蒲慕明：中國(guó)腦科學(xué)研究怎么做？要堅(jiān)持這幾個(gè)原則

天承辦公室 2023-09-05 發(fā)布于北京

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來(lái)源：丁香園

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最近，中國(guó)神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)第十六屆全國(guó)學(xué)術(shù)會(huì)議暨第二屆中日韓國(guó)際會(huì)議在廣東珠海國(guó)際會(huì)展中心順利召開(kāi)。

會(huì)議間隙，中國(guó)科學(xué)院院士、美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士、國(guó)際著名神經(jīng)生物學(xué)家蒲慕明教授接受了訪談，與我們就腦科學(xué)研究進(jìn)展、腦科學(xué)與人工智能的融合發(fā)展等相關(guān)主題發(fā)表前沿觀點(diǎn)。

問(wèn)：在中國(guó)神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)第十六屆全國(guó)學(xué)術(shù)會(huì)議上，您發(fā)表了題為「靈長(zhǎng)類大腦的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組和連接組」的報(bào)告。請(qǐng)問(wèn)深入了解大腦的連接組信息，對(duì)于人們理解大腦有哪些重要意義？

蒲慕明院士：圖譜是理解大腦結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，當(dāng)前我們尚不清楚大腦有多少種細(xì)胞或這些細(xì)胞有什么樣的連接。打個(gè)比方，全腦的單細(xì)胞空間分布圖譜相當(dāng)于我們基因組的基因單元，通過(guò)測(cè)量整個(gè) DNA 序列，我們便可以知道有哪些基因，基因有多少類型。

基于這些信息，我們便可以研究基因的運(yùn)作、基因與基因之間如何產(chǎn)生關(guān)聯(lián)以及基因網(wǎng)絡(luò)調(diào)控調(diào)控，這種基因網(wǎng)絡(luò)就相當(dāng)于我們大腦的連接組。我們的大腦單元就是不同類型的細(xì)胞，可能幾百種，甚至上千種，單細(xì)胞空間轉(zhuǎn)錄組的工作就是要鑒定大腦基本單元的類型和空間分布，有了全腦的細(xì)胞圖譜之后，我們就可以進(jìn)一步繪制它們之間的特異性連接結(jié)構(gòu)圖譜，知道了聯(lián)接結(jié)構(gòu)圖譜，就可以有全景式地理解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)如何進(jìn)行大腦的各種功能，就像研究基因網(wǎng)絡(luò)如何產(chǎn)生我們細(xì)胞的功能一樣。

問(wèn)：近年來(lái)，您一直忙于「中國(guó)腦計(jì)劃」的相關(guān)工作。這項(xiàng)計(jì)劃的初衷是得到哪些成果？目前取得了哪些重要進(jìn)展？

蒲慕明院士：中國(guó)腦計(jì)劃是科技創(chuàng)新 2030 的重大項(xiàng)目之一，這些項(xiàng)目都是國(guó)家在科技前沿領(lǐng)域布局的重要項(xiàng)目。對(duì)于腦科學(xué)的布局，我們有以下幾項(xiàng)受到國(guó)家認(rèn)可的原則和目標(biāo)：

第一、有所為有所不為。我們開(kāi)展的項(xiàng)目名稱是腦科學(xué)和類腦研究，目前我國(guó)從事腦科學(xué)和類腦研究的科學(xué)家人數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于歐美國(guó)家，且這些科學(xué)家整體都較為年輕，因此想要在國(guó)際舞臺(tái)參與競(jìng)爭(zhēng)，我們必須有所為有所不為。腦科學(xué)是一個(gè)寬廣的領(lǐng)域，我們不可能布局每個(gè)領(lǐng)域，什么都要一把抓。

第二、在腦科學(xué)和類腦研究的前沿領(lǐng)域，必須占重要的一席之地。例如腦認(rèn)知功能的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、腦疾病的診斷和干預(yù)、腦機(jī)融合技術(shù)和類腦機(jī)器學(xué)習(xí)算法和類腦器件，這些都是國(guó)際前沿神經(jīng)科學(xué)家鉆研的問(wèn)題，是歐盟、美國(guó)大型腦計(jì)劃的重心。我們?cè)谶@些重要領(lǐng)域的前沿不能缺席，否則我們將一直處于跟蹤的地位。

