超級(jí)計(jì)算機(jī)復(fù)制人類大腦
——記神經(jīng)學(xué)家亨利·馬克拉姆團(tuán)隊(duì)的人腦工程構(gòu)想

方陵生/編譯

超級(jí)計(jì)算機(jī)復(fù)制人類大腦
——記神經(jīng)學(xué)家亨利·馬克拉姆團(tuán)隊(duì)的人腦工程構(gòu)想

方陵生/編譯

馬克拉姆團(tuán)隊(duì)意欲在2018年之前開(kāi)發(fā)出具有意識(shí)和智慧的人造大腦

● 神經(jīng)學(xué)家亨利·馬克拉姆堅(jiān)稱，如果神經(jīng)科學(xué)能按他設(shè)計(jì)的方向發(fā)展，他的 “人腦計(jì)劃”可以模擬人類大腦全部860億個(gè)神經(jīng)元，以及將這些神經(jīng)元連接起來(lái)的100萬(wàn)億個(gè)神經(jīng)突觸的功能，屆時(shí)可建成一個(gè)“即插即用”的大腦：可以把它拆分找出腦部疾病的原因，也可以結(jié)合機(jī)器人技術(shù)開(kāi)發(fā)一系列全新的人工智能技術(shù)，甚至還可以戴上一副虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡以體驗(yàn)“另類大腦”的神奇。

即便按TED（即技術(shù)、娛樂(lè)與設(shè)計(jì)）會(huì)議的標(biāo)準(zhǔn)，出生于南非的以色列神經(jīng)學(xué)家亨利·馬克拉姆（Henry Markram）的2009演講算是一場(chǎng)心靈上的盛宴。走上牛津劇場(chǎng)講臺(tái)的他宣布了一項(xiàng)計(jì)劃：十年之內(nèi)推出有充分感知能力的全息技術(shù)，創(chuàng)建有自我感知能力的人工智能，并將通過(guò)嘗試在超級(jí)計(jì)算機(jī)上模擬建立完整的人類大腦模型——從神經(jīng)突觸到大腦兩半球——來(lái)實(shí)現(xiàn)他雄心勃勃的計(jì)劃。

馬克拉姆認(rèn)為，目前已經(jīng)具備了實(shí)現(xiàn)人工智能夢(mèng)想的技術(shù)條件，日益復(fù)雜和先進(jìn)的計(jì)算機(jī)足以應(yīng)對(duì)人類大腦模擬的大規(guī)模數(shù)據(jù)處理問(wèn)題。在過(guò)去幾十年里，由于馬克拉姆的堅(jiān)持，他獲得了生物學(xué)、神經(jīng)科學(xué)和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域內(nèi)一些重要人物的重視，包括諾貝爾獎(jiǎng)獲得者、神經(jīng)學(xué)家托爾斯藤·威塞爾（Torsten Wiesel）和太陽(yáng)微系統(tǒng)公司的創(chuàng)始人之一安迪·貝托謝姆（Andy Bechtolsheim）等，他們認(rèn)為馬克拉姆計(jì)劃的重要性無(wú)可置疑，盡管他們也覺(jué)得他的一些終極目標(biāo)有些不切實(shí)際。

然而，并不是所有人都像他一樣樂(lè)觀?！坝刑嗟氖虑槲覀冞€不了解，”加州理工學(xué)院教授、西雅圖艾倫腦科學(xué)研究所首席科學(xué)家克里斯托弗·科赫（Christof Koch）說(shuō)道，“蛔蟲(chóng)只有302個(gè)神經(jīng)元，但我們?nèi)匀徊恢肋@些神經(jīng)元是如何工作的?！?/p>

助力：十億歐元“復(fù)制”人類意識(shí)

在瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院，馬克拉姆與一個(gè)由15名博士后組成的研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了首次嘗試——模擬老鼠新大腦皮層部分的行為 （百萬(wàn)神經(jīng)元）——從老鼠的單個(gè)基因表達(dá)到大腦的構(gòu)建原理，開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)全新的領(lǐng)域。這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)不僅在同行評(píng)審期刊上發(fā)表他們的研究數(shù)據(jù)，同時(shí)還將建成的數(shù)據(jù)集成模型在IBM的“藍(lán)色基因”超級(jí)計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬。

