浦 江 创 新 论 坛 研 究 报 告 (2015 年 第 6 期, 总 第 56 期 ) 上 海 浦 江 创 新 论 坛 中 心 2015 年 11 月 13 日 2015 年 浦 江 创 新 论 坛 专 题 简 报 之 六 : 脑 科 学 与 人 工 智 能 深 度 融 合, 引 领 新 的 技 术 革 命 1
编 者 按 :2015 浦 江 创 新 论 坛 未 来 ( 科 学 ) 分 论 坛 上, 来 自 国 内 外 的 知 名 专 家 和 产 业 界 精 英 1 以 脑 科 学 与 人 工 智 能 为 主 题, 共 同 探 讨 了 人 工 智 能 的 最 新 进 展 面 临 的 问 题 和 未 来 的 发 展 方 向 本 期 简 报 基 于 论 坛 嘉 宾 报 告 整 理 而 成 供 参 考 1 嘉 宾 包 括 : 中 国 科 学 院 院 士 复 旦 大 学 校 长 许 宁 生, 瑞 士 洛 桑 联 邦 高 等 理 工 学 院 教 授 人 类 脑 计 划 欧 盟 神 经 信 息 学 执 行 主 任 Sean Hill, 中 科 院 院 士 中 科 院 上 海 生 命 科 学 研 究 院 神 经 科 学 研 究 所 研 究 员 郭 爱 克, 华 中 科 技 大 学 副 校 长 骆 清 铭, 微 软 美 国 研 究 院 深 度 学 习 技 术 中 心 主 任 首 席 研 究 员 邓 立, 上 海 纽 约 大 学 副 校 长 神 经 科 学 教 授 汪 小 京, 华 大 基 因 董 事 合 伙 人 碳 元 科 技 创 始 人 王 俊, 复 旦 大 学 类 脑 人 工 智 能 科 学 与 技 术 研 究 院 院 长 首 席 科 学 家 冯 建 峰, 美 国 乔 治 亚 理 工 学 院 及 埃 默 瑞 大 学 生 物 医 学 工 程 讲 座 教 授 生 物 医 学 影 像 中 心 主 任 胡 小 平, 华 盛 顿 大 学 电 子 工 程 系 终 身 教 授 复 旦 大 学 教 授 类 脑 芯 片 专 家 史 传 进, 上 海 联 影 医 疗 科 技 有 限 公 司 研 究 院 首 席 执 行 官 陈 群, 上 海 交 通 大 学 医 学 院 附 属 精 神 卫 生 中 心 院 长 徐 一 峰, 法 国 蒙 彼 利 埃 大 学 教 授 David Waxman 2
2015 年 浦 江 创 新 论 坛 专 题 简 报 之 六 脑 科 学 与 人 工 智 能 深 度 融 合, 引 领 新 的 技 术 革 命 脑 科 学 与 人 工 智 能 是 当 前 国 际 科 技 最 前 沿 的 热 点 领 域 近 年 来, 根 植 于 脑 科 学 的 人 工 智 能 的 研 发 取 得 突 破 性 进 展, 神 经 科 学 家 信 息 科 学 家 和 产 业 界 的 精 英 们 跨 界 联 手, 深 度 融 合, 引 发 了 新 的 科 技 革 命 和 产 业 革 命, 在 可 预 见 的 未 来 将 深 刻 地 影 响 人 类 的 思 维 范 式 和 生 活 方 式, 成 为 人 类 认 识 世 界 的 全 新 视 角 一 人 脑 计 划 成 为 各 国 研 究 和 角 逐 的 热 点 目 前 信 息 通 信 技 术 和 生 物 学 的 融 合 已 经 到 达 了 一 个 奇 点 它 可 以 将 我 们 一 直 梦 寐 以 求 的 掌 握 人 类 大 脑 变 为 现 实 脑 科 学 与 智 能 技 术 的 融 合, 将 极 大 地 推 动 类 脑 智 能 研 究 的 突 破 和 发 展, 引 领 未 来 世 界 人 工 智 能 的 发 展, 重 塑 国 家 的 工 业 军 事 服 务 业 等 行 业 格 局, 成 为 国 家 核 心 竞 争 力 的 重 