第三個(gè)原則是，在我國(guó)有優(yōu)勢(shì)的領(lǐng)域，爭(zhēng)取世界領(lǐng)先，而且持續(xù)保持領(lǐng)先。目前我們確實(shí)在腦科學(xué)研究中的有一些領(lǐng)域占據(jù)優(yōu)勢(shì)，比如非人靈長(zhǎng)類的研究。在國(guó)際上，我國(guó)科學(xué)家在非人靈長(zhǎng)類模型制作、基因編輯和操作技術(shù)和一些高級(jí)認(rèn)知功能的生理學(xué)研究中有領(lǐng)先態(tài)勢(shì)。有優(yōu)勢(shì)就必須要保證持續(xù)領(lǐng)先。

我們由十幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室組成的近百人團(tuán)隊(duì)，基于自研技術(shù)和華大基因研究院研發(fā)的技術(shù)，今年成功繪制出獼猴的全腦皮層細(xì)胞的分類和其空間分布圖譜, 這是世界首次在靈長(zhǎng)類動(dòng)物上獲取到全腦皮層具細(xì)胞分辨度的空間轉(zhuǎn)錄組信息，也顯示了我國(guó)在非人類靈長(zhǎng)類動(dòng)物研究中保持的優(yōu)勢(shì)地位。

問(wèn)：近兩年，生成式人工智能正在席卷全球，您如何看待人工智能的未來(lái)發(fā)展，以及它和腦科學(xué)研究這兩者之間可怎樣相互促進(jìn)？

蒲慕明院士：生成式人工智能的出現(xiàn)給整個(gè)社會(huì)帶來(lái)極大的沖擊。這種沖擊可以從以下幾個(gè)層面去看：

其一、龐大的人工智能力量可以助力很多領(lǐng)域的發(fā)展，對(duì)化學(xué)、物理、醫(yī)學(xué)和腦科學(xué)等等領(lǐng)域的發(fā)展將可產(chǎn)生具大貢獻(xiàn)；AI for science 已經(jīng)成為各個(gè)領(lǐng)域的旗幟。

其二、生成式的大模型需要大量的數(shù)據(jù)和算力，需要消耗極大的能量，目前只有國(guó)際和國(guó)內(nèi)的幾個(gè)大公司可以做這種模型，如果我們想在這個(gè)領(lǐng)域未來(lái)有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，應(yīng)該朝研發(fā)更節(jié)能的機(jī)器學(xué)習(xí)算法方向努力，并從腦科學(xué)的原理中吸取靈感，尤其是大腦發(fā)育過(guò)程中學(xué)習(xí)所造成網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演化的規(guī)律，創(chuàng)造出可以完成通用任務(wù)的新 AI 模型。關(guān)鍵是，未來(lái)可持續(xù)的 AI 應(yīng)是「綠色」AI。

其三，目前面臨了比較嚴(yán)重的問(wèn)題是生成式 AI 對(duì)人類社會(huì)的沖擊，其中最重要的是人類大腦的判斷力很可能受到 AI 虛擬世界的沖擊而弱化。生成式 AI 會(huì)產(chǎn)生很多虛假信息，并借助媒體網(wǎng)絡(luò)快速傳播，從而進(jìn)一步混淆人類的判斷。人類的大腦將面臨一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)—如何區(qū)分虛擬與現(xiàn)實(shí)，包括區(qū)分所謂元宇宙的虛擬場(chǎng)景與真實(shí)場(chǎng)景，區(qū)分 ChatGPT 生成的信息跟真實(shí)信息。我們的大腦可能會(huì)逐漸失去了辨識(shí)能力，未來(lái)可能被掌控 AI 技術(shù)的少數(shù)人、甚至非人類能掌控的 AI 所操縱。

問(wèn)：您之前提到過(guò)，從實(shí)用出發(fā)是中國(guó)腦科學(xué)未來(lái)發(fā)展的重要方向，但是也有一些研究者認(rèn)為做科研要注重基礎(chǔ)研究、重視自由探索，您如何看待這兩個(gè)觀點(diǎn)？?jī)烧呤欠翊嬖诿埽?/span>

