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段树民院士:正创造人工智能的我们 还没真正搞清楚人类智能

人类已经在研究人工智能,甚至AlphaGo已经能击败人类棋手,但扮演着造物者的人类,却还没完全弄明白造物主本身赋予人类的最大礼物——大脑,它是如何工作的。

近日,中科院院士、浙江大学医药学部主任、中国神经科学学会理事长段树民接受了《每日经济新闻》记者的专访,段树民院士不仅介绍了中国科学家对大脑研究的进度,也提到,在“步入强人工智能时代”,人工智能达到甚至超过人脑的功能前,一定会需要脑科学发展的支撑。

在中国的脑计划有望明年出台,并且我们对大脑的研究已取得一些关键技术的突破的这个时点,段树民院士希望“企业界也能够行动起来”,毕竟脑科学也非常有应用潜能。

12月6日,段树民院士正在介绍脑科学

AI的发现需要脑科学研究

《每日经济新闻》记者(以下简称“NBD”):您近年来一直在推进“中国人脑库”的建立和发展,能否谈谈其意义?目前进展如何?

段树民:中国人脑库的建立意义主要有三:首先,我们人类之所以成为万物之灵,就是因为我们的大脑。人和动物差别最大的组织可能就是大脑,对于脑科学家来说,仅仅研究动物脑是远远不够的,能够得到高质量保存的人脑标本非常重要。由于脑的特殊性,我们需要在捐献者刚去世的几个小时之内拿到大脑标本,才能确保脑组织得到高质量的保存效果而达到研究的需求,因此必须建立人脑库进行规范的收集、保存和管理;其次,目前对人类健康危害最严重的疾病,如阿尔茨海默病、脑中风、抑郁症、精神分裂症等都是脑的疾病,而我们尚无预防和治疗这些疾病的有效方法,需要进一步研究;第三,目前我国用人脑标本进行的科学研究,还主要依赖于进口外国人脑标本,但是由于生物学标本进口难度、国内外人脑结构和功能的一定差异性等因素,我国在利用人脑标本进行脑疾病的研究方面严重受阻。

浙大医学院在2013年初启动建立中国人脑库,开始接受大脑捐赠,保存新鲜脑组织标本。现在浙大医学院建立的人脑库运行得很好,标本的数量一直在增长,目前已收集到150多例。而且全国很多地方也开始陆续建立人脑库。

NBD:人脑库的标本主要来自遗体捐赠,而“遗体捐赠率过低”一直是困扰医学界的难题,您认为这一难题应该如何解决?

段树民:首先是人们的观念需要重塑,需要更多宣传和示范的带动;其次,捐赠的渠道有待拓宽,目前我们的捐赠协议往往是联系医院方面进行宣传,但实际上这一渠道可以再往前移——比如在一些国家,人们考驾照时会加入遗体捐赠协议这一选择环节,普及率大大提高;三是技术层面的提升,现在有一些技术可以得到人的神经细胞,比如诱导多能干细胞(iPS),我们可以从皮肤里面中获取,让皮肤细胞转变化成干细胞,再从干细胞里面分化出人的神经细胞,并可以用这些细胞培养成神经组织。这种技术非常重要,因为现在很多药物的开发在动物身上是有效的,但真正进入临床却往往失败,因为人的大脑跟动物的大脑区别很大。所以如果将来能够用iPS的方法,直接将病人的皮肤细胞转为神经细胞或组织,然后再去检测药物的作用,就可以做到非常精准的药物研发;最后,在国家层面,我们需要建立全国范围的人脑库网络,并建立全国性的遗体捐献法律法规,增设适应于人脑标本捐献的条款,用以规范捐赠渠道和程序。

NBD:“人脑”这一概念目前在人工智能领域也被频繁提及,您认为脑科学和人工智能之间的关系是什么?

段树民:现在人工智能发展非常快速,虽然我们说人工智能的飞跃,在深度学习和神经网络环节可能在某种程度上接近脑科学,但是就目前来看,人工智能很多(地方)还是没有真正用到脑科学的工作原理。

其中一个重要的原因就是,我们对脑的了解依旧不够,还无法提供强有力的支撑。但可以预期的是,我们现在是弱人工智能,将来会步入强人工智能时代,人工智能会达到甚至超过人脑的功能,但这在这之前,一定会需要脑科学发展的支撑。

图片来源:视觉中国

脑研究,希望企业界行动起来

NBD:目前欧美一些发达国家也启动了相关的脑计划,您认为国内的脑科学研究与国外相比,差异在哪里?

段树民:世界各国都非常重视脑研究,比如美国在2013年启动了脑计划,当时奥巴马认为脑计划不仅对国民健康很重要,对经济也会产生非常重大的影响。他当时举例,基因组计划当时的投入对推动经济发展的回报率达到1美元回报140美元,他希望将来的脑计划也会产生这样的效应,并带动其他产业。

目前,中国的脑计划也在紧锣密鼓地准备中,有希望能在明年出台。目前来看,很多地方政府已经在启动脑计划并有较大的投入,比如北京中心、上海的南方中心、广东省和深圳市政府对脑科学研究也都有比较大的投入,目前浙江省尚无相关计划启动,但我个人希望企业界也能够行动起来。我们应该要看到脑科学的潜力,它不仅仅是基础的研究,同时也非常有应用潜能。

虽然我国脑计划启动相对比较晚,但我国也有一定的优势,一是我们在脑科学研究的某些技术有很好的基础;二是我国人口基数大,重要脑疾病,尤其是一些罕见病,很容易获得大量的病人数据……

NBD:脑科学现在处于哪一发展阶段,在临床方面面临哪些挑战?

段树民:对脑的研究可以是微观的分子细胞水平、介观水平的神经环路(或神经网络),以及宏观水平的系统行为等多层次的。

脑科学的研究很久以来主要集中在微观和宏观这两端,也取得了成就,如在分子细胞水平我们已经非常清楚神经细胞是如何产生、传递和加工神经信息的,在系统行为水平,我们发现很多重要的现象和规律,大体上我们知道了大脑每一个区负责的功能,比如视觉、听觉、运动、情绪等的控制和调制中枢在大脑的哪个位置。

但是我们仍然不能解释大脑是如何工作而产生这些奇妙的功能的,主要是由于我们对神经环路这一关键中间环节是如何工作的还了解很少,而任何一种脑功能的完成,都是在由大量神经细胞组成的神经环路水平上运行工作的结果。

我们人脑有上千亿个神经细胞,每一个神经细胞又和其他众多神经细胞形成联接构成神经环路。因此,神经环路的结构和功能运行非常复杂,很久以来我们缺乏有效的手段对其进行解析。

近年来,由于交叉学科的渗透和一些关键技术的突破,使科学家们能够一定程度上在神经环路水平对各种脑功能进行精细解析,可以预期,脑科学的一些重要基本问题可能在不远的将来取得重大突破。

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