人類大腦是否可被模擬?這個(gè)問題到今天科學(xué)家都難以給出答案，即便人工智能技術(shù)達(dá)到了飛速發(fā)展。

早在2009年，就有一位歐洲神經(jīng)科學(xué)家大膽提出，只要十年時(shí)間，他就可以用計(jì)算機(jī)模擬出一個(gè)功能細(xì)節(jié)完備的人類大腦。為此，2013年，歐盟大手筆揮給他13億歐元(目前匯率約合99億元人民幣)，并將這一“人類腦計(jì)劃”項(xiàng)目立為“未來新興技術(shù)旗艦項(xiàng)目”，該項(xiàng)目也成為全球最重要的腦計(jì)劃項(xiàng)目之一。

不過，如今歐盟的這一“人類腦計(jì)劃“實(shí)施周期已過半，但距離模擬出人腦還很遙遠(yuǎn)?？茖W(xué)界開始質(zhì)疑該計(jì)劃成立的初衷，歐盟也已經(jīng)決定不再“將所有的雞蛋放在一個(gè)籃子里”。

從今年起歐盟將不會(huì)在一個(gè)單獨(dú)的研究項(xiàng)目中投入10億歐元。歐盟的腦計(jì)劃也可能因?yàn)橘Y金短缺而無法順利進(jìn)行下去，很多科學(xué)家則認(rèn)為，這一計(jì)劃從提出的一開始就是“不切實(shí)際的”。

中科院科技創(chuàng)新成果展江西巡展上，一名觀眾在觀看大腦結(jié)構(gòu)模型。新華社資料

從“藍(lán)腦計(jì)劃”到“人腦計(jì)劃”

歐盟腦計(jì)劃的發(fā)起人就是十年前夸下?？诘娜鹗可窠?jīng)科學(xué)家亨利·馬克拉姆(Henry Markram)。2009年，在英國古城牛津的科技、娛樂與設(shè)計(jì)(TED)大會(huì)上，他宣布了一個(gè)驚人的計(jì)劃，要在了解大腦結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，用計(jì)算機(jī)創(chuàng)建一個(gè)復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，模擬人腦的86億個(gè)神經(jīng)元和100萬億的突觸。

當(dāng)時(shí)的馬克拉姆還沉醉在成功地測量了老鼠大腦兩個(gè)神經(jīng)元之間電信號(hào)強(qiáng)度的興奮中。也許是出于對計(jì)算機(jī)技術(shù)的過度樂觀，他表示，模擬人腦并不是不可能，而研究一旦成功將對人類帶來極大意義，為阿爾茨海默癥等疾病帶來革命性進(jìn)展，研發(fā)出更智能、認(rèn)知能力更強(qiáng)的機(jī)器人，甚至幫助找到讓計(jì)算機(jī)處理速度更快的方式。

這個(gè)項(xiàng)目在公布之后獲得了大量關(guān)注，并吸引到資金支持。

2009年，由于擔(dān)心計(jì)算機(jī)、數(shù)字服務(wù)和其他技術(shù)進(jìn)一步落后于美國，歐盟委員會(huì)的通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容和技術(shù)總局設(shè)立了“未來新興技術(shù)旗艦項(xiàng)目“，入選該項(xiàng)目至少可獲得10億歐元的資助。

2013年，歐盟政府牽頭，26個(gè)國家的135個(gè)合作機(jī)構(gòu)參與、預(yù)期10年的“人類腦計(jì)劃”(Human Brain Project，簡稱HBP)正式出臺(tái)，他們重金押注，一出手就是13億歐元，并為此定了一個(gè)很高的目標(biāo)：開發(fā)信息和通信技術(shù)平臺(tái)，致力于神經(jīng)信息學(xué)、大腦模擬、高性能計(jì)算、醫(yī)學(xué)信息學(xué)、神經(jīng)形態(tài)的計(jì)算和神經(jīng)機(jī)器人研究。側(cè)重于通過超級計(jì)算機(jī)技術(shù)來模擬腦功能，以實(shí)現(xiàn)人工智能。