蒲慕明院士：實(shí)用主義和基礎(chǔ)研究并不沖突。因?yàn)樵谶_(dá)到實(shí)用之前，我們要解決很多基礎(chǔ)問(wèn)題。

基礎(chǔ)問(wèn)題不只有 0 到 1 的基礎(chǔ)問(wèn)題，0 到 1 是指在開(kāi)創(chuàng)領(lǐng)域取得重大理論或技術(shù)突破的研究；但現(xiàn)實(shí)情況是，很多基礎(chǔ)研究需要進(jìn)一步的增量式發(fā)展，如從 1 到 10，從 10 到 100，這其中都有很多基礎(chǔ)問(wèn)題需要解決。所以從實(shí)用主義出發(fā)，實(shí)用導(dǎo)向的基礎(chǔ)研究需要自由探索，和原創(chuàng)性并不沖突。

那為什么要強(qiáng)調(diào)實(shí)用主義？我認(rèn)為這是中國(guó)未來(lái)科技發(fā)展必須要考慮的不同途徑。我們?nèi)绻呶鞣侥欠N以個(gè)人興趣、個(gè)人成就為主導(dǎo)的科研模式，我們的科技發(fā)展就只沿著西方途徑。關(guān)鍵是，西方的科技發(fā)展并沒(méi)有解決全球面臨的各種緊迫問(wèn)題，如氣候變遷、慢性病、傳染病和腦類疾病等。尤其是腦類疾病，目前我們沒(méi)有一種腦疾病可以有效地治療。

雖然西方的基礎(chǔ)研究做得很好，過(guò)去 50 年來(lái)，至少有 1/4 的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了神經(jīng)科學(xué)的發(fā)現(xiàn)，但為什么沒(méi)有一種腦類疾病得到有效治療？這些諾獎(jiǎng)工作都是 0 到 1 的創(chuàng)新，許多一流的科學(xué)家都在努力做 1 到 10 的工作，這些都是衍生的增量式的創(chuàng)新，是大多數(shù)高檔論文的內(nèi)容。但是，要能有實(shí)際的應(yīng)用，需要 10 到 100 的工作；這也要?jiǎng)?chuàng)新，也要解決一些基礎(chǔ)問(wèn)題，但可能出不了高檔論文，不能帶來(lái)足夠的榮耀。

要解決腦疾病的治療所需要的 10 到 100 的工作，常常這不是個(gè)人小實(shí)驗(yàn)室可以完成的，需要團(tuán)隊(duì)攻關(guān)，包括許多實(shí)驗(yàn)室，臨床醫(yī)生，企業(yè)研發(fā)人員一起合作，個(gè)人的貢獻(xiàn)就不容易顯現(xiàn)了。這就是為什么腦疾病的機(jī)理研究很多、發(fā)現(xiàn)的靶點(diǎn)很多，但是真正研發(fā)成功的治療藥物和手段極少。

但是在未來(lái)二十年內(nèi)，如果我們?nèi)匀唤鉀Q不了腦疾病、抑郁癥、老年癡呆等問(wèn)題，全世界各個(gè)社會(huì)的醫(yī)療系統(tǒng)都可能會(huì)崩潰。針對(duì)老年癡呆癥的基礎(chǔ)研究，已經(jīng)在歐美國(guó)家開(kāi)展了幾十年，但在病理研究上尚未取得共識(shí)，也缺乏較好的早期診斷和干預(yù)方法。

最近，有抗體藥上市，但只對(duì)輕癥有幫助，對(duì)重癥的效果仍然微乎其微。所以為了滿足當(dāng)今社會(huì)的需求和患者的需要，我們強(qiáng)調(diào)要走「實(shí)用主義」的道路，將基礎(chǔ)研究轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用，才能更好地解決社會(huì)大眾的健康問(wèn)題。

問(wèn)：生命科學(xué)領(lǐng)域的年輕科研學(xué)者在獨(dú)立擔(dān)任 PI 的早期階段會(huì)面臨很多困難，如遇到組建實(shí)驗(yàn)室、申請(qǐng)基金和培養(yǎng)學(xué)生等挑戰(zhàn)。您作為科研界的前輩，有沒(méi)有一些經(jīng)驗(yàn)和建議可以分享？