問(wèn)題是，這些成果能否得以擴(kuò)展？馬克拉姆能否構(gòu)建出老鼠大腦的其余部分？且不說(shuō)更為復(fù)雜的人類大腦。沒(méi)有人知道，模擬人類大腦的模型能否表現(xiàn)得像真正的大腦一樣，是否能夠像人類一樣思考？盡管馬克拉姆雄心萬(wàn)丈，但他也不能回答這個(gè)問(wèn)題。“唯一找出答案的方法就是構(gòu)建這樣一個(gè)人工大腦，”他說(shuō)，“而構(gòu)建人工大腦本身就是一個(gè)很了不起的生物發(fā)現(xiàn)過(guò)程。”

人腦計(jì)劃工程浩大，僅靠一個(gè)實(shí)驗(yàn)室是無(wú)法完成的。根據(jù)馬克拉姆的設(shè)想，需要6 000名研究人員的數(shù)據(jù)匯集進(jìn)入他的模型，而他將承擔(dān)未來(lái)學(xué)家的角色，提出對(duì)于大多數(shù)科學(xué)家來(lái)說(shuō)幾乎不可能實(shí)現(xiàn)的有價(jià)值的目標(biāo)。神經(jīng)學(xué)家可以花上一生精力去研究單個(gè)的細(xì)胞或分子，馬克拉姆將給予他們機(jī)會(huì)，然后將他們的成果匯集起來(lái)，去完成更大的研究目標(biāo)。如今，馬克拉姆已經(jīng)擁有實(shí)現(xiàn)這一宏偉目標(biāo)的龐大資金實(shí)力，今年1月28日，歐盟委員會(huì)給他提供了10億歐元（相當(dāng)于13億美元）的研究資金。

幾十年來(lái)，神經(jīng)學(xué)家和計(jì)算機(jī)科學(xué)家對(duì)計(jì)算機(jī)大腦能否被賦予人類智能一直存有爭(zhēng)議。如今，這已經(jīng)不再是一場(chǎng)假設(shè)性的辯論了，馬克拉姆正在構(gòu)建這樣的人工智能大腦。他能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)制人類意識(shí)的目標(biāo)嗎？歐盟為此已經(jīng)投下了10億歐元的賭注。

過(guò)去一個(gè)世紀(jì)里，大腦研究取得了許多重大進(jìn)展，但仍然沒(méi)有一個(gè)可以解釋整個(gè)大腦運(yùn)行機(jī)制的統(tǒng)一理論。我們知道，大腦是一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)各種化學(xué)物質(zhì)發(fā)送生物電信號(hào)，某些足量的化學(xué)物質(zhì)組合（被稱為神經(jīng)遞質(zhì)）激發(fā)神經(jīng)元產(chǎn)生生物電信號(hào)，通過(guò)被稱為神經(jīng)軸突的通道（軸突端部的神經(jīng)突觸是與另一個(gè)神經(jīng)元的交匯點(diǎn)）產(chǎn)生強(qiáng)烈的生物電活動(dòng)，致使突觸釋放大量神經(jīng)遞質(zhì)，打開(kāi)或關(guān)閉離子通道，對(duì)周?chē)纳窠?jīng)元產(chǎn)生影響。

馬克拉姆模擬整個(gè)大腦的宏偉藍(lán)圖需要強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)能力。這個(gè)計(jì)劃中的第一個(gè)藍(lán)色基因超級(jí)計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大能力模擬出了鼠腦神經(jīng)的一個(gè)皮層單元（它的整個(gè)大腦相當(dāng)于10萬(wàn)個(gè)皮層單元），而人腦計(jì)劃最終將需要的是天文數(shù)字的計(jì)算機(jī)內(nèi)存和計(jì)算機(jī)速度，至少100千萬(wàn)億（petabytes）字節(jié)的存儲(chǔ)能力，并實(shí)現(xiàn)每秒100萬(wàn)萬(wàn)億次（Exaflop）的計(jì)算速度，才有可能實(shí)現(xiàn)這樣的大腦模擬

