脑科学与人工智能-中国脑科学的“最后疆域”：从到1的新发现

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我们的科学研究应从实用出发，率先解决世界（尤其是第三世界国家）面临的重大问题。如传染病、慢性病、气候变迁、环境污染等，这会带来跟西方不一样的科学发展走向。

在某一领域的新技术没有突破之前，我们需要做“探险家”。探险总会看到新天地，新天地就是新领域，是从0到1的新发现，之后这些“探险家”就可以做“导游”，可以带着别人在这一领域做科研，并成长为新领域的领军科学家。

在非人灵长类动物基因编辑和克隆方面，中国以“黑马”的姿态领先，但要成为神经科学领域的领跑者，必须要有不断产生重大突破的持续创新力，要有更多科研无人区的“探险家”。

脑科学被看作自然科学研究的“最后疆域”。当前主要科技大国都高度重视脑科学研究，美国、欧盟国家、日本等国相继启动脑科学研究计划，并发起成立国际大脑联盟。

我国也有自己的脑科学计划，并在2016年将脑科学与类脑研究纳入科技创新2030-重大项目，抢占脑科学前沿研究制高点。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》明确提出，瞄准人工智能、量子信息、集成电路、生命健康、脑科学、生物育种、空天科技、深地深海等前沿领域，实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。

中科院院士、中科院脑科学与智能技术卓越创新中心学术主任蒲慕明是中国脑科学领域领军人物，他带领团队取得一系列开创性成果：在上海创建中科院神经科学研究所（下称神经所），构建出世界首个非人灵长类自闭症模型，参与筹划中国脑计划并发起全脑介观神经联接图谱国际大科学计划，诞生世界上第一个体细胞克隆猴、进一步巩固中国科学家在非人灵长类动物模型研制中的主导地位。

近日，蒲慕明接受《瞭望》新闻周刊专访，讲述中国在脑科学研究领域的战略布局。

从实用出发 是中国将来科学发展的重要方向

《瞭望》：中国脑计划是如何布局的？

蒲慕明：人脑因其复杂性被很多人称为是“内在的宇宙”，脑科学已成为科学前沿的必争之地。过去几年里，全世界掀起脑科学研究浪潮，欧美、日本都发起了国家脑科学计划，中国也有一个脑科学计划，并已形成非常明确的发展蓝图。

中国脑科学计划是一个“一体两翼”的结构。“一体”指研究脑认知的神经原理为基础，理解人类大脑认知功能是怎么来的。而想要理解人的大脑，必须知道它的结构，有什么样的规则，怎样处理信息，因此又需要在介观层面（有细胞分辨度）绘制全脑的神经联接图谱。

“两翼”指的是对脑科学基础研究的应用。其中一翼，是研发重大脑疾病的诊断和治疗方法。目前，不管是幼儿的自闭症，还是成年人的抑郁症、老年人的帕金森病和阿尔茨海默病，各种脑疾病的社会负担都非常沉重，而且绝大多数脑疾病尚没有有效治疗方法，亟需在诊断和治疗上有所突破。

另一翼则是如何利用脑科学研究来推动新一代人工智能技术的发展。现在的人工智能是专用人工智能，比如做人脸识别、语音识别等的人工智能，这些人工智能都只能做一种特定任务。但是我们人脑是通用的，人脑可以做各式各样的事情。所以我们要研发新一代人工智能，就要从脑科学得到启发，把专用人工智能变成通用人工智能，即类脑人工智能。

《瞭望》：为什么要从实用出发做脑科学？

蒲慕明：我们当初建立神经所的目的就是要打造一个基础研究的园区，科学家能够在这里自由探索。我们做了二十年，取得不错的成绩，也在国际一流学术期刊发表了一些论文，国际科学界也都知道上海有一个神经所。

但在过去十年，我的想法有了一些变化——我认为，在我们国家自由探索的科研是需要的，但是不够，我们的自由探索还要能够充分满足社会需求。

脑科学现在有很多社会任务，比如脑疾病就是我国乃至全球人口健康正面临的重大挑战。随着寿命越来越长，90岁以上的老年人越来越多，但其中三分之一的老人患有阿尔茨海默病，这给家庭、医疗系统等都造成很大负担，这些社会需求都是脑科学基础研究的出口。

所以我希望神经所也要做出对社会有贡献的成果，而不单是纯基础理论的探索。我们需要根据社会需求，适当调整我们的研究模式。

科学研究要从实用出发，这也是中国将来科学发展的重要方向。我认为，中国科学将来的发展方向不是跟西方并跑，也不是走同样的路。西方科学很发达，历年诺贝尔生理学或医学奖中大约三分之一是跟神经科学相关的，但是为什么重大脑疾病没有一个得到解决？在我看来，这是因为自由探索仅是做出了新发现，许多科学家并没有努力去针对社会需求作出直接贡献。

我们的科学研究应从实用出发，率先解决世界尤其是第三世界国家面临的重大问题。如传染病、慢性病、气候变迁、环境污染等，这也会带来跟西方不一样的科学发展走向。

建成世界科技创新强国 应该在一些领先科技领域主导一些国际大科学计划

《瞭望》：全脑介观神经联接图谱国际大科学计划是一个什么样的计划？

蒲慕明：无论是抑郁症、自闭症等脑疾病研究还是开发人工智能，都必须充分认识大脑。好比你要解析计算机的工作原理，一定要把里面的芯片和线路连接搞清楚，才能知道它是怎么处理信息的。

