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2019年09月21日 星期六

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两动力打开“人脑工程”发展空间

  □本报记者 龙跃

  人脑工程指的是对人脑的研究及相应的技术研发。在医药领域获得显著发展之后,人脑工程近期在计算机领域也出现了新的进展。据媒体报道,谷歌和脸谱等业界巨擘正使用神经科学的基本原理和最新发现来研制人造大脑,而总部位于美国圣地亚哥市的高通公司则计划于2014年年底发布首个商用的模拟人脑工作的计算机芯片。随着应用范围的持续拓展以及国际企业巨头的深度涉足,人脑工程领域的发展空间正在变得更加广阔。

  人脑工程应用范围再拓展

  人脑工程的开发有助于帕金森氏症、阿尔茨海默氏症等脑部疾病的诊断和治疗,同时还可揭示人脑的高能效、高可靠性之谜。从近期业界动向看,人脑工程对人工智能研发的重大作用开始逐渐显现。

  据相关报道,谷歌和脸谱等业界巨擘已经开始使用神经科学的基本原理和最新发现来研制人造大脑,希望这些设备能解决其目前面临的与日俱增的数据问题。而总部位于美国圣地亚哥市的高通(Qualcomm)公司则先行一步,计划于2014年年底发布首个商用的模拟人脑工作的计算机芯片。

  美国《纽约时报》报道指出,这种芯片能自动操作目前需要大量程序才能完成的任务。更为重要的是,这种芯片能模拟人类的感知、行为和思考能力。这就意味着,它能避免并容忍错误,从而显著提高其在面部和语音识别、导航和制定等方面的表现。从长远来看,科学家们有望在这一芯片的基础上,研制出能像人一样甚至能比人更好地完成任务的人工智能系统。

  据介绍,该芯片目前正由IBM和高通公司组成的联合团队研制。科学家们表示,这一芯片的研制工作受到了人脑的启发,人脑使用一个“相互连通且可配置的‘神经突触核心’来工作”。该芯片的存储器能像人脑的突触一样工作,其处理器类似于人脑的神经元。这种芯片试图复制并改进人脑对生物传感器的反应能力,也能同时对来自多个不同来源的海量数据进行分析。

  业内专家指出,目前我们使用的计算机沿用的是几十年前的设计模式——根据预先设定的程序来逐步处理问题。尽管这样的计算机运行速度很快,精确度也高,但在实时处理庞大的数据方面还是略逊一筹。相反,虽然人脑的运行速度相对来说比较慢而且也不够精确,但其在识别、解释和根据模式作出反应方面可谓出类拔萃。另外,整个大脑耗费的能源与一个20瓦的灯泡相当,所占用的体积不足两升;而计算机99%的能耗给了降温和供电,仅1%用来处理信息。计算机科学家希望最终能利用这种芯片制造出一个系统,使用数百亿个“神经元”和数百万亿个“突触”来模拟整个大脑。

  医药领域或最早受益人脑工程

  相对于计算机领域,“人脑工程”更加有望首先进入到制药行业。

  专家认为,利用大脑模型测试新型药物,可以减少临床试验的时间,模拟人脑对不同化学成分的反应,制药公司可以大幅缩短测试时间,加快新药推出的步伐。除此以外,治疗的针对性和有效性也将大大增强,脑瘫、癫痫、老年痴呆、帕金森症等脑病都有望出现革命性的药物。

  研究大脑和战胜脑疾病是人类几千年的梦想。早在十多年前,神经节苷脂的发现和成功提取就已经标志着人脑工程进入了一个崭新的时代。

  早在1994年,我国科学家就在国际上首次利用生物提取技术,成功提取了神经节苷脂,并获得了国际知识产权局颁发的发明专利证书,使我国成为继美国、意大利之后第三个有能力提取神经节苷脂的国家。2011年,随着第四代新工艺、新技术神经节苷脂脑力键的问世,象征着我国在神经节苷脂的研究和产业领域达到了国际领先水平,也标志着我国的人脑研究工程步入到革命性的一刻。

  人脑工程研究方兴未艾

  由于发展空间广阔且能给相应下游行业带来革命性巨变,近年来各科技强国对人脑工程的研究从未停步,你追我赶的竞争格局逐渐形成,这也使得人脑工程相关企业巨大的发展前景更加明确。

  2013年1月28日,欧盟委员会宣布人脑工程入选“未来新兴旗舰技术项目”,将对其设立专项研发计划,计划将在未来10年内获得10亿欧元的经费。据欧盟委员会介绍,对人脑的研究及相应的技术研发至关重要,不但有助于帕金森氏症、阿尔茨海默氏症等脑部疾病的诊断和治疗,同时还可揭示人脑的高能效及高可靠性之谜,对人工智能的研发具有重大作用。人脑工程研发计划将由瑞士洛桑联邦理工学院教授亨利马克拉姆牵头,由87个来自世界各地的研发团队承担任务。

  2013年9月,美国国家卫生研究院宣布,在2014财年将重点资助9个大脑研究领域。这是继2013年4月美国总统奥巴马推出人脑研究计划后,美国相关政府科研机构首次公布具体研究与实施细节。

  中国科学院日前宣布,中科院决定实施卓越创新中心建设计划,首批5个卓越创新中心将于近期正式启动实施,其中脑科学卓越创新中心位列其中之一,这标志着中国国家层面科学院将进军人脑工程领域。

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