互補(bǔ)：收集數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)集成

古埃及外科醫(yī)生認(rèn)為，大腦是“頭骨的精髓”；約1 500年后，亞里士多德提出，大腦相當(dāng)于一個(gè)散熱器，用以冷卻“熾熱和沸騰”的心。自那以后，神經(jīng)科學(xué)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但相對(duì)于未知部分，我們對(duì)大腦的了解仍然非常微不足道。

在最簡(jiǎn)單的層面上，我們可以將大腦的這種機(jī)制與電腦進(jìn)行比較，突觸大致相當(dāng)于某個(gè)電路的邏輯門(mén)，而軸突就是輸電線，輸入組合決定輸出，線路變化決定記憶存儲(chǔ)，激發(fā)模式?jīng)Q定行為方式。然而，當(dāng)科學(xué)家對(duì)大腦系統(tǒng)更進(jìn)一步深入研究后發(fā)現(xiàn)，這樣的推演似乎與古埃及的“頭骨精髓”論一樣，過(guò)于簡(jiǎn)單化了。

現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)，大腦里有幾十種不同的神經(jīng)遞質(zhì) （如多巴胺和復(fù)合胺），還有接收它們的神經(jīng)受體以及激發(fā)神經(jīng)元活動(dòng)的神經(jīng)突觸。神經(jīng)學(xué)家為此嘗試在分子生物學(xué)水平上來(lái)描述和預(yù)測(cè)神經(jīng)遞質(zhì)在某個(gè)特定時(shí)間的活動(dòng)，包括通過(guò)功能性磁共振成像來(lái)觀察大腦活動(dòng) （大腦掃描），以跟蹤人們?cè)谟^看球賽時(shí)處于興奮狀態(tài)時(shí)大腦的活躍部分。

近年來(lái)神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的兩項(xiàng)重大進(jìn)展是，“艾倫大腦圖譜”計(jì)劃和美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）資助的人類連接組項(xiàng)目，它們?cè)噲D從上述兩個(gè)方面來(lái)解釋整個(gè)大腦活動(dòng)：前者嘗試找出特定基因與人類和老鼠大腦特定結(jié)構(gòu)和區(qū)域之間的聯(lián)系，后者則利用非侵入性的成像技術(shù)顯示人類大腦生物線路的分布和連接情況。

今年4月，奧巴馬總統(tǒng)宣布了一項(xiàng)大腦活動(dòng)圖譜研究計(jì)劃，承諾在2014年撥款1億美元。與研究靜態(tài)大腦的人類連接組項(xiàng)目不同，計(jì)劃中的大腦活動(dòng)圖譜研究將實(shí)時(shí)顯示大腦生物電路活動(dòng)情況。而在馬克拉姆看來(lái)，大腦活動(dòng)圖譜計(jì)劃可以為他的計(jì)劃準(zhǔn)備數(shù)據(jù)?！按竽X活動(dòng)圖譜等項(xiàng)目主要是生成更多的數(shù)據(jù)，”他說(shuō)道，“而人腦項(xiàng)目則是數(shù)據(jù)集成的工作?！?/p>

身材高大的馬克拉姆留著一頭獨(dú)特的凌亂頭發(fā)，他的辦公室除了一臺(tái)低價(jià)版筆記型麥金塔電腦之外，沒(méi)有更多顯示他個(gè)人風(fēng)格的地方。坐在辦公桌后面，馬克拉姆每天的大部分時(shí)間都在與管理人員、技術(shù)人員或他的合作者交談（他的生物實(shí)驗(yàn)室就在附近）?！拔蚁矚g做實(shí)驗(yàn)，”曾在以色列工作十多年的馬克拉姆說(shuō)道，“并很快會(huì)發(fā)現(xiàn)如何做才更有效率?！彼J(rèn)為一旦完成了數(shù)據(jù)收集工作，許多實(shí)驗(yàn)都可以外包或自動(dòng)進(jìn)行。