介观神经联接图谱是相对宏观脑图谱来说的。所谓宏观脑图谱，就是我们在医院里使用的、通过核磁成像解析大脑结构，能看到哪个脑区跟哪个脑区之间有神经束联接，但是核磁成像所看到的神经束包含了成千上万的神经纤维，我们分不清楚神经联接的走向以及细胞种类，所以很难在介观层面来理解大脑的工作原理。

介观神经联接图谱就是要在细胞层面把神经细胞的联接绘制出来，等于说我们要绘制大脑的地图。我们将使用最接近人类的非人灵长类动物模型，在单细胞分辨率上绘制具有神经元类型特异性的全脑联结图谱。

但这是一个非常宏大的计划，需要集中全球相关脑科学家共同攻关。经过长期酝酿，我和中科院院士、海南大学校长骆清铭共同发起全脑介观神经联接图谱国际大科学计划。这一大科学计划面向世界科学前沿，为解析高级认知功能的神经环路原理提供必要的支撑；面向人民生命健康，为重大脑疾病的诊断和治疗提供精确的神经环路靶点；面向经济主战场，为类脑计算和脑机智能技术提供创新架构和模拟的基础。

2020年9月，我们在上海召开这一大科学计划的国内前期工作启动会，明确了该计划的推进路径，宣布中国工作组的成立，并就该计划的具体实施思路和举措进行研讨。我们将依托上海市脑科学与类脑研究中心和松江G60脑智科创基地，采取联合攻关、逐步推进的方式实施，积极吸引国际团队开展合作。力争在2025年完成小鼠、2035年完成猕猴的全脑介观神经联接图谱绘制。

《瞭望》：我国为何能发起这样一个国际大科学计划？

蒲慕明：国际大科学计划发起方必须是一个在该领域科技实力领先的国家，其他国家科学家也愿意参与、合作完成这一大科学计划。此前我国已经参与了一些国际大科学计划，比如说国际热核聚变实验堆（ITER）计划。

我国要想在2050年建成世界科技创新强国，应该在一些领先科技领域主导一些国际大科学计划。在脑科学研究领域，虽然我们体量不大，但我们现在的大脑神经联接图谱绘制技术已是国际领先，做脑图谱的时候要通过基因操作标记这些神经元，这也是我国的优势领域。

我们还有世界领先的基因编辑猴和克隆猴技术。以前很多药物研发是以小鼠作为动物模型的，但在脑疾病的药物研发中，人类大脑跟小鼠大脑差别很大，在小鼠模型上花费巨大资源筛选到的候选药物用在病人身上大都无效或有不可接受的副作用。

非人灵长类动物可能是研究人类脑疾病的最优模型，我国在该领域具有明显优势。2018年末脑科学与人工智能，世界首个体细胞克隆猴“中中”和其妹妹“华华”的诞生，实现了我国在非人灵长类动物研究领域由国际“并跑”到“领跑”的转变；一年后，首批生物节律紊乱体细胞克隆猴面世，开启了批量化、标准化创建疾病克隆猴模型的新时代。

体细胞克隆猴以及基于体细胞克隆猴的疾病模型的创建，好处在于猴的基因背景一样，在做药物筛选时不会受到遗传背景的干扰，这将有效缩短药物研发周期，提高药物研发成功率，使我国率先发展出基于非人灵长类疾病动物模型的全新医药研发产业链，促进针对阿尔茨海默病、自闭症等脑疾病，以及免疫缺陷、肿瘤、代谢性疾病的新药研发进程。

我国拥有基因编辑猴与克隆猴技术，将率先开启以猕猴作为实验动物模型的时代，这一突破也真正实现了我国在生命科学特定领域的领先地位，实际上这也是我们能够发起这一国际大科学计划的重要支撑。

成为领跑者 就要有更多科研无人区的“探险家”

《瞭望》：你曾说在开拓到科研无人区的时候，要做“探险家”和“导游”，而不是做“游客”。怎么理解？

蒲慕明：在某一领域的新技术没有突破之前，我们需要做“探险家”。探险总会看到新天地，新天地就是新领域，是从0到1的新发现，之后这些“探险家”就可以做“导游”了，可以带着别人在这一领域做科研，并成长为新领域的领军科学家。目前脑科学与人工智能，很多科学领域的“导游”都是国外科学家，他们带着我们做某些领域的工作，我们都是“游客”。

在非人灵长类动物基因编辑和克隆方面，中国以“黑马”的姿态领先，但要成为神经科学领域的领跑者，必须要有不断产生重大突破的持续创新力，要有更多科研无人区的“探险家”，做出更多创新的东西，争取当上“导游”。

我们要有“探险家”。探险不见得能成功，但是一定要投入、要坚持，要有冒险的胆识。探险常常是年轻人做的，他们初生牛犊不怕虎，有冲劲。在我们的团队中，可以发现很多年轻面孔。

神经所在培养年轻科学家方面进行了一些探索，主要是给年轻人创造良好环境，让他们能够安心科研。此前，一个博士生从毕业到成为研究员，每一个晋升都要有评审，我们打破条条框框，不看是否能马上出论文。只要科研人员努力去探险，不管成功失败我们都要保证他们有发展前途。

《瞭望》：你对年轻科研人员成长有何建议？

蒲慕明：现在很多年轻人都说干事创业要遵循自己的兴趣，但兴趣是怎么来的？通常就是因为你在做第一件事时获得成功。之后，兴趣越来越高，也建立了信心，就越来越肯钻研并为之付出。

科研领域也是同样道理。你要真正对科研有兴趣，兴趣来源是你要做成功、要有成就。所以，早期成就对年轻人很重要。这个早期成就，并不是说第一步就要达到多大成就，而是说做科研一定要专注，要尽自己最大能力把起步的第一件科研工作做成功，不轻易放弃。