要 体 现 欧 盟 和 美 国 在 2013 年 分 别 启 动 了 10 亿 欧 元 和 45 亿 美 元 的 脑 计 划 人 类 脑 计 划 欧 盟 神 经 信 息 学 执 行 主 任 Sean Hill 较 为 系 统 地 介 绍 了 欧 洲 人 类 脑 计 划 : 全 球 性 的 合 作 网 络 该 项 目 的 目 标 是 建 立 未 来 神 经 科 学 医 学 和 计 算 所 需 的 全 新 信 息 和 计 算 技 术 的 基 础, 总 结 现 有 关 于 人 脑 的 一 切 知 识, 并 通 过 在 超 级 计 算 机 上 建 模 和 仿 真 重 建 人 脑, 直 到 其 各 个 细 节 对 大 规 模 数 据 资 源 的 需 求 和 跨 领 域 的 研 究 决 定 了 该 项 目 需 要 在 全 球 范 围 内 一 个 开 放 的 背 景 下 进 行 合 作 事 实 上, 该 计 划 凝 聚 了 来 自 欧 洲 亚 洲 以 及 美 国 神 经 认 知 学 医 学 和 计 算 科 学 领 域 的 400 多 名 研 究 者 和 112 个 研 究 院 的 力 量 该 计 划 声 称, 将 获 得 对 人 脑 及 其 疾 患 的 全 新 认 识, 并 且 开 发 全 新 的 计 算 技 术 和 机 器 人 技 术, 成 为 全 球 范 围 内 最 重 要 的 人 类 大 脑 研 究 项 目 3
聚 焦 重 点 领 域 第 一, 人 脑 计 划 的 核 心 是 信 息 和 计 算 技 术 这 一 计 划 将 研 发 神 经 信 息 学 脑 仿 真 和 超 级 计 算 的 信 息 通 信 技 术 平 台 ; 第 二, 全 新 的 医 学 信 息 学 平 台 将 把 全 世 界 的 临 床 数 据 汇 集 起 来, 使 医 学 研 究 人 员 得 以 从 中 提 取 有 价 值 的 临 床 信 息, 并 与 有 关 疾 病 的 计 算 机 模 型 进 行 结 合 ; 第 三, 仿 神 经 计 算 平 台 和 神 经 机 器 人 (neurorobotics) 平 台 根 据 脑 的 构 筑 和 回 路 研 发 新 型 的 计 算 系 统 和 机 器 人 除 了 上 述 三 大 方 面 之 外, 人 脑 计 划 还 有 一 个 伦 理 和 社 会 子 项 目, 研 究 该 项 目 可 能 带 来 的 伦 理 和 社 会 后 果 长 期 持 续 的 资 金 支 持 2013 年 欧 盟 人 脑 计 划 入 选 欧 盟 未 来 旗 舰 技 术 项 目 后, 十 年 内 将 获 得 10 亿 欧 元 的 资 金 支 持 上 升 期 : 两 年 半, 将 专 注 于 信 息 通 信 技 术 平 台 初 始 版 本 的 建 立, 并 为 该 平 台 收 集 筛 选 过 的 战 略 数 据 运 营 期 : 四 年 半, 项 目 会 加 强 战 略 数 据 的 收 集 以 及 平 台 新 功 能 的 补 充, 同 时 也 会 积 极 展 示 该 平 台 在 神 经 认 知 学 的 基 础 研 究 医 疗 应 用 和 未 来 计 算 技 术 方 面 的 重 大 价 值 稳 定 期 : 最 后 三 年, 项 目 会 继 续 上 个 阶 段 的 工 作 并 努 力 实 现 自 负 盈 亏 让 这 个 平 台 上 创 造 出 来 的 功 能 和 知 识 成 为 欧 洲 科 学 研 究 和 产 业 发 展 的 永 久 性 资 产 二 人 工 智 能 的 发 展 进 入 关 键 阶 段 随 着 脑 认 知 和 神 经 科 学 的 发 展, 国 内 外 学 术 界 都 已 经 意 识 到, 智 能 技 术 可 以 从 脑 科 学 和 神 经 科 学 获 得 启 发, 