IT產(chǎn)業(yè)變革周期十分頻繁，平均每10年就會(huì)發(fā)生一次技術(shù)變革，如今已進(jìn)入計(jì)算技術(shù)和人工智能技術(shù)為代表的智能化時(shí)代。

　　人工智能和腦科學(xué)都是我們關(guān)注的未來(lái)技術(shù)，但目前相關(guān)研究看似兩條平行線(xiàn)，人工智能領(lǐng)域研究依靠的是科學(xué)家和工程師，而腦科學(xué)屬于生命科學(xué)范疇，兩條平行線(xiàn)如何能相交，是我們需要探索和解決的問(wèn)題。

　　腦科學(xué)進(jìn)步將有力推動(dòng)人工智能發(fā)展

　　當(dāng)前，人工智能的研究和應(yīng)用如火如荼，它已成為“工具”，逐漸滲透人類(lèi)的生活，代替人類(lèi)進(jìn)行重復(fù)性工作，越來(lái)越多的機(jī)器將解放人類(lèi)勞動(dòng)力去追求創(chuàng)造性。

　　但從人工智能60年發(fā)展歷程來(lái)看，其算法離實(shí)現(xiàn)理想智能還有距離，迫切需要對(duì)腦科學(xué)進(jìn)行探索。因?yàn)楝F(xiàn)有的人工智能還只是借鑒了以前的一些算法來(lái)理解，是被動(dòng)的人工智能，而人的認(rèn)知是具有主動(dòng)性的。

　　我認(rèn)為，腦科學(xué)的認(rèn)知是生命科學(xué)的最后一個(gè)堡壘。人的大腦一般為1.4公斤左右，在大腦皮層有上百億個(gè)神經(jīng)元，每個(gè)神經(jīng)元又包含一千多個(gè)分支，可謂十分復(fù)雜。腦科學(xué)的發(fā)展不僅對(duì)于腦疾病的防治有著巨大推動(dòng)作用。更不為人知的是，腦科學(xué)研究還有助于在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)新的學(xué)習(xí)機(jī)理與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。換句話(huà)說(shuō)，腦科學(xué)的進(jìn)步將強(qiáng)有力地推動(dòng)人工智能的進(jìn)一步發(fā)展。

　　簡(jiǎn)單介紹一個(gè)案例，1981年，David Hubel和Torsten Wiesel發(fā)現(xiàn)了視覺(jué)系統(tǒng)的信息處理，可視皮層是分級(jí)的，分成了V1、V2、V3、V4多個(gè)區(qū)域，這個(gè)發(fā)現(xiàn)激發(fā)了人們對(duì)于神經(jīng)系統(tǒng)的進(jìn)一步思考。神經(jīng)-中樞-大腦的工作過(guò)程，或許是一個(gè)不斷迭代、不斷抽象的過(guò)程。

　　而人工智能也在不斷發(fā)展，開(kāi)始進(jìn)入包括腦科學(xué)的認(rèn)知機(jī)理在內(nèi)的“生物智能”發(fā)展階段。

　　眾所周知，Hinton是深度網(wǎng)絡(luò)的發(fā)明者。在Google人工智能首次完勝人類(lèi)圍棋冠軍后，深度網(wǎng)絡(luò)更是席卷全面。

　　但在今年的人工智能大會(huì)上，Hinton開(kāi)始堅(jiān)決反對(duì)他提出的深度網(wǎng)絡(luò)，可以說(shuō)是推翻了他提的理論。

　　再說(shuō)IBM的True North，它內(nèi)置了4096個(gè)內(nèi)核，2.56億個(gè)軸突。目前，IBM在做第二代人工智能時(shí)也放棄了這種類(lèi)人腦芯片，認(rèn)為要從腦科學(xué)進(jìn)行研究。2016年，美國(guó)啟動(dòng)了阿波羅項(xiàng)目，其最重要的目標(biāo)就是研究大腦的計(jì)算神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并用這些研究發(fā)現(xiàn)更好的機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能學(xué)習(xí)算法，該項(xiàng)目由哈佛大學(xué)團(tuán)隊(duì)做成像，卡內(nèi)基大學(xué)團(tuán)隊(duì)做算法，貝勒醫(yī)學(xué)院去觀察機(jī)器學(xué)習(xí)思考模式是如何變化的。

