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歐美腦計劃戰略錯誤?缺失一面鏡子

2015-07-07

  大腦的秘密是與宇宙之謎等量其觀的科學難題,也一直是科學皇冠上最明亮的寶石之一。2010年以后,歐洲和美國分別提出了腦計劃。但方向并不相同。

  2013年美國總統奧巴馬向全球公布了“推進創新神經技術腦研究計劃”。奧巴馬的“腦計劃”被外界看作是可以和人類基因組測序相媲美的大科學項目,美國政府將為項目撥款1.1億美元。美國“腦計劃”瞄準“第一”的目標是繪製出第一幅囊括大腦所有活動的詳圖,其最終的臨床應用包括通過直接改變神經回路來診斷和治療疾病。

  而歐盟將投入10億歐元實施“未來新興旗艦技術項目”之一的人腦工程項目。與美國奧巴馬政府的“腦計劃”不同,歐盟的人腦工程更強調實用性,重點包括:對腦結構、功能和機理的研究;對與腦有關疾病的研究,并加大力度研發新的診斷和治療方法;利用信息技術建立大腦的工作模型,歐盟人腦計劃還打算繼續開發它自己的大腦全面運作的計算機模型。這個模型將需要“百億億次”的計算機,是當今超級計算機能力的1000倍,但預計要到2019年才能使用

  歷史上,神經科學家研究大腦之謎主要采用了兩條截然不同的思想線路:還原論和整體論。還原論又被稱為自下而上的研究方法。該方法試圖通過研究單個分子、細胞或回路等神經系統的基礎元素的特性來理解神經系統。整體論又被稱為自上而下的研究策略。它主要是從研究功能入手來理解神經系統,該方法主要關心的方面是系統的活動如何調節或是反映在行為上。

  但從文藝復興到現在,人類對腦認識雖已取得多方面的重大進展,然而問題依舊存在,例如大腦研究中的整體論如何與還原論相整合的問題,還遠未得到解決。迄今為止仍是還原論思想過多地占了上風,在一系列問題上突出地顯露出當前神經科學的局限性。幾千年以來,人類研究大腦的功能結構一直在困難中跋涉,主要原因是復雜精密的活體大腦很難通過直接解剖發現其結構與外在功能的一一對應。

  事實上,當歐洲和美國啟動腦計劃時,質疑的聲音已經產生,“這是因為缺少一個腦科學的統一框架。”美國哥倫比亞大學神經學家拉斐爾·尤斯特說,科學家現在只能研究其中的個體或小部分,就像是“通過一個像素來理解電視節目一樣”。這些連接之間的每一層次都有各自的運作法則。但是,“這些運作法則,我們目前幾乎一無所知”。

  歐洲腦計劃受到的質疑更大,2014年,200多名神經學領域科學家宣稱將要抵制歐盟的人腦計劃(Human Brain Project,HBP),聲稱這個耗資12億歐元的大型計劃沒有得到妥善的管理,因此無法達成其模擬人腦內部運作的宏偉目標。倫敦大學學院計算神經科學部門的主任Peter Dayan告訴衛報,構建更大規模的大腦模擬的目標顯示是根本不成熟的。“這是在浪費金錢,它會吸干寶貴的神經科學研究的經費,并讓資助這項工作的公眾失望。”

  上述質疑背后的核心問題依然是千年來存在的問題延續:還原論無法與整體論整合的問題,也就是向神經學家拉斐爾·尤斯特所說““通過一個像素來理解電視節目一樣””,我們了解了每一個像素的特點,但這些像素并不能簡單的通過組合,構成電視節目一幀那確定圖像,一頭大象,但我們卻組合成一塊地毯,這是歐盟建立大腦計算機模型受質疑的關鍵點。

  其實我們并不需要在迷霧中去組合億萬個硅基神經元模擬人腦。從科技發展史看,一個原本異常復雜的難題,在經過科技發展的足夠程度后,也許會誕生出一個異常簡單的解。譬如原本我們飛上天空只能通過幻想,但飛機發明后,我們只要買張機票就可以解決問題。無論是我們在互聯網進化論,互聯網神經學中提出的

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  “互聯網將向著與人類大腦高度相似的方向進化,它將具備自己的視覺、聽覺、觸覺、運動神經系統,也會擁有自己的記憶神經系統、中樞神經系統、自主神經系統。另一方面,人腦至少在數萬年以前就已經進化出所有的互聯網功能,不斷發展的互聯網將幫助神經學科學家揭開大腦的秘密。科學實驗將證明大腦中也經擁有Google一樣的搜索引擎,Facebook一樣的SNS系統,IPv4一樣的地址編碼系統,思科一樣的路由系統。。。”還是美國科學家最近的研究進展。

  同樣,種種跡象表明,互聯網的發展正在成為解開大腦之謎的那個“異常簡單的解”。

  正確的道路也許是,不應該花費10幾億歐元去構建一個模擬的人工機器腦,而是直接觀察互聯網如何在科學研究和商業利益的推動下,如何從一個分裂的,不完整的網絡結構進化成一個與人類大腦高度相似的組織結構。利用互聯網這面鏡子作為腦整體論研究的突破點。去結合腦還原論的細節研究。

  回到美國哥倫比亞大學神經學家拉斐爾·尤斯特的那個比喻,沒有參照物,我們無法用像素了解整個畫面,但如果大自然”看不見的手“為我們從另外一個方向制作了一個高度類似模型(雖然它還在變動中),那我們就很容易知道這個像素在圖像中的位置和起到的作用。如下圖所示,A圖是人類大腦全景圖,B是由于客觀原因人類能觀察到的大腦功能結構,C是互聯網進化中的結構,那么通過研究和觀察C,人類就可以從B推導出A的全貌。

  40多年來人類從不同的方向在互聯網領域進行創新,并沒有統一的規劃將互聯網建造成什么結構,但有一天人類抬起頭來觀看自己的產品,將發現這個產品與大腦的結構高度相似,而且可以作為揭開大腦之謎的鑰匙。這是一個非常奇特的現象。

  “看不見的手”像幽靈一樣盤踞在人類社會的發展過程中,時隱時現,如果說社會學、經濟學還只是模糊的看到這只手的影子,那么互聯網的進化有可能第一次把“這只看不見的手”逼到科學的解剖刀下。  當互聯網可能使得解開大腦之謎獲得”異常簡單解“,包括中國大腦計劃或類似的腦計劃,一個更為重要和困難的問題更應該值得注意和推動:我相信這個秘密的解開將會給人類帶來重大而深遠的影響。

  這只“看不見的手”背后隱含了人類真正掌握生命科學規律的鑰匙,包括機器人的自動進化,人工智能超越人類智慧,生命的起源和生命的未來,這些問題,其答案應該就掌握在這“看不見的手”里。


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