发 展 新 的 理 论 与 方 法, 提 高 机 器 的 智 能 水 平 基 于 对 人 脑 信 息 处 理 机 制 及 人 工 智 能 的 研 究, 将 可 能 发 展 出 一 套 类 脑 智 能 计 算 理 论 与 技 术, 引 领 未 来 信 息 技 术 向 智 能 化 的 方 向 迈 进 脑 科 学 研 究 是 人 工 智 能 技 术 取 得 突 破 的 前 提 中 科 院 院 士 中 科 院 上 海 生 命 科 学 研 究 院 神 经 科 学 研 究 所 研 究 员 郭 爱 克 认 为, 现 在 我 们 处 在 人 工 智 能 发 展 的 关 键 阶 段, 类 脑 智 能 类 脑 芯 片 脑 机 结 合 深 4
度 学 习 算 法 大 规 模 神 经 网 络 建 模 等 如 雨 后 春 笋, 发 展 迅 猛 但 人 类 对 脑 的 认 识 还 很 浮 浅 人 工 智 能 向 人 脑 的 学 习 还 不 够, 这 是 人 工 智 能 技 术 一 直 没 有 实 现 根 本 性 突 破 的 主 要 原 因 只 有 清 晰 地 了 解 大 脑 是 怎 样 运 作 的, 才 有 可 能 设 计 出 一 台 机 器, 做 人 类 大 脑 能 做 的 事 情 微 软 美 国 研 究 院 深 度 学 习 技 术 中 心 主 任 首 席 研 究 员 邓 立 指 出, 人 工 智 能 的 很 多 应 用 技 术 都 根 植 于 大 脑 神 经 系 统 的 研 究 比 如 深 度 学 习 就 是 受 到 脑 神 经 研 究 启 发 而 产 生 的, 通 过 模 拟 人 脑 进 行 分 析 学 习 的 机 制 来 解 释 图 像 声 音 和 文 本, 正 是 因 为 掌 握 神 经 的 深 度 学 习 技 术, 才 大 幅 降 低 了 语 音 识 别 的 错 误 率 脑 功 能 联 结 图 谱 研 究 已 经 取 得 重 要 进 展 郭 爱 克 提 出, 脑 功 能 联 结 图 谱 研 究 是 脑 科 学 的 战 略 制 高 点, 是 探 索 脑 工 作 原 理 揭 示 脑 疾 病 发 生 机 制 发 展 脑 式 计 算 的 必 由 之 路, 脑 科 学 极 有 可 能 在 这 个 方 向 上 取 得 重 大 突 破 2012 年 中 科 院 启 动 了 一 个 先 导 项 目, 即 脑 功 能 连 接 图 谱 计 划, 对 特 定 脑 功 能 的 神 经 联 结 通 路 和 网 络 结 构 进 行 解 析 和 模 拟, 包 括 突 触 层 面 神 经 元 环 路 层 面, 结 构 和 功 能 网 络 层 面, 目 前 该 项 目 已 经 获 得 实 质 性 的 进 展 华 中 科 技 大 学 副 校 长 骆 清 铭 认 为, 脑 组 织 染 色 后 的 光 学 成 像 技 术 是 绘 制 大 脑 连 接 图 最 新 最 有 效 的 方 法, 通 过 特 殊 的 基 因 工 程 手 段, 将 萦 光 蛋 白 注 入 到 小 鼠 脑 内, 观 察 此 基 因 的 活 动 路 线, 就 好 比 是 在 黑 夜 里 观 察 萤 火 虫 的 飞 行 轨 迹, 从 而 可 以 成 功 地 建 立 大 脑 神 经 网 络 的 详 尽 图 表 大 数 据 为 人 工 智 能 的 大 规 模 应 用 提 供 技 术 支 撑 复 旦 大 学 类 脑 人 工 智 能 科 学 与 技 术 研 究 院 院 长 首 席 科 学 家 冯 建 峰 提 出, 随 着 科 技 的 进 步, 脑 科 学 和 人 工 智 能 研 究 方 面 将 积 累 越 来 越 多 的 海 量 数 据, 大 数 据 和 脑 科 学 的 结 合 将 给 人 脑 科 学 和 人 工 智 能 研 究 带 来 革 命 性 影 响 第 一, 大 数 据 使 我 们 避 免 了 瞎 子 摸 象 的 问 题, 使 得 人 脑 和 人 工 智 能 研 究 更 能 形 成 整 体 视 角 ; 第 二, 大 数 据 提 供 非 常 有 力 的 分 析 工 具, 比 如 大 5