　　腦計(jì)劃研究的挑戰(zhàn)

　　目前，世界各國(guó)都制定了腦計(jì)劃研究的相應(yīng)策略。例如，美國(guó)腦計(jì)劃在2013年4月2日就開(kāi)始實(shí)施。歐盟、中國(guó)的腦計(jì)劃研究現(xiàn)在也開(kāi)始出臺(tái)，總的思路是探索腦科學(xué)秘密，研究人類(lèi)大腦成像技術(shù)機(jī)制，統(tǒng)計(jì)大腦細(xì)胞類(lèi)型，把神經(jīng)科學(xué)與理論模型統(tǒng)計(jì)學(xué)進(jìn)行整合。

　　那么，美國(guó)腦計(jì)劃的核心是要干什么？要解決什么問(wèn)題？我們發(fā)現(xiàn)，首先是機(jī)器開(kāi)發(fā)，要開(kāi)發(fā)大規(guī)模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；其次是描述人類(lèi)大腦成像技術(shù)的機(jī)器，所以說(shuō)成像技術(shù)，也就是大的顯微鏡成為腦科學(xué)研究的重要瓶頸。

　　迫切的需求是什么呢？是在體的大市場(chǎng)。所謂在體就是活體，大家可以看到，目前的顯微鏡可以看到靜態(tài)的細(xì)胞結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，但是看不到功能，如何把兩者統(tǒng)一起來(lái)，做這方面的觀測(cè)儀器，是一個(gè)重大的挑戰(zhàn)。

　　腦科學(xué)研究的市場(chǎng)比較大，但新型的成像儀器無(wú)法兼顧高視場(chǎng)、多尺度。目前，我們成立了“類(lèi)腦智能技術(shù)及應(yīng)用國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室”。這個(gè)實(shí)驗(yàn)室一開(kāi)始做的是流媒體，后來(lái)做立體，現(xiàn)在主要在做生命科學(xué)的儀器。

　　2015年之前，我們先是做了設(shè)計(jì)驗(yàn)證，然后開(kāi)始平臺(tái)構(gòu)建，2016年時(shí)進(jìn)行模塊裝配，一直到2017年完成了系統(tǒng)集成，這個(gè)儀器目前占據(jù)了我們實(shí)驗(yàn)室120平方米大的地方。我們實(shí)驗(yàn)室其實(shí)很鼓勵(lì)學(xué)生自己搭系統(tǒng)，充分發(fā)揮他們的自由創(chuàng)造能力，但是這并不是說(shuō)未來(lái)研究都是以交叉項(xiàng)目為主導(dǎo)的。有的老師就專(zhuān)心做該學(xué)科的課題，而有的老師，比如我則致力于跨學(xué)科的研究。

　　目前，我們的儀器做了三種類(lèi)型的突破性實(shí)驗(yàn)。

　　第一個(gè)實(shí)驗(yàn)方向，我們是和解放軍總醫(yī)院、北京大學(xué)、上海神經(jīng)所，以及北師大團(tuán)隊(duì)一起共同來(lái)探索的。但是這里面有一個(gè)假設(shè)，1991年開(kāi)始假設(shè)神經(jīng)元和血管之間的耦合機(jī)制，現(xiàn)在沒(méi)有明確，這只是一個(gè)假設(shè)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)現(xiàn)在的看法推翻不了這個(gè)假設(shè)，也證明不了這個(gè)假設(shè)，我們的儀器企圖在這方面做出貢獻(xiàn)，目前已經(jīng)開(kāi)始做出貢獻(xiàn)。

