腦科學(xué)和類腦智能的發(fā)展前景展望

楊丹輝

【關(guān)鍵詞】腦科學(xué) 類腦智能 前沿科技 未來產(chǎn)業(yè) 前瞻布局 【中圖分類號(hào)】R318 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

人腦擁有近1000億個(gè)神經(jīng)元和約100萬億個(gè)連接，可稱得上是已知宇宙當(dāng)中最復(fù)雜的構(gòu)件，也是人類區(qū)別于其他生物最具標(biāo)識(shí)性的功能器官之一?？茖W(xué)、全面地破解人腦之謎，不僅有助于找出困擾生命健康的諸多疾患之癥結(jié)所在，而且將有力地推動(dòng)類腦智能的深度開發(fā)利用。千百年間，人類從未停止過對(duì)大腦的探索。近現(xiàn)代醫(yī)學(xué)、生物學(xué)體系逐步完善帶動(dòng)了人腦研究不斷向縱深發(fā)展。伴隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革浪潮，世界主要經(jīng)濟(jì)體紛紛加大投入力度，前瞻布局腦科學(xué)和類腦智能，力圖揭示人腦的生命密碼和工作機(jī)理，引領(lǐng)生命科學(xué)、醫(yī)療健康、仿生科技、人工智能、軍事安防等前沿科技和未來產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

世界主要經(jīng)濟(jì)體推出“腦計(jì)劃”的主要進(jìn)展及影響

第一，世界主要經(jīng)濟(jì)體“腦計(jì)劃”發(fā)展現(xiàn)狀。腦科學(xué)是研究大腦結(jié)構(gòu)和功能的學(xué)科，旨在發(fā)現(xiàn)人與動(dòng)物認(rèn)知、意識(shí)、智能的本質(zhì)及其規(guī)律，被視為理解人和自然的“終極疆域”①。過去十余年間，世界主要經(jīng)濟(jì)體的大規(guī)模投入、高密度布局將腦科學(xué)推向了全球創(chuàng)新熱點(diǎn)和科技競爭焦點(diǎn)。2013年，歐盟、美國幾乎同步啟動(dòng)了腦科學(xué)計(jì)劃。其中，歐盟的“人腦計(jì)劃”（Human Brain Project）首期獲得了來自“未來和新興技術(shù)旗艦項(xiàng)目”10億歐元的資助，該計(jì)劃意在發(fā)揮歐洲領(lǐng)先科研基礎(chǔ)設(shè)施的優(yōu)勢(shì)，在神經(jīng)科學(xué)、計(jì)算機(jī)以及與腦科學(xué)相關(guān)的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域開展為期10年的科學(xué)探索和研發(fā)創(chuàng)新。同年，美國推出了“創(chuàng)新性神經(jīng)技術(shù)大腦研究”計(jì)劃（Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies，簡稱BRAIN），這項(xiàng)雄心勃勃的美國版“腦計(jì)劃”投入研究經(jīng)費(fèi)總計(jì)高達(dá)近50億美元，設(shè)立了生成多尺度大腦圖譜、認(rèn)清人腦基本功能及工作原理、展示個(gè)體腦細(xì)胞和復(fù)雜神經(jīng)環(huán)路時(shí)空相互作用機(jī)制等宏大且具象的科學(xué)目標(biāo)。繼歐盟和美國之后，日本于2014年發(fā)布了名為“綜合神經(jīng)技術(shù)用于疾病研究的腦圖譜”（Brain Mapping by Integrated Neurotechnologies for Disease Studies，BRAIN/ MINDS）的腦科學(xué)計(jì)劃，由日本文部科學(xué)省、日本醫(yī)學(xué)研究與發(fā)展委員會(huì)在10年內(nèi)提供3.65億美元經(jīng)費(fèi)，用于繪制靈長類動(dòng)物（狨猴）的腦圖譜，為精準(zhǔn)了解人腦機(jī)理打下科學(xué)基礎(chǔ)。