数 据 把 各 个 多 尺 度 数 据 整 合 起 来, 通 过 相 关 性 分 析 因 果 分 析, 找 到 一 些 规 律, 推 动 人 工 智 能 的 发 展 邓 立 也 提 出, 近 几 十 年 来 人 工 智 能 的 快 速 发 展 具 体 体 现 在 一 些 智 能 算 法 上, 如 深 度 学 习 的 成 功 应 用, 深 度 学 习 的 成 功 秘 诀 在 于 构 建 了 一 个 大 型 数 据 库 以 及 大 规 模 计 算 能 力 的 提 高, 由 于 这 两 点, 使 得 深 度 学 习 在 人 脸 识 别 语 音 识 别 上 的 精 度 甚 至 超 过 了 人 类, 现 在 微 软 谷 歌 百 度 的 语 音 识 别 错 误 率 降 到 了 4.8%, 已 经 低 于 人 类 的 5% 美 国 乔 治 亚 理 工 学 院 及 埃 默 瑞 大 学 生 物 医 学 工 程 讲 座 教 授 生 物 医 学 影 像 中 心 主 任 胡 小 平 教 授 提 出, 从 成 像 的 角 度 看, 如 何 将 不 同 渠 道 采 集 的 数 据 连 接 在 一 起, 以 及 如 何 将 通 过 不 同 方 法 测 量 的 东 西 连 起 来, 是 非 常 重 要 的 问 题 三 未 来 发 展 的 建 议 与 会 专 家 在 探 讨 了 脑 科 学 和 人 工 智 能 领 域 的 技 术 问 题 之 后, 还 对 下 一 步 如 何 更 好 地 开 展 研 究, 提 出 了 不 少 建 设 性 的 意 见 一 是 聚 焦 重 点 领 域, 实 施 上 海 人 脑 计 划 冯 建 峰 提 出, 上 海 脑 科 学 应 该 从 湿 软 硬 用 四 个 方 面 发 展, 湿 是 关 于 神 经 元, 软 主 要 是 发 展 智 能 算 法, 硬 指 与 可 穿 戴 设 备 芯 片 相 结 合, 用 指 可 以 用 到 各 行 各 业 他 介 绍 到, 经 过 一 年 多 的 讨 论 制 定 和 完 善, 上 海 脑 科 学 总 体 规 划 于 今 年 3 月 开 始 实 施, 目 前 已 经 着 手 推 进 基 于 脑 信 息 处 理 的 深 度 神 经 网 络 和 智 能 系 统 研 究 的 重 大 项 目 二 是 打 破 学 科 壁 垒, 加 强 跨 学 科 的 合 作 上 海 纽 约 大 学 副 校 长 神 经 科 学 教 授 汪 小 京 认 为, 脑 科 学 和 人 工 智 能 研 究 跨 多 个 学 科 领 域, 但 从 目 前 的 状 况 来 看, 尽 管 经 过 20 多 年 的 研 究, 绝 大 部 分 实 验 和 理 论 仅 局 限 于 考 虑 局 部 的 脑 区 大 脑 是 由 很 多 层 次 和 反 馈 连 接 的 复 杂 动 力 学 系 统, 神 经 连 接 线 如 果 加 起 来, 大 概 有 10 万 英 里 长, 差 不 多 地 球 到 月 亮 的 一 半 距 离, 其 中 80% 以 上 是 反 馈 元 件 如 此 复 杂 的 动 态 系 6
