欧洲脑计划“打水漂” AI离人类大脑究竟有多远?

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花费13亿欧元的欧洲大脑计划“漂浮”,AI离人类大脑有多远

钱同新

可以模拟人类的大脑吗?尽管人工智能技术已经快速发展,但今天的科学家们很难给出答案。

早在2009年,一位欧洲神经科学家大胆地提出,在十年内,他可以使用计算机来模拟具有完整功能细节的人脑。为此,2013年,欧盟向他递交了13亿欧元(当前汇率约为99亿元人民币),而这个“人脑项目”项目被称为“未来新兴技术旗舰项目”,该项目也成为全球最重要的大脑规划项目之一。

然而,欧盟现在这个“人类大脑计划”的实施周期已超过一半,但距离人类大脑的模拟还很远。科学界开始质疑该计划的初衷,欧盟决定不“将所有鸡蛋放在一个篮子里”。

从今年开始,欧盟不会在一个单独的研究项目中投入10亿欧元。由于资金短缺,欧盟的大脑计划也可能无法顺利进行。许多科学家认为这个计划从一开始就“不切实际”。

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从“蓝脑项目”到“人脑项目”

欧盟脑项目的发起者是瑞士神经科学家亨利马克拉姆,他在十年前曾吹嘘海口。 2009年,在英国牛津举行的技术,娱乐和设计(TED)会议上,他宣布了一项惊人的计划,即在了解大脑结构,模拟人类大脑的基础上,使用计算机创建复杂的数学模型。数十亿神经元和100万亿个突触。

当时,Markram仍然在测量小鼠大脑中两个神经元之间的电信号强度的成功中陶醉。也许是因为对计算机技术的过度乐观,他说模拟人脑并非不可能,一旦研究成功,它将为人类带来重大意义,为阿尔茨海默病等疾病带来革命性进展。更智能,更认知的机器人甚至可以帮助找到使计算机更快的方法。

该项目在宣布后得到了很多关注,并获得了资金支持。

2009年,由于担心计算机,数字服务和其他技术进一步落后于美国,欧盟委员会的通信网络内容和技术理事会成立了“未来新兴技术旗舰项目”,该项目被选中至少10亿欧元在资金方面。

2013年,欧盟政府起了带头作用,来自26个国家的135个伙伴机构参与了该项目。预计将推出10年的人脑项目(HBP)正式启动。他们做了一个大赌注,拍摄的是13亿欧元。为此设定了一个很高的目标:开发一个专门用于神经信息学,大脑模拟,高性能计算,医学信息学,神经形态计算和神经机器人研究的信息和通信技术平台。专注于通过超级计算机技术模拟大脑功能,实现人工智能。

第一财务报告员回顾了HBP于2013年向欧盟提交的项目计划。欧盟人脑计划的实施分为三个阶段:第一阶段是“爬山阶段”的前两年半,这是建立一个ICT。 (信息和通信技术)平台的初步版本,该平台嵌入了战略选择的数据,以使研究人员能够在项目内外使用;第二阶段是此后四到四年。半运营阶段是加强平台的使用,以生成更多战略数据并增加更多功能,同时展示基础神经科学研究,药物开发应用和未来计算技术的平台价值;该阶段是过去三年的“连续阶段”,确保该项目在财务上自我维持,并成为欧洲科学和工业的永久资产。

该计划规定,为了完成上述三个阶段的工作,HBP计划投入12亿欧元,其中欧盟提供6.43亿欧元。

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Makram计划模拟人类大脑并非偶然。早在2005年,他就开始着名的“蓝脑项目”(BBP),旨在建立准确的,生物学上详细的数字重建和模拟啮齿动物的大脑。它是从老鼠建模,但最终的目标是人类的大脑。

为了制作真实的模型,研究团队需要将各种模块和一些算法输入到超级计算机中。神经元的计算需要用笔记本完成,因此需要数万台笔记本电脑。

为此,小发猫还为Markram贡献了一台Blue Gene“Blue Gene”超级计算机。

该项目使用数据和软件来模拟一小部分小鼠大脑,重点关注一组称为皮质柱的神经元。 Makram的愿景是蓝脑计划的第一个目标是在两三年内通过软件复制大脑的新皮质单位(NCC),或者为NCC设计模板,然后根据大脑的不同区域或不同动物。大脑修改此模板,以便它可以模拟各种NCC。

Blue Brain项目由洛桑的瑞士联邦理工学院(EPFL)和苏黎世的联邦理工学院(ETH)资助。数据由Allen Brain Science Institute提供。由蓝脑构建的基于超级计算机的重建和模拟提供了一种理解大脑多层次结构和功能的新方法,并使计算机有可能模拟人脑的学习能力。该项目还由欧盟地平线2020研究和创新框架计划资助。

查尔斯佩克是小发猫研究院“蓝脑计划”的负责人,他认为模拟大脑的真正价值在于研究人员可以获得每个神经元的数据。 “虽然科学家对大脑的许多细节有很多了解,但他们仍然不知道大脑的各个组成部分是如何组合的,也不知道大脑如何思考,如何学习,以及如何形成概念。”他说这是有意的研究可以真正使计算机和人类大脑之间的距离更近。