　　大家知道，人的十個(gè)手指頭代表了腦需的不同部位，通過(guò)這里面可以看到血管的收縮和神經(jīng)元的包體，可以看到它們之間有沒(méi)有關(guān)系。當(dāng)然我們目前只做了一部分實(shí)驗(yàn)，這還需要長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)才能得到相應(yīng)的結(jié)論，一旦這個(gè)結(jié)論出來(lái)，在國(guó)際上也是一個(gè)顛覆性的結(jié)論。這是我們做的一大探索。

　　第二個(gè)探索是大腦與疾病的關(guān)系，我們做了全腦尺度免疫保護(hù)機(jī)理研究，要判斷免疫細(xì)胞的流動(dòng)和腫瘤細(xì)胞的流動(dòng)是相反的方向，這樣對(duì)我們研究腫瘤起到一個(gè)非常大的作用。

　　還有一個(gè)遷移免疫細(xì)胞的軌跡，能測(cè)算出來(lái)它走的路徑和它所做的事。目前，全腦尺度免疫保護(hù)機(jī)理研究，關(guān)系到中風(fēng)的問(wèn)題，大家可以看到一個(gè)放量過(guò)程，可以看到癲癇病人神經(jīng)元死亡范圍有多大。

　　第三個(gè)探索是要推動(dòng)人工智能的跨越式發(fā)展，在這里面我們做了一個(gè)目標(biāo)對(duì)比。通過(guò)從結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)到功能網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)，我們看到了一個(gè)清醒的全腦，并能夠把兩者統(tǒng)一起來(lái)。這是我們做的小鼠聽(tīng)音樂(lè)的實(shí)驗(yàn)，觀察小鼠神經(jīng)元概率的變化，它的血管變化和神經(jīng)元概率的變化。

　　中國(guó)腦計(jì)劃與人工智能發(fā)展機(jī)遇

　　目前，腦計(jì)劃作為重大科技項(xiàng)目已被列入國(guó)家“十三五”規(guī)劃。

　　中國(guó)科學(xué)家在2015年，就對(duì)腦科學(xué)與類(lèi)腦研究在中國(guó)“一體兩翼”的部署達(dá)成了初步共識(shí)，即以闡釋人類(lèi)認(rèn)知的神經(jīng)基礎(chǔ)（認(rèn)識(shí)腦）為主體和核心（一體），同時(shí)展現(xiàn)“兩翼”：其中一翼是大力加強(qiáng)預(yù)防、診斷和治療腦重大疾病的研究（保護(hù)腦）；另一翼是在大數(shù)據(jù)快速發(fā)展的時(shí)代背景下，受大腦運(yùn)作原理及機(jī)制的啟示，通過(guò)計(jì)算和系統(tǒng)模擬推進(jìn)人工智能的研究（模擬腦）。

　　腦科學(xué)項(xiàng)目實(shí)施也是深圳市人工智能重點(diǎn)發(fā)展的一個(gè)戰(zhàn)略布局。

　　我認(rèn)為，在腦科學(xué)與人工智能領(lǐng)域，深圳市的發(fā)展機(jī)遇應(yīng)該是很大的，行業(yè)應(yīng)用很廣，很多地方都可以用到人工智能。

　　我的體會(huì)有以下幾點(diǎn)：第一，腦科學(xué)與人工智能研究將是覆蓋深圳全行業(yè)的科技革命；第二，腦科學(xué)和人工智能將成為深圳科技產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)從高速到高質(zhì)量發(fā)展的利器；第三，引領(lǐng)創(chuàng)新、突破核心，人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展將拉動(dòng)深圳市立體布局；第四，深圳市要吸引國(guó)際國(guó)內(nèi)有影響力的團(tuán)隊(duì)，建立腦認(rèn)知、腦疾病、模擬腦研究機(jī)構(gòu)，構(gòu)筑產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟，從而為深圳的產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

　?。ū疚母鶕?jù)中國(guó)工程院院士戴瓊海在第六屆中國(guó)電子信息博覽會(huì)數(shù)字經(jīng)濟(jì)前沿論壇上的演講整理而成，未經(jīng)本人確認(rèn)。）

　　中國(guó)工程院院士 戴瓊海

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