统, 需 要 脑 科 学 的 不 同 领 域 方 向 一 起 研 究, 才 能 完 整 地 理 解 大 脑 是 如 何 运 转 的 此 外, 为 了 推 动 理 论 和 数 据 分 析 的 发 展, 必 须 加 强 来 自 多 学 科 的 实 验 学 家 和 理 论 学 家 的 合 作, 如 统 计 学 物 理 学 数 学 工 程 以 及 信 息 科 学 等 上 海 交 通 大 学 医 学 院 附 属 精 神 卫 生 中 心 院 长 徐 一 峰 提 出, 除 了 生 物 学 因 素 之 外, 社 会 心 理 等 因 素 都 可 能 成 为 精 神 医 学 的 基 础, 按 照 白 宫 网 站 上 的 说 法, 精 神 医 学 是 在 正 确 的 时 间 对 正 确 的 人 用 正 确 的 治 疗 方 法, 这 就 需 要 有 海 量 的 数 据 和 庞 大 的 分 析 但 是 由 于 数 据 过 于 庞 大, 用 任 何 一 种 方 法 做 任 何 一 种 简 单 的 分 析 都 很 难 完 成, 因 此 医 生 和 科 学 家 可 以 共 同 合 作, 在 这 方 面 实 现 大 的 进 展 三 是 加 强 信 息 交 流, 实 现 数 据 的 互 通 共 享 华 大 基 因 董 事 合 伙 人 碳 元 科 技 创 始 人 王 俊 认 为, 大 数 据 最 重 要 的 就 是 分 享, 脑 科 学 基 因 研 究 等 产 生 了 各 种 尺 度 不 同 水 平 的 数 据, 这 些 数 据 不 可 能 由 一 家 公 司 一 个 机 构 收 集, 如 果 不 共 享 不 分 享, 这 些 都 只 是 片 段 数 据, 无 法 真 正 发 挥 作 用, 必 须 建 立 一 个 共 享 分 享 的 平 台 有 的 人 愿 意 把 数 据 共 享, 有 的 人 不 愿 意 把 数 据 共 享, 有 的 人 愿 意 有 条 件 地 共 享, 因 此, 需 要 建 立 一 个 合 作 的 机 制 冯 建 峰 提 出, 关 于 数 据 共 享 的 问 题, 美 国 现 在 已 经 开 始 了 非 常 庞 大 的 工 程, 把 多 尺 度 数 据 和 多 中 心 数 据 整 合 起 来 一 旦 做 成, 将 会 带 来 不 可 想 象 的 结 果 国 内 也 应 该 着 手 开 展 类 似 的 数 据 整 合 工 程 四 是 加 强 人 才 培 养, 充 实 脑 科 学 研 究 的 后 备 军 华 盛 顿 大 学 电 子 工 程 系 终 身 教 授 复 旦 大 学 教 授 类 脑 芯 片 专 家 史 传 进 认 为, 创 新 是 年 轻 人 做 的 事, 国 家 应 该 在 培 养 人 才 方 面 有 所 作 为, 让 年 轻 人 赶 快 成 长 起 来, 不 要 失 去 创 新 的 机 会 汪 小 京 介 绍 到, 美 国 理 论 和 计 算 神 经 科 学 起 源 于 20 年 前, 建 立 了 5 个 中 心, 后 来 发 展 成 大 概 10 个 20 多 年 来, 这 10 多 个 中 心 吸 引 了 很 多 物 理 数 学 工 程 等 领 域 来 的 年 轻 人, 并 且 把 他 们 培 养 成 了 这 个 领 域 的 精 英, 这 个 模 式 在 欧 洲 以 色 7
列 也 很 成 功 现 在 国 内 迫 切 需 要 建 立 这 种 类 似 的 平 台,2010 年 开 始 在 国 内 建 立 了 一 个 计 算 认 知 神 经 科 学 的 高 级 暑 期 班, 这 个 暑 期 班 的 重 点 就 是 认 知 和 计 算,5 年 来 已 经 培 养 了 一 批 年 轻 人, 也 吸 引 了 越 来 越 多 的 人 才 国 内 在 这 方 面 需 要 有 一 定 的 支 持, 建 立 一 种 机 制 真 正 吸 引 年 轻 人 进 入 这 个 领 域 本 文 由 上 海 科 技 发 展 研 究 中 心 供 稿, 由 汤 琦 杨 帆 整 理 8
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