志向：緣于孩提時(shí)代的興趣

理解大腦是驅(qū)使馬克拉姆追求這一目標(biāo)的動(dòng)力。自13歲時(shí)，母親將他從喀拉哈里沙漠的一個(gè)狩獵農(nóng)場(chǎng)帶出來(lái)之后，這個(gè)目標(biāo)就成為了他唯一的興趣?！按竽X某些化學(xué)物質(zhì)的差異，也許會(huì)讓你形成一個(gè)完全不同的認(rèn)知世界，”帶著孩子般的好奇他回憶道，“如果你可以自由置換這些大腦化學(xué)物質(zhì)，改變你的個(gè)性特征，那么你又會(huì)是誰(shuí)？”

為了找到問(wèn)題的答案，一開(kāi)始他在開(kāi)普敦大學(xué)選擇了醫(yī)學(xué)專業(yè)，但很快又放棄了?！拔铱床坏饺魏握业酱鸢傅南Ｍ瑥尼t(yī)就是根據(jù)病人癥狀和制藥公司的藥物開(kāi)方用藥。”之后，他加入了開(kāi)普敦實(shí)驗(yàn)室，在一個(gè)名叫羅德尼·道格拉斯（Rodney Douglas）年輕實(shí)驗(yàn)員的指導(dǎo)下，開(kāi)始做一些神經(jīng)科學(xué)方面的實(shí)驗(yàn)。就在那時(shí)（1985年），馬克拉姆開(kāi)始形成了要理解整個(gè)大腦的志向。在一年時(shí)間里，馬克拉姆做了近千個(gè)實(shí)驗(yàn)，將各種神經(jīng)傳遞素對(duì)大腦腦干神經(jīng)元的影響一一記錄下來(lái)。

作為一個(gè)實(shí)驗(yàn)神經(jīng)學(xué)家，馬克拉姆在魏茨曼科學(xué)研究所獲得了博士學(xué)位，之后在NIH和德國(guó)馬普醫(yī)學(xué)研究所獲得博士后學(xué)位。他解釋這些年來(lái)游歷各國(guó)的經(jīng)歷，“我在模仿我的導(dǎo)師，模仿他們所做的一切，然后在這個(gè)基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新?！?/p>

1995年，馬克拉姆重新回到了魏茨曼科學(xué)研究所，在他的新實(shí)驗(yàn)室里“重操舊業(yè)”，利用他從馬普研究所電子生理學(xué)家伯特·薩克曼 （Bert Sakmann）那里學(xué)到的“膜片鉗技術(shù)”，直接監(jiān)測(cè)神經(jīng)元的生物電活動(dòng)[薩克曼與物理學(xué)家歐文·內(nèi)爾（Erwin Neher）因這項(xiàng)技術(shù)獲得了1991年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)]，他同時(shí)操縱互相連接的兩個(gè)神經(jīng)元，觀察它們是如何相互作用的。

馬克拉姆對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)基本原理赫布定律（Hebb's rule）進(jìn)行了測(cè)試，他發(fā)現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)里的神經(jīng)突觸連接方式不僅取決于神經(jīng)元是否激活，同時(shí)還取決于相鄰神經(jīng)元之間的互相作用。如果生物電信號(hào)輸入尖峰在輸出尖峰之前，輸入連接就得到加強(qiáng)，反之，連接相應(yīng)減弱。

馬克拉姆在六篇以上的論文中闡述了他的開(kāi)創(chuàng)性成果，這給了他自信，同時(shí)他給自己設(shè)定了更高的目標(biāo)?！拔乙庾R(shí)到，如果我的職業(yè)生涯一直這樣繼續(xù)下去，最后我仍然無(wú)法真正了解大腦是如何工作的?！瘪R克拉姆說(shuō)道。神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域發(fā)表的論文每年多達(dá)60 000余篇，但都是一些關(guān)于大腦片斷的成果。他認(rèn)為，神經(jīng)科學(xué)需要大科學(xué)團(tuán)隊(duì)的合作研究，將所有的數(shù)據(jù)綜合起來(lái)，而自己當(dāng)仁不讓是做這件事的不二人選。

空白：需要有人想法來(lái)填補(bǔ)

