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中國腦科學和類腦智能技術(shù)的優(yōu)勢領(lǐng)域

 永貴分享轉(zhuǎn)載 2018-03-23


3月22日上午,北京市腦科學中心在北京中關(guān)村生命科學園宣布成立。北京市政府和中國科學院等攜手共建,打造國家一流腦科學中心。北京市政府和中國科學院、軍事科學院、北京大學、清華大學、北京師范大學、中國醫(yī)學科學院、中國中醫(yī)科學院等8家單位共同簽署了《北京腦科學與類腦研究中心建設(shè)合作框架協(xié)議》。


該中心將采取全新的體制、機制,吸納海內(nèi)外頂尖專家,在認知障礙相關(guān)重大腦疾病研究、類腦計算與腦機智能、兒童青少年腦智開發(fā)、腦認知原理解析等研究方向集中開展科技攻關(guān),力爭實現(xiàn)前沿技術(shù)突破,在腦科學與類腦研究領(lǐng)域產(chǎn)出一批重大原始創(chuàng)新成果,將北京腦科學中心建設(shè)成為國際一流的腦科學與類腦研究研發(fā)機構(gòu)。



腦科學與類腦研究是兩個目標完全不同的領(lǐng)域:腦科學的目標是要理解大腦的結(jié)構(gòu)和功能、演化來源和發(fā)育過程,以及神經(jīng)信息處理的機制。類腦研究的目標是研發(fā)出新一代的智能技術(shù),推動信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。


但在競爭激烈的國際科技界,哪個國家能領(lǐng)先占領(lǐng)腦科學和類腦研究的高地,很大程度要看誰能首先做到這兩個領(lǐng)域真正地融合發(fā)展。




中國腦科學和類腦智能技術(shù)

的優(yōu)勢領(lǐng)域


國家經(jīng)費支持概況

  • “973”“863”計劃和科技支撐計劃等對腦科學研究總投入約14億元人民幣。

  • 國家自然科學基金委資助腦研究的經(jīng)費近20億元人民幣。

  • 2012年起中國科學院啟動的B類先導專項“腦功能聯(lián)結(jié)圖譜計劃”,每年投入經(jīng)費約6000千萬元人民幣。



《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020)》將“腦科學與認知”列入基礎(chǔ)研究8個科學前沿問題之一。在國家的大力支持下,我國已培養(yǎng)了一批積極參與國際腦科學前沿工作的科學家團隊,建立了一些國際先進水平的技術(shù)平臺。



腦科學優(yōu)勢


在腦和神經(jīng)元發(fā)育的分子機制、基因組分析和基因操作技術(shù)、突觸可塑性、膠質(zhì)細胞與神經(jīng)元的交互作用、視覺感知功能環(huán)路、情感情緒的調(diào)控機制、學習記憶和抉擇等腦認知功能的神經(jīng)基礎(chǔ)、多模態(tài)腦成像技術(shù)、腦電信號采集分析、宏觀和介觀層面腦網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的觀測和分析技術(shù)等方面,已取得了一批國際水平的成果;



理解腦疾病(如老年癡呆癥、帕金森病、抑郁癥、精神分裂癥、毒品成癮等)的發(fā)病機制、精神類疾病的相關(guān)基因研究、精神神經(jīng)藥物研發(fā)和進一步研發(fā)腦疾病的預防、早期診斷和治療手段等方面已具有了初步的條件;腦疾病的轉(zhuǎn)基因獼猴模型制作,已居國際領(lǐng)先;多種腦重大疾病患者的資源庫建設(shè)、致病基因和早期生物標記的篩選等領(lǐng)域已立了一定的基礎(chǔ)。



但是,與發(fā)達國家相比,我國整體水平仍有相當差距,尤其是支撐腦科學研究的先進技術(shù)的原創(chuàng)和研發(fā)能力差距甚大;國際影響力有限,同時缺乏整體、系統(tǒng)性的統(tǒng)籌規(guī)劃。面對時不我待的新形勢,我國必須抓住機遇,推動腦科學研究的跨越式發(fā)展。


類腦智能技術(shù)優(yōu)勢


腦機智能也得到了我國“973”“863”和自然科學基金項目的支持,其分布在《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020)》前沿技術(shù)中的“智能感知”和“虛擬現(xiàn)實”等領(lǐng)域,同時在重點領(lǐng)域與優(yōu)先主題中“數(shù)字媒體內(nèi)容技術(shù)”也包含了人工智能技術(shù)。



“973”“863”計劃和科技支撐計劃等從不同角度對人工智能研究進行了支持。


自2008年開始,國家自然科學基金委啟動了重大研究計劃“視聽覺信息的認知計算”,連續(xù)5年資助了73個項目?!霸诟兄卣魈崛?、整合和表達”“感知數(shù)據(jù)的機器學習和理解”以及“多模態(tài)信息協(xié)同計算”等核心科學問題上取得進展。


2012年起中科院啟動的B類先導專項“腦功能聯(lián)結(jié)圖譜計劃”,從2015年開始也專門將智能技術(shù)納入其中,進行融合。



通過以上項目的實施,我國在計算機視覺、語音識別、機器翻譯和自然語言理解等領(lǐng)域已達國際先進水平,并在產(chǎn)業(yè)化方面邁出了堅實的步伐。同時我國也在深度學習芯片體系架構(gòu)方面有所創(chuàng)新,并在類腦智能機器人方面率先進行了布局。



