人造大脑

货真价实的技术项目

对于第一个，亦即绘制神经连接分布图的挑战，我们看到，科学家收集的数据近几年正以可观的速度累积，这要特别归功于革命性的磁共振弥散张量成像（DTI）技术。美国人脑连接组研究计划（Human Connectome Pro-ject）甚至宣称两年内就能为人脑的电子复制品提供结构图。第二个挑战是制造能模拟生物神经元各项功能的电子芯片。同样令人欣慰的是，与此相关的技术正在蓬勃发展：经过4年的研发，IBM公司于2012年推出两种“神经形态（neuromorphic）”芯片，并确定可以将数百亿计的此类芯片相连。

至于第三个挑战，组织芯片间的连接，这是项极为精细的工作，旨在确定人造大脑的不同区域将分别负担哪些功能。2012年底，语义指针结构统一网络（SPAUN）项目发布了极为振奋人心的成果：被组织起来的250万个虚拟神经元发展出了模仿笔迹、逻辑填空、计数等能力。第四个挑战有关学习。由谷歌实验室开发出的一套算法令人看到了光明的前景。该算法无需辅助，就能根据抽象标准对五花八门的图片进行分类。

这四个方面的技术进步，从根本上将人造大脑从不切实际的梦想变成了货真价实的技术项目。人类大脑计划成员、洛桑联邦理工学院的理查·沃克（Richard Walker）表示：“显然，如果没有测绘大脑神经连接分布的‘人脑连接组’项目，以及模拟认知功能的SPAUN项目的支持，我们将无从获得实现目标所必需的数据。”

走向全球合作

现在终于可以像完成一个拼图那样一步步地拼合人造大脑了。与美国同行一样，欧洲的人造大脑项目也会把以上多方面研究成果结合在一起。不过这两个项目遵循不同的哲学。SyNAPSE的核心目标是设计出专门用于模拟生物神经元的电路；而人类大脑计划的首要任务则是以自动方式，尽可能细致入微地收集神经元的各种特征，并尽可能忠实地通过超级计算机进行规模日增的数字化模拟。

欧洲项目所面临的挑战似乎是最为全面的。该项目从其奠基人亨利·马克拉姆（Henry Markram）的构想中受益匪浅。这位南非神经科学家及其“蓝脑计划”团队曾在2007年令人鼓舞地成功模拟了老鼠的皮层柱，即一块由大约1万个神经元构成的大脑皮层组织（详见《新发现》2008年7月号《亨利·马克拉姆的蓝脑计划》）。

而最近该团队宣称，与活体实验相较，他们的模拟装置能够以75%～90% 的准确率预测大脑神经元的连接状况。“通过‘蓝脑计划’，我们希望能对模拟方式的正确与否加以核实。”理查·沃克解释道，“而对人类大脑计划，我们则期待通过国际合作取得更大的进步。假如每个团队都各干各的，研究就难以取得快速进展。要知道，仅就神经科学而言，每年就有超过10万名研究人员发表6万余篇论文。我们想通过一种规模效应大步向前跃进。”

在操作层面，该项目试图把科学对大脑的全部认知毫无遗漏地纳入一场模拟之中，不论是理论还是实验上的发现，并从扫描文献中寻找建立模型所需的信息。为了方便研究人员自行提交相关成果，项目还建立了专门的信息平台。“模型在服务大脑研究的同时，也将为信息工具的发展提供助力。”理查·沃克介绍道，“模型将向神经科学领域的研究人员开放，他们可以轮流测试并验证他们的假说。”在这种思路指导下，该项目已经汇集了150个团队以及数以千计的科学家。