神經(jīng)學(xué)家帕特里克·埃比斯切（Patrick Aebischer）同樣擁有和馬克拉姆一樣的雄心壯志，重要的是他能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)這一雄心提供研究資金。在埃比斯切被任命為瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院院長(zhǎng)之后，該學(xué)院承擔(dān)了在計(jì)算機(jī)科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)崛起的重任。2002年，他招聘了馬克拉姆，2005年，為他配備了一臺(tái)世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)——IBM的藍(lán)色基因計(jì)算機(jī)。

計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度

以馬克拉姆在洛桑的超然地位，他同時(shí)做著四件事：一是，經(jīng)營(yíng)著一個(gè)生物實(shí)驗(yàn)室，用來(lái)積累大腦組織實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)；二是，自2005年以來(lái)，他一直在構(gòu)建一個(gè)小規(guī)模的用來(lái)模擬老鼠大腦新皮層（最初的藍(lán)腦計(jì)劃）的模型；三是，他還是人腦計(jì)劃參與者之一，收集全球各地實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)；最后，也是最重要的一塊，他負(fù)責(zé)人腦計(jì)劃中與模擬人腦相關(guān)的部分，利用收集的大量數(shù)據(jù)構(gòu)建虛擬現(xiàn)實(shí)人類大腦。

藍(lán)色基因超級(jí)計(jì)算機(jī)距離馬克拉姆的藍(lán)腦生物實(shí)驗(yàn)室大約十分鐘步行路程，這是瑞士十年內(nèi)提供給他的第二臺(tái)價(jià)值數(shù)百萬(wàn)美元的超級(jí)計(jì)算機(jī)，內(nèi)存是第一臺(tái)的8倍。利用藍(lán)色基因模擬大腦模型，用了馬克拉姆十多年在洛桑以及魏茨曼收集的所有數(shù)據(jù)。馬克拉姆明白，僅僅構(gòu)建大腦模型這一龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，將需要數(shù)萬(wàn)億美元，而不是數(shù)十億美元?！霸谶@一領(lǐng)域內(nèi)，一些人認(rèn)為目前還不具備模擬人腦的條件，”他說(shuō)，“而我認(rèn)為，我們可以通過(guò)間接的方式去探索未知，這就如同面對(duì)留有許多空白的拼圖，如果你能發(fā)現(xiàn)這塊拼圖的某種模式，你就可以想辦法去填補(bǔ)這些空白?！?/p>

馬克拉姆將這一過(guò)程稱為可預(yù)測(cè)的逆向工程，但要在實(shí)驗(yàn)室里獲得一些數(shù)據(jù)可能需要多年的時(shí)間。例如，小部分的老鼠大腦新皮層的2 970個(gè)突觸通道中，通過(guò)檢測(cè)的只有大約20個(gè)，但通過(guò)模式測(cè)定，就能夠填補(bǔ)其余2 950個(gè)突觸通道參數(shù)的空白。在實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)對(duì)其中幾個(gè)突觸通道的數(shù)據(jù)驗(yàn)證，表明這些通過(guò)逆向工程獲得的數(shù)據(jù)都正確無(wú)誤。

馬克拉姆通過(guò)老鼠研究來(lái)了解人類大腦，并希望有一天可以將實(shí)驗(yàn)過(guò)程產(chǎn)業(yè)化以取代實(shí)驗(yàn)室工作方式；但他堅(jiān)持生物學(xué)數(shù)據(jù)的詳盡細(xì)節(jié)，致力于建成某種通用模型。這個(gè)看似矛盾的想法其實(shí)是一種互補(bǔ)策略：沒(méi)有一個(gè)可靠的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)——研究人員在實(shí)驗(yàn)室里對(duì)細(xì)節(jié)的研究——就不可能產(chǎn)生錯(cuò)綜復(fù)雜的建模過(guò)程；而如果不通過(guò)建立模型進(jìn)行模擬，其所獲得的大量成果就如同一個(gè)堆滿零亂雜物的倉(cāng)庫(kù)。