第一財(cái)經(jīng)記者查閱了HBP在2013年遞交給歐盟的項(xiàng)目計(jì)劃書，歐盟人類腦計(jì)劃的實(shí)現(xiàn)分三個(gè)階段：第一階段是最先兩年半的“爬坡階段“，是建立起一個(gè)ICT(信息通信技術(shù))平臺(tái)的初步版本，并且用一些經(jīng)過戰(zhàn)略選擇的數(shù)據(jù)植入這個(gè)平臺(tái)，目的是為項(xiàng)目內(nèi)或項(xiàng)目外的研究人員使用該平臺(tái)做準(zhǔn)備;第二階段是此后四年到四年半的“運(yùn)營階段”，是加強(qiáng)對該平臺(tái)的使用從而產(chǎn)生更多的戰(zhàn)略數(shù)據(jù)并加入更多的能力，同時(shí)展現(xiàn)出平臺(tái)對基礎(chǔ)神經(jīng)科學(xué)研究、藥物研發(fā)應(yīng)用和未來計(jì)算技術(shù)的價(jià)值;第三階段是最后三年的“持續(xù)性階段”，能夠確保該項(xiàng)目資金上自主可持續(xù)，并成為歐洲科學(xué)和行業(yè)的永久資產(chǎn)。

計(jì)劃書中寫道，為了完成以上三個(gè)階段的工作，HBP計(jì)劃支出12億歐元，其中歐盟提供6.43億歐元資金。

自然網(wǎng)站對歐洲腦計(jì)劃的報(bào)道網(wǎng)頁

馬克拉姆發(fā)起模擬人類大腦的計(jì)劃并不是偶然。早在2005年他就已經(jīng)開始了著名的“藍(lán)腦計(jì)劃”(Blue Brain Project，簡稱BBP)，該計(jì)劃的目標(biāo)是對嚙齒類動(dòng)物大腦建立精確的、生物學(xué)上詳細(xì)的數(shù)字重建和模擬，也就是從老鼠開始建模，但最終目標(biāo)是人類大腦。

為了制作一個(gè)真實(shí)的模型，研究組需要把各種模塊和一些運(yùn)算法則輸入一臺(tái)超級電腦中。一個(gè)神經(jīng)元的計(jì)算量需要用一臺(tái)筆記本來做，所以，需要上萬臺(tái)筆記本。

為此，IBM還為馬克拉姆貢獻(xiàn)了一臺(tái)的Blue Gene“藍(lán)色基因”超級計(jì)算機(jī)。

該項(xiàng)目使用數(shù)據(jù)和軟件來模擬小鼠大腦的一小部分，重點(diǎn)關(guān)注一組被稱為皮質(zhì)柱的神經(jīng)元。馬克拉姆的設(shè)想是，“藍(lán)腦計(jì)劃”的第一個(gè)目標(biāo)是在兩三年內(nèi)通過軟件復(fù)制大腦新皮質(zhì)單元(NCC)，或者說設(shè)計(jì)出NCC的模板，然后根據(jù)大腦不同區(qū)域或者不同動(dòng)物的大腦對這個(gè)模板進(jìn)行修改，這樣就可以模擬各種各樣的NCC。

“藍(lán)腦計(jì)劃”由瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)和蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院(ETH)資助，數(shù)據(jù)由美國艾倫腦科學(xué)研究所提供。由藍(lán)腦構(gòu)建的基于超級計(jì)算機(jī)的重建和模擬為理解大腦的多層次結(jié)構(gòu)和功能提供了一種全新的方法，并給了計(jì)算機(jī)模擬人腦的學(xué)習(xí)能力一個(gè)可能。該項(xiàng)目還獲得歐盟“地平線2020研究與創(chuàng)新框架計(jì)劃”資助。

曾經(jīng)擔(dān)任IBM研究院“藍(lán)腦計(jì)劃”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的佩克(Charles Peck)認(rèn)為，模擬大腦的真正價(jià)值在于研究人員可以獲得每個(gè)神經(jīng)元的數(shù)據(jù)。“雖然科學(xué)家對大腦的很多細(xì)節(jié)已經(jīng)非常了解，但是他們?nèi)匀徊恢来竽X各個(gè)組成部分之間的結(jié)合方式，也不知道大腦如何思考、如何學(xué)習(xí)以及如何形成概念。”他說道，其意在這項(xiàng)研究可以真正拉近電腦與人腦之間的距離。