蒲慕明院士：我認(rèn)為目前，中國(guó)是全世界做基礎(chǔ)研究，尤其做腦科學(xué)研究最為理想的地方。因?yàn)槲磥?lái)中國(guó)會(huì)在腦科學(xué)研究中持續(xù)投入，腦健康、類腦智能、生物學(xué)前沿理解與大腦運(yùn)作機(jī)制等研究都是國(guó)家重點(diǎn)科學(xué)項(xiàng)目，因此年輕的科學(xué)家在中國(guó)得到資助的可能性要大于歐美國(guó)家。

其次，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，一個(gè)成功的科學(xué)家必然需要大膽探險(xiǎn)的冒險(xiǎn)精神。只做安全的小題目，不可能會(huì)取得大成就；如同出海釣魚(yú)一樣，如果目標(biāo)就是要釣大魚(yú)，那就要遠(yuǎn)赴深海、挑戰(zhàn)危險(xiǎn)的膽識(shí)，不釣到大魚(yú)就不返航的志氣。只有樹(shù)立堅(jiān)定的目標(biāo)并長(zhǎng)期持之以恒，才有可能在科學(xué)界做出更有創(chuàng)新性和突破性的成果，從而為社會(huì)做出重大貢獻(xiàn)。

問(wèn)：今年是中國(guó)神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)第十六屆年會(huì)，請(qǐng)問(wèn)您認(rèn)為應(yīng)該如何提高大會(huì)的學(xué)術(shù)影響力和國(guó)際化程度？

蒲慕明院士：中國(guó)神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)是世界增長(zhǎng)最快、速度最快的神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)，參加人數(shù)和學(xué)會(huì)會(huì)員呈現(xiàn)五年翻一番的景象。未來(lái)，我認(rèn)為學(xué)會(huì)應(yīng)秉承國(guó)際化視角，借鑒國(guó)際上同領(lǐng)域的學(xué)會(huì)經(jīng)驗(yàn)，如歐洲神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)、美國(guó)神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)及日本神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)，使用英語(yǔ)作為大會(huì)的官方交流語(yǔ)言。

當(dāng)然，這并不是崇洋媚外。因?yàn)樯窠?jīng)科學(xué)、生物科學(xué)的發(fā)展在未來(lái)數(shù)十年內(nèi)都會(huì)以英語(yǔ)為交流的主要語(yǔ)言，因此必須要用英語(yǔ)交流，才能可以更好地把中國(guó)研究成果與西方相融。其實(shí)，日本神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)早在十年前，就已規(guī)定將英語(yǔ)作為大會(huì)的官方交流語(yǔ)言。即使沒(méi)有外籍專家參加，也必須用英文交流，那么我認(rèn)為這樣可大大提升專家、學(xué)者間的交流的能力和深度，擴(kuò)大會(huì)議的學(xué)術(shù)影響力。

本屆中國(guó)神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)會(huì)議包含了第二屆中日韓神經(jīng)科學(xué)聯(lián)合會(huì)議，我們的目標(biāo)應(yīng)該是將中國(guó)神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)打造成與美國(guó)神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)、歐洲神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)齊名的三足鼎立狀態(tài)，代表了亞洲與歐洲、美洲在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域相等的國(guó)際科研地位，這是我們未來(lái)五年內(nèi)應(yīng)該為之努力的目標(biāo)與方向。

注：本文來(lái)自“丁香園”。

未來(lái)智能實(shí)驗(yàn)室的主要工作包括：建立AI智能系統(tǒng)智商評(píng)測(cè)體系，開(kāi)展世界人工智能智商評(píng)測(cè)；開(kāi)展互聯(lián)網(wǎng)（城市）大腦研究計(jì)劃，構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)（城市）大腦技術(shù)和企業(yè)圖譜，為提升企業(yè)，行業(yè)與城市的智能水平服務(wù)。每日推薦范圍未來(lái)科技發(fā)展趨勢(shì)的學(xué)習(xí)型文章。目前線上平臺(tái)已收藏上千篇精華前沿科技文章和報(bào)告。

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來(lái)自：天承辦公室 > 《013超級(jí)科學(xué)》

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