然而，如果擁有一個(gè)多層次的老鼠大腦模型作為模板，科學(xué)家就有可能通過(guò)它尋找到神經(jīng)元如何連接、如何激發(fā)的某種規(guī)則，并以此為基礎(chǔ)來(lái)填補(bǔ)大腦拼圖中的空白部分。“一個(gè)統(tǒng)一的模型如同是一臺(tái)強(qiáng)大的加速器，它可以幫助你決定要優(yōu)先進(jìn)行哪些實(shí)驗(yàn)，”他說(shuō)，“我是一個(gè)非常務(wù)實(shí)的人，問(wèn)題是，如果我要重建大腦，至少我需要了解些什么？”

謹(jǐn)慎：人工大腦非真實(shí)大腦

以色列巴伊蘭大學(xué)著名神經(jīng)科學(xué)家摩西·埃伯利斯（Moshe Abeles）認(rèn)為，“每一個(gè)人的大腦都是不同的，即使是同一個(gè)人，今天的大腦與昨天的大腦也是不同的，我們?cè)噲D去理解某個(gè)大腦所有細(xì)節(jié)的可能性幾乎為零。”在歐洲2020戰(zhàn)略旗艦計(jì)劃申請(qǐng)資助的120個(gè)項(xiàng)目中，盡管馬克拉姆的提議成為進(jìn)入評(píng)審階段的六大項(xiàng)目之一，埃伯利斯還是公開(kāi)了他的觀點(diǎn)：“人腦計(jì)劃罔顧公眾利益，研究者無(wú)法信守承諾，這顯然是對(duì)國(guó)庫(kù)的掠奪，也是對(duì)科學(xué)的破壞。”

更嚴(yán)厲的批評(píng)來(lái)自蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的羅德尼·道格拉斯（Rodney Douglas）。他在去年1月瑞士科學(xué)院的一次會(huì)議上稱，10億歐元會(huì)讓馬克拉姆形成壟斷地位。他認(rèn)為：“我們需要神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的多種聲音，道格拉斯所述的只是一場(chǎng)鬧劇?！弊岏R克拉姆感到悲哀的是，“這是嫉妒，他的職業(yè)生涯已經(jīng)走到盡頭……”似乎是為了證明馬克拉姆的說(shuō)法，道格拉斯拒絕接受采訪，并于7月份退休。

幾十年來(lái)，研究人員通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)一直在做著同樣的工作，讓動(dòng)物產(chǎn)生各種病變，然后觀察它們的行為。而馬克拉姆希望通過(guò)建立人類大腦模型，在一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)上無(wú)限制地進(jìn)行任何層面的研究，從最基本的分子水平到作為整體的完整大腦。馬克拉姆認(rèn)為，他最有可能取得的成就是對(duì)已知大約600種大腦疾病的病因進(jìn)行確定?！斑@不是對(duì)某種單一疾病的理解，”他說(shuō)，“而是對(duì)一個(gè)復(fù)雜生物系統(tǒng)的理解?！彼胱龅牟皇前l(fā)現(xiàn)對(duì)某個(gè)具體病癥的療法，而是希望通過(guò)建立被破壞大腦的模型，在硅元素中誘導(dǎo)產(chǎn)生各種疾病，然后找到治療大腦損傷的方法。

為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，馬克拉姆將他的大腦模型與感知機(jī)器人連接起來(lái)，讓機(jī)器人通過(guò)模擬大腦活動(dòng)來(lái)學(xué)習(xí)和了解周?chē)澜?，在此過(guò)程中，實(shí)時(shí)記錄下機(jī)器人的“感知”與“思考”。然后，通過(guò)回放模擬受損大腦的認(rèn)知過(guò)程，神經(jīng)學(xué)家可以在三維環(huán)境中身臨其境地體驗(yàn)受損大腦的活動(dòng)，從而揭開(kāi)某種大腦病變的秘密。