五年前就曾被抵制

從“藍(lán)腦計(jì)劃”到“人類腦計(jì)劃”是一個(gè)巨大的跨越，項(xiàng)目剛推出時(shí)，就遭到學(xué)界的強(qiáng)烈質(zhì)疑。

2014年9月，來自歐盟的154名研究人員聯(lián)名致信歐盟委員會(huì)，指責(zé)HBP過于狹窄的研究領(lǐng)域，并威脅將抵制該項(xiàng)目，稱HBP項(xiàng)目的管理結(jié)構(gòu)和研究重點(diǎn)都需要改變。

曾在瑞士聯(lián)邦理工大學(xué)洛桑分校獲得神經(jīng)生物博士學(xué)位的一位中國教授告訴第一財(cái)經(jīng)記者：“很多學(xué)者發(fā)起聯(lián)名信叫停HBP，歐盟也考慮暫停HBP的資助計(jì)劃，馬克拉姆后來也不再對外宣稱HBP的計(jì)劃了，反過頭來再重提BBP計(jì)劃。BBP計(jì)劃還一直被IBM資助，也有一些社會(huì)資金來源。”

反對的科學(xué)家稱：“這是一個(gè)需要整個(gè)歐洲進(jìn)行協(xié)作的項(xiàng)目，就像人類基因組計(jì)劃一樣，資金不應(yīng)該給到一個(gè)科學(xué)家。”甚至有科學(xué)家認(rèn)為這個(gè)項(xiàng)目純屬浪費(fèi)錢，沒有實(shí)際意義，因?yàn)?ldquo;建模”不是解決問題的途徑，“建模”就是問題本身，沒有試圖解決某個(gè)特定的研究問題。

冷泉港實(shí)驗(yàn)室(CSHL)神經(jīng)科學(xué)負(fù)責(zé)人Anthony Zador教授從一開始就不看好該項(xiàng)目。他對第一財(cái)經(jīng)記者表示：“從HBP項(xiàng)目推出之初我就抱有懷疑，這么大一筆錢投到一個(gè)看不見目標(biāo)的項(xiàng)目中是很荒唐的。打個(gè)不恰當(dāng)?shù)谋确?，這就好像你花了很多錢把不同的高端汽車廠商的零部件都精準(zhǔn)地復(fù)制出來，拼湊到一輛汽車上，但目的是要在大城市里面模擬路況測試。而這些模擬的路況是無法幫助你去理解交通狀況為什么那么糟糕，或者如何去解決全球氣候變暖的。”

Zador教授認(rèn)為，10億歐元可以做很多好的腦科學(xué)研究，比如美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)的腦計(jì)劃，而HBP所做的與如此巨大的投入遠(yuǎn)不能匹配，是一種巨大的資源浪費(fèi)。

巨大的爭議導(dǎo)致了HBP的變革。2015年，HBP內(nèi)部發(fā)生了重大的調(diào)整，原本三名高層的委員會(huì)解散，由22人組成的管理董事會(huì)接管。

2016年離開項(xiàng)目的HBP原聯(lián)合主席及BBP聯(lián)合主席肖恩·希爾(Sean Hill)向第一財(cái)經(jīng)記者透露：“HBP后來的發(fā)展方向偏離了最初設(shè)定的目標(biāo)，這導(dǎo)致了這一計(jì)劃的失敗。”

就在上個(gè)月，希爾還來到中國，代表“藍(lán)腦計(jì)劃”與東南大學(xué)簽署協(xié)議。這也是“藍(lán)腦計(jì)劃”首次與中國學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)簽署大規(guī)模的關(guān)于神經(jīng)元形態(tài)學(xué)研究和腦模擬方面的合作協(xié)議。