五年前被抵制

从“蓝脑计划”到“人脑计划”是一个巨大的飞跃。该项目首次启动时,受到学术界的强烈质疑。

2014年9月,来自欧盟的154名研究人员联合致函欧盟委员会,指责HBP研究领域过于狭窄,并威胁要抵制该项目,并表示HBP项目的管理结构和研究重点需要改变。

获得博士学位的中国教授洛桑瑞士联邦理工学院的神经生物学告诉CBN:“许多学者签署了一份联合信函,要求停止HBP。欧盟也在考虑暂停HBP的资助计划.Markram后来停止了.HBP计划已经宣布,BBP计划被重新审视.BBP项目也由小发猫资助,并有一些社会资金来源。“

反对的科学家说:“这是一个需要在整个欧洲进行合作的项目。就像人类基因组计划一样,不应该给科学家钱。”一些科学家甚至认为这个项目是浪费金钱,并没有实际意义,因为“建模不是解决问题的方法。建模本身就是问题,并没有尝试解决特定的研究问题。” >

冷泉港实验室(CSHL)神经科学负责人Anthony Zador教授从一开始就对这个项目并不乐观。他告诉第一财经记者:“我对HBP项目的开头有疑问。在一个看不见的项目中投入如此大笔资金是荒谬的。这就像是一个不恰当的比喻。你花了很多钱准确复制不同高端汽车制造商的部件并将它们放在一起,但目的是模拟大城市的道路状况测试。这些模拟的道路状况无法帮助您理解。为什么交通状况如此糟糕,或者如何解决全球变暖问题。“

Zador教授认为,10亿欧元可以做很多好的脑科学研究,比如美国国立卫生研究院(NIH)的大脑计划,而且HBP远远不能与这么大的投资相匹配,这是一个巨大的浪费资源。

巨大的争议导致了HBP的转型。 2015年,HBP发生了重大变化。最初的三个高级别委员会被解散,一个由22人组成的管理委员会接任。

HBP的前联合主席兼BBP的联合主席Sean Hill在2016年离开该项目时向第一财经记者透露:“HBP的后续发展方向偏离了最初的目标,导致了该计划。失败。”/p>

就在上个月,希尔也来到中国,代表蓝脑计划与东南大学签署协议。这也是Blue Brain项目首次与中国学术机构签署了关于神经元形态学研究和脑模拟的大型合作协议。

欧洲大脑计划的未来

随着欧洲“人脑计划”的消失,欧盟将不再为个别科研项目提供如此大规模的资金,这也引起了整个欧洲学术界的激烈争论。然而,支持马克拉姆的人认为,“蓝脑计划”在过去几年取得了很大进展。

去年年底,“蓝脑计划”发表的“蓝脑细胞图谱”发表在《神经信息学前沿》上。该细胞图显示了第一个小鼠大脑中每个细胞的数字3D图谱,提供了所有737名神经科学家。先前不可获得的信息,例如大脑区域中的主要细胞类型,数量和位置,可以极大地加速脑科学的进展。

它将数百个全脑组织染色数据组合成一个全面,互动,动态的在线资源,允许任何人可视化鼠标大脑的每个区域,并可以使用免费下载的数据进行新的分析和建模。

研究人员认为,这种突破性的数字地图可用于分析和进一步模拟特定的大脑区域,是完全模拟啮齿动物大脑的重要一步。

Makram还提到了研究中遇到的挑战。他说:“尽管在过去的一个世纪里已经进行了大量的研究,但我们仍然只获得了小鼠大脑区域细胞数量的4%,这些估计值通常是三倍不同。这限制了我们研究和模拟大脑。

他花了五年时间才完成这张革命性的地图。但是要完成人脑的模拟地图,现在看来很难在未来五年内实现。

但欧盟决定停止为人类大脑项目的下一个十年提供资金,这也将使欧盟大脑计划的未来发展陷入不确定性。在政府大力推动脑科学发展的背景下,任何国家都不愿意看到自己落后。

日内瓦大学神经科学教授Alexandre Pouget告诉第一财经记者:“尽管BBP和HBP的两个旗舰项目仍然存在,但由于争议,目前的情况不利于这两个计划的未来发展。只会有越来越多。欧盟也在积极讨论欧洲大脑计划的未来发展方向。“

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相比之下,一些科学家认为中国提出的大脑计划更为实用。 2016年,中国加入了全球“大脑计划”竞赛。中国的“大脑计划”分为两个方向:面向探索脑部秘密,征服脑部疾病的脑科学研究,以及面向人工智能技术的建立和发展的大脑研究。

中国科学院上海神经科学研究所所长蒲慕明认为,中国的“大脑计划”比欧洲,美国和日本的“大脑计划”更为全面。各个领域的科学家们提出了“一体两翼”的布局,即研究脑认知的神经原理作为“学科”,开发出治疗重大脑部疾病的新方法和新的方法。脑智能技术作为“两翼”。我们的目标是在未来15年内在脑科学,脑疾病的早期诊断和干预以及类似大脑的智能设备方面取得国际领先的成果。