第二，主要經(jīng)濟(jì)體推出“腦計(jì)劃”的內(nèi)在動(dòng)因。除了美國、歐盟、日本，加拿大、澳大利亞、韓國等國家和地區(qū)也先后制定了獨(dú)立的腦科學(xué)和類腦智能計(jì)劃，或者做出了跟隨性的策略安排。值得注意的是，對(duì)人腦的深入研究及相關(guān)領(lǐng)域成果的集中產(chǎn)出業(yè)已持續(xù)了半個(gè)多世紀(jì)，此番主要科技和工業(yè)大國不約而同地實(shí)施“腦計(jì)劃”，背后有著更深層的動(dòng)因。首先，從科學(xué)史的角度觀察，經(jīng)過數(shù)輪科技革命，人類越來越迫近認(rèn)知的“前沿線”。對(duì)于那些有關(guān)宇宙演化和生命本源的“根問題”，只有調(diào)動(dòng)、集成多學(xué)科的知識(shí)積累，通過數(shù)理科學(xué)與生命科學(xué)、信息技術(shù)與材料科學(xué)、工程學(xué)與醫(yī)學(xué)的深度融合，才能實(shí)現(xiàn)顛覆性創(chuàng)新，獲得實(shí)質(zhì)性突破，這也意味隨著重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)和關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新對(duì)團(tuán)隊(duì)的依賴程度顯著提高，政府的戰(zhàn)略布局和創(chuàng)新規(guī)劃將在科學(xué)發(fā)展和科技競爭中發(fā)揮日益重要的作用。腦科學(xué)恰恰屬于人類認(rèn)清自我的“根問題”，僅靠個(gè)人單打獨(dú)斗幾乎不可能攻克腦科學(xué)和類腦智能及其細(xì)分領(lǐng)域的科學(xué)難題，也很難走完科技成果產(chǎn)業(yè)化過程，政府主導(dǎo)的大型腦科學(xué)研究項(xiàng)目在一定程度上有利于撬動(dòng)多元化的社會(huì)資本和科研資源，分散基礎(chǔ)研究難度大、投入多、周期長帶來的風(fēng)險(xiǎn)，克服前沿科技催生出的未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的不確定性。

其次，就現(xiàn)實(shí)需求而言，一方面，隨著人類壽命延長，加之社會(huì)生活日益多樣化、人際交往趨于復(fù)雜，世界范圍內(nèi)自閉癥、抑郁癥、精神分裂癥、阿爾茨海默癥等與神經(jīng)元發(fā)育不全、認(rèn)知障礙、腦功能損傷相關(guān)的疾患發(fā)病人數(shù)快速增加。此類疾病不僅嚴(yán)重影響患者身心健康，而且給個(gè)人、家庭和社會(huì)造成了沉重的負(fù)擔(dān)。世界衛(wèi)生組織預(yù)計(jì)，到2030年，抑郁癥的總體醫(yī)療負(fù)擔(dān)將躍升至世界第一位。對(duì)于人均壽命較長、精神壓力普遍偏大的發(fā)達(dá)國家來說，居民腦健康面臨的形勢(shì)更為嚴(yán)峻。目前，全球抑郁癥的平均發(fā)生率約為3.1%，發(fā)達(dá)國家這一比率接近6%，不斷激增的醫(yī)療支出和社會(huì)成本導(dǎo)致政府、家庭、公共衛(wèi)生系統(tǒng)不堪重負(fù)。另一方面，作為新一輪科技革命的通用技術(shù)和主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，近年來人工智能技術(shù)突飛猛進(jìn)，在多個(gè)方向上開始轉(zhuǎn)入產(chǎn)業(yè)化、市場(chǎng)化、規(guī)?；瘧?yīng)用階段。從技術(shù)演進(jìn)的動(dòng)力及趨勢(shì)上看，人工智能未來發(fā)展歸根結(jié)底取決于腦科學(xué)和類腦智能的關(guān)鍵性突破。只有全面吸收、融合來自認(rèn)知體系結(jié)構(gòu)、計(jì)算神經(jīng)科學(xué)與人工智能的科學(xué)理論及其進(jìn)展，才能為真正意義上的腦機(jī)智能奠定科學(xué)性的未來②。主要發(fā)達(dá)國家的“腦計(jì)劃”正是基于上述兩方面的迫切需要，重點(diǎn)資助兩條研究主線：在發(fā)現(xiàn)大腦工作原理基礎(chǔ)上，一是探尋腦病的癥結(jié)，研發(fā)有效的藥物、器械和治療方案，提升腦健康水平，緩解老齡化社會(huì)壓力；二是開發(fā)出能夠模擬人腦運(yùn)作原理的新一代信息技術(shù)和人工智能，嘗試在類腦微處理器和類腦計(jì)算架構(gòu)上開展新型計(jì)算，進(jìn)而拓展腦機(jī)接口、類腦計(jì)算芯片、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等具有產(chǎn)業(yè)化前景的應(yīng)用方向。