歐洲腦計(jì)劃的未來

隨著歐洲“人類腦計(jì)劃“的銷聲匿跡，歐盟未來也將不再向單個(gè)科研項(xiàng)目進(jìn)行如此大規(guī)模的資助，這也引起了整個(gè)歐洲學(xué)術(shù)界的大辯論。不過支持馬克拉姆的人認(rèn)為，“藍(lán)腦計(jì)劃”在過去幾年中還是取得了很大的進(jìn)展。

去年年底，由“藍(lán)腦計(jì)劃”發(fā)布的“藍(lán)腦細(xì)胞圖譜”在《神經(jīng)信息學(xué)前沿》上刊登，這一細(xì)胞圖譜展示了首張小鼠大腦每個(gè)細(xì)胞的數(shù)字3D圖譜，為神經(jīng)科學(xué)家提供全部737個(gè)腦區(qū)中主要細(xì)胞類型、數(shù)目和位置等先前無法獲得的信息，能極大地加快腦科學(xué)的進(jìn)展。

它將數(shù)百個(gè)全腦組織染色數(shù)據(jù)整合為一個(gè)綜合性、交互式的動(dòng)態(tài)在線資源，允許任何人對小鼠大腦中的每個(gè)區(qū)域進(jìn)行可視化，并且可以利用免費(fèi)下載的數(shù)據(jù)進(jìn)行新的分析和建模。

研究人員認(rèn)為，這張突破性的數(shù)字圖譜可用于分析和進(jìn)一步為特定的腦區(qū)建模，是邁向完全模擬嚙齒動(dòng)物大腦的重要一步。

馬克拉姆當(dāng)時(shí)也提到了在研究中遇到的挑戰(zhàn)。他表示：“盡管在過去的一個(gè)世紀(jì)進(jìn)行了大量研究，我們?nèi)匀恢荒塬@得4%的小鼠腦區(qū)的細(xì)胞數(shù)量，而且這些估計(jì)通常相差三倍。這限制了我們研究和模擬大腦的努力。”

完成這張革命性的圖譜，花了他整整五年時(shí)間。但是要完成一張人腦的模擬圖譜，現(xiàn)在看來很難在下一個(gè)五年里實(shí)現(xiàn)。

但歐盟決定停止對人類腦計(jì)劃的下一個(gè)十年的資助，也將令歐盟腦計(jì)劃未來的發(fā)展陷入不確定中。在各國政府都在大力推動(dòng)腦科學(xué)發(fā)展的背景下，沒有一個(gè)國家愿意看到自己落后于人。

日內(nèi)瓦大學(xué)神經(jīng)科學(xué)教授亞歷山大·普吉特(Alexandre Pouget)對第一財(cái)經(jīng)記者表示：“雖然BBP和HBP兩個(gè)旗艦項(xiàng)目仍然存在，但是現(xiàn)在的形勢對于這兩個(gè)計(jì)劃未來的發(fā)展并不利，因?yàn)闋幾h只會(huì)越來越多。歐盟也正在積極討論歐洲腦計(jì)劃未來的走向。”

2018世界人工智能大會(huì)上，百度公司董事長兼首席執(zhí)行官李彥宏演講。新華社

相比之下，有科學(xué)家認(rèn)為，中國提出的腦計(jì)劃更加實(shí)際。2016年，中國加入全球的“腦計(jì)劃”競爭之列。中國“腦計(jì)劃”分兩個(gè)方向：以探索大腦秘密、攻克大腦疾病為導(dǎo)向的腦科學(xué)研究和以建立和發(fā)展人工智能技術(shù)為導(dǎo)向的類腦研究。

中國科學(xué)院上海神經(jīng)科學(xué)研究所所長蒲慕明認(rèn)為，與歐美、日本的“腦計(jì)劃”相比，中國“腦計(jì)劃”更為全面。各領(lǐng)域科學(xué)家提出了“一體兩翼”的布局建議，即以研究腦認(rèn)知的神經(jīng)原理為“主體”，研發(fā)腦重大疾病診治新手段和腦機(jī)智能新技術(shù)為“兩翼”。目標(biāo)是在未來15年內(nèi)，在腦科學(xué)、腦疾病早期診斷與干預(yù)、類腦智能器件三個(gè)前沿領(lǐng)域取得國際領(lǐng)先的成果。