科中,能精通其中的三门。”

上海纽约大学是中国最早设立脑科学本科本科的专业的大学,汪小京说:“我们去教育部申请的时候,没有找到这个专业号码,因此为脑科学专业设了一个新的号码给我们。脑科学本身就是一个交叉科学,所以在这个领域里可以学习各个方面的专业课程。 ”

有趣的一幕是,在科技部主办、复旦大学承办的浦江创新论坛“脑科学与人工智能”分论坛上,复旦大学的一位中文教授带领学生听了一下午的脑科学数据后,在提问环节向主持该论坛的复旦大学校长许宁生要求:“大学应该要建立跨学科的专业,要从本科开始培养,否则的话,研究就没有后劲。能否在本科设立认知脑专业学科?”

“上海目前该领域很多优秀的科学家,如千人、杰青、长江教授,但都是半路出家。今年上海市科委在扬帆计划中设立"脑科学与类脑人工智能"板块,希望遴选一些不同学科背景的优秀年轻人,吸引到脑科学研究阵地,在我们这个平台上积极培养,通过这样量身定制培养计划,源源不断地增强我们的新鲜血液后备力量。”陈馨说。

中国发展脑科学与人工智能,不能像其他独立学科一样,“头痛医头、脚痛医脚”,而是需要综合协调其他学科,同时需要以其他学科为基础。汪小京原先是美国耶鲁大学的神经科学教授,他反问记者,“我在美国参加脑科学大会,你猜多少人参加?两万多人。但计算神经科学是一门较新的跨学科领域,又是脑科学与人工智能的桥梁,在中国可很快发展起来。”

9伦理问题如何解决

如果你内心的想法,能被陌生人用计算机在背后看得一清二楚,你会害怕吗?如果关于你基因、神经、大脑的个人隐私数据,被企业卖来卖去,你会怎么办?如果许多行业、职业都迅速被计算机代替,那大量失业人口会否影响社会治安?这是历来都被各国民众反复追问的话题。

研究人脑需要打破众多领域的界限,而且存在道德风险,因此与公众的沟通尤其关键。

据记者了解,欧盟脑计划每年5000万欧元的预算,很大一部分是用来做与公众的沟通。Sean Hill介绍,“我们需要做负责任的研究,因此预算很大一部分是用于支持那些正在进行的伦理方面的监察性工作和与社会公众的沟通工作,来解决在研究过程中可能产生的伦理工作。”

另一项担忧是,大数据会使得大公司掌握绝对权力,而小企业和个人将陷入被动。

对此,华大基因董事合伙人王俊在接受《国际金融报》记者采访时强调,“大数据最重要的事就是分享,更重要的是基因层面产生各种各样水平的数据,而那些数据不可能一家公司单独完成收集。我是共享经济的倡导者,虽然数据分享也会带来众多伦理问题,但我相信都可以被解决。”

人会被电脑或机器人取代吗?这是对于人脑计划的终极提问。

“大可放心。现在全世界所有的电脑加起来,也模拟不了人脑的一个神经元:从基因到蛋白,从蛋白到离子通道。”冯建峰说。不过,身旁的一位研究电子的科学家立刻向《国际金融报》记者补充道,“一部分人被淘汰将不可避免。”

查看更多:

为您推荐