但是,與發(fā)達國家相比,在支撐類腦智能的前沿研究以及軟硬件結(jié)合的類腦智能機器人領(lǐng)域的原創(chuàng)與研發(fā)能力方面差距甚大。迫切需要按照“頂天立地”的原則,一方面抓兩個學科的融合,產(chǎn)生原始創(chuàng)新的理論和方法;另一方面要進一步加強技術(shù)的應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化,迎頭趕上人工智能浪潮的到來。



中國科學院腦科學研究力量


腦科學與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心

中國科學院于2014年8月成立了“腦科學卓越創(chuàng)新中心”,以上海生科院神經(jīng)科學所為依托單位。鑒于腦科學與類腦研究交叉和融合發(fā)展的需求,“腦科學卓越創(chuàng)新中心”在2015年擴容為“腦科學與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心”(簡稱為“腦智中心”)。腦智中心是跨學科、跨院校的組織;目標在以科學問題為導向,凝聚中科院的科研實力,通過團隊合作和學科交叉融合,解決在腦科學和類腦智能技術(shù)兩個前沿領(lǐng)域的重大問題。


神經(jīng)科學國家重點實驗室

中國科學院上海生命科學研究院神經(jīng)科學研究所

神經(jīng)科學國家重點實驗室成立于2009年10月。實驗室定位于神經(jīng)科學的基礎(chǔ)研究,瞄準國際神經(jīng)科學研究發(fā)展前沿和國家人口健康發(fā)展需求,以揭示腦功能的神經(jīng)基礎(chǔ)為突破口,從不同層次解析腦功能的神經(jīng)基礎(chǔ),揭示大腦工作原理和腦重大疾病發(fā)生的機制。


2017年11月27日,世界上首個體細胞克隆猴“中中”在中科院神經(jīng)科學研究所、腦科學與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心的非人靈長類平臺誕生。


模式識別國家重點實驗室

中國科學院自動化研究所

模式識別國家重點實驗室籌建于1984年。以模式識別基礎(chǔ)理論、圖像處理與計算機視覺以及語音語言信息處理為主要研究方向,研究人類模式識別的機理和有效的計算方法,為開發(fā)智能系統(tǒng)提供關(guān)鍵技術(shù),為探求人類智力的本質(zhì)提供科學依據(jù)。


腦與認知科學國家重點實驗室

中國科學院生物物理研究所

腦與認知科學國家重點實驗室2005年科技部批準建設(shè),2007年通過驗收并正式開放運行。

實驗室圍繞“認知的基本單元”“學習和抉擇”“視覺意識”等認知科學重大科學問題,開展了多進化層次、多認知層次、多學科層次的研究,取得系統(tǒng)的、原創(chuàng)性的成果。開展了認知的分子神經(jīng)機制及認知障礙的卓有成效的研究。建設(shè)了以超高場磁共振成像為核心、多種腦成像方法結(jié)合為特色的在世界上屈指可數(shù)的腦成像設(shè)施。注重發(fā)揮認知科學對腦疾病研究不可替代的作用,在認知變量,認知實驗范式,腦認知成像等方面,開展多種精神和神經(jīng)疾病的科學定義和行為模型、客觀行為檢測和診斷方法的創(chuàng)新研究。


動物模型與人類疾病機理重點實驗室

中國科學院昆明動物所

中科院動物模型與人類疾病機理重點實驗室依托于中科院昆明動物所,于2008年12月19日正式通過中科院批準成立。


實驗室立足于云南省豐富的生物資源優(yōu)勢,圍繞靈長類動物和樹鼩建立人類重大疾病如神經(jīng)系統(tǒng)疾病、感染性疾病、腫瘤和代謝性疾病的動物模型,開展疾病機理解析,發(fā)現(xiàn)鑒定疾病診斷和治療標志物以及新的治療靶點,研發(fā)疾病治療藥物和方法。


腦功能與腦疾病重點實驗室

中國科學技術(shù)大學

中科院腦功能與腦疾病重點實驗室成立于2009年12月。

在感覺系統(tǒng)疾病、神經(jīng)變性病、情感認知障礙等方面,從蛋白質(zhì)的翻譯后修飾、細胞的離子通道與受體、神經(jīng)內(nèi)分泌調(diào)節(jié)、行為認知水平上研究了相關(guān)疾病的發(fā)病機制,形成了以人體(組織或整體)結(jié)合動物疾病模型為研究對象,以分子生物學、病理學、電生理學結(jié)合心理物理學和行為認知科學為手段,以神經(jīng)科學的基礎(chǔ)問題為出發(fā)點與腦疾病的發(fā)病機制密切聯(lián)系的研究特色。



文章節(jié)選自:

蒲慕明, 徐波, 譚鐵牛. 腦科學與類腦研究概述. 中國科學院院刊, 2016, 31(7): 725-736.

神經(jīng)科學國家重點實驗室. 中國科學院院刊, 2016, 31(7): 835-836.

模式識別國家重點實驗室. 中國科學院院刊, 2016, 31(7): 837-838.

腦與認知科學國家重點實驗室. 中國科學院院刊, 2016, 31(7): 839-840.

中國科學院動物模型與人類疾病機理重點實驗室. 中國科學院院刊, 2016, 31(7): 841-842.

中國科學院腦功能與腦疾病重點實驗室. 中國科學院院刊, 2016, 31(7): 843-844.

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