在2009年顯然有夸大成分的TED演講中，馬克拉姆暗示了模擬人類大腦的機(jī)器人將擁有意識(shí)的可能性。馬克拉姆認(rèn)為，他的人腦模型加上對(duì)周?chē)澜绲淖銐蝮w驗(yàn)，機(jī)器人將開(kāi)始真正意義上的思考——就像出現(xiàn)在科幻電影中的機(jī)器人HAL-9000一樣——在獲得大批科幻愛(ài)好者追捧的同時(shí)，馬克拉姆也在為他的想法從幻想變成真正的科學(xué)而努力。在被問(wèn)及這一點(diǎn)時(shí)，他表現(xiàn)出了少有的謹(jǐn)慎?！叭斯つM大腦并不是真實(shí)的大腦，”他說(shuō)，“我是說(shuō)，它只是通過(guò)執(zhí)行一系列數(shù)學(xué)方程式來(lái)重現(xiàn)某種特別現(xiàn)象而已?！焙?jiǎn)言之，馬克拉姆的工作就是在正確地解析這些方程式。

期待：復(fù)制人類大腦時(shí)代的到來(lái)

永遠(yuǎn)樂(lè)觀的馬克拉姆認(rèn)為，根據(jù)摩爾定律以及歐盟的支持，他將在十年內(nèi)獲得新的計(jì)算機(jī)能力，同時(shí)他還需要甚至比他的藍(lán)腦實(shí)驗(yàn)室更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)收集能力。他計(jì)劃在18個(gè)月的時(shí)間里給歐盟提供首個(gè)人類大腦系統(tǒng)原型，并誓言在2年半時(shí)間里“在科學(xué)界開(kāi)辟一個(gè)新的視野”。不過(guò)，他需要一臺(tái)比目前的計(jì)算能力快10萬(wàn)倍的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

在到達(dá)洛桑不久，馬克拉姆從成千上萬(wàn)神經(jīng)科學(xué)論文中獲取了大量的數(shù)據(jù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的不一致而難以用于同一模型中，在一段時(shí)期內(nèi)，這個(gè)問(wèn)題成了他面對(duì)的最大障礙。為了解決這個(gè)問(wèn)題，他為參與人類大腦計(jì)劃的許多實(shí)驗(yàn)室制定了標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議，其實(shí)，這也為他今后的研究帶來(lái)了便利。因?yàn)榘瑐惔竽X圖譜和人類連接組工程以及大腦活動(dòng)圖譜計(jì)劃，都將產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)為他所用。

布朗大學(xué) 神經(jīng)學(xué)家約 翰·多諾霍（John Donoghue）是奧巴馬批準(zhǔn)的大腦活動(dòng)圖譜項(xiàng)目的重要參與者之一，他說(shuō)：“這兩個(gè)項(xiàng)目之間存在著完美的互補(bǔ)關(guān)系，人腦計(jì)劃可對(duì)大腦活動(dòng)圖譜計(jì)劃產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，而大腦活動(dòng)圖譜的數(shù)據(jù)可提供給人腦計(jì)劃的人腦模型來(lái)模擬人類大腦。”

從事模擬整個(gè)人類大腦研究的科學(xué)家并不多（其深入程度無(wú)法與馬克拉姆相比），多倫多大學(xué)心理學(xué)家蘭迪·麥金托什（Randy McIntosh）便是其中之一。他對(duì)馬克拉姆的項(xiàng)目持謹(jǐn)慎的樂(lè)觀態(tài)度。“從技術(shù)上講我認(rèn)為這種可能性是存在的，”他說(shuō)，“但我傾向于認(rèn)為，我們應(yīng)該像考慮人類基因組計(jì)劃一樣來(lái)考慮人腦計(jì)劃。當(dāng)人類基因組測(cè)序成功之后，我們的目標(biāo)就是要找到治療遺傳性疾病的方法和了解與遺傳基礎(chǔ)相關(guān)的行為方式。我們正在朝著接近這一目標(biāo)而努力，在這個(gè)過(guò)程中，會(huì)涌現(xiàn)出許多新的見(jiàn)解和創(chuàng)新。”

基因組學(xué)研究證明，生物學(xué)領(lǐng)域的繁榮發(fā)展，也像天文學(xué)和物理學(xué)一樣，需要大量的數(shù)據(jù)支持，具備了這個(gè)條件，再加上經(jīng)費(fèi)的保證，復(fù)制人類大腦的時(shí)代或許即將到來(lái)。

[資料來(lái)源：IEEE Spectrum][責(zé)任編輯：則 鳴]