第三，發(fā)達(dá)國家“腦計(jì)劃”進(jìn)展情況。綜上可見，主要經(jīng)濟(jì)體前瞻布局腦科學(xué)和類腦智能，既是科學(xué)活動(dòng)自身發(fā)展的必然結(jié)果，也是面向現(xiàn)實(shí)需求的戰(zhàn)略選擇。同時(shí)還應(yīng)看到，腦科學(xué)和類腦智能的蓬勃興起在很大程度上得益于前期積累的研究基礎(chǔ)和趨于完備的客觀條件。在這些因素共同推動(dòng)下，美、歐、日的“腦計(jì)劃”經(jīng)過近十年的實(shí)施和升級(jí)，總體上取得了以下方面的進(jìn)展：

一是重要成果相繼涌現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)階段性目標(biāo)。如在其國家“腦計(jì)劃”資助下，美國科學(xué)家于2021年發(fā)布了在分子水平上繪制的哺乳動(dòng)物初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層細(xì)胞類型特征圖，該成果是迄今為止最全面、最細(xì)致展示哺乳動(dòng)物大腦的科學(xué)圖譜；日本也在其“腦計(jì)劃”實(shí)施4年后完成了該項(xiàng)目的核心科學(xué)任務(wù)，成功繪制出狨猴大腦的3D圖譜，為研究人類帕金森癥的分子機(jī)制提供了實(shí)驗(yàn)和病理依據(jù)；歐盟則提出了立足于充分實(shí)驗(yàn)結(jié)果的全新人腦理論模型。二是搭建了腦科學(xué)研究平臺(tái)。其中，由26個(gè)國家、135家研究機(jī)構(gòu)參與的歐盟“人腦計(jì)劃”需要整合的科研資源龐雜，因而歐盟十分注重平臺(tái)建設(shè)。自實(shí)施以來，歐盟“人腦計(jì)劃”先后建立了神經(jīng)信息學(xué)、大腦仿真、神經(jīng)計(jì)算、神經(jīng)形態(tài)計(jì)算、人工智能機(jī)器人和醫(yī)療大數(shù)據(jù)6個(gè)科研和數(shù)據(jù)平臺(tái)。同時(shí)，打破“腦計(jì)劃”的體制邊界，向非計(jì)劃內(nèi)（包括非歐盟）的科學(xué)家開放腦科學(xué)數(shù)據(jù)，促使歐盟“人腦計(jì)劃”發(fā)展成為全球規(guī)模最大的腦科學(xué)創(chuàng)新平臺(tái)。值得注意的是，發(fā)達(dá)國家的“腦計(jì)劃”均強(qiáng)調(diào)了數(shù)據(jù)的重要性。目前，美國、歐盟、日本、澳大利亞等國都在嘗試以不同形式開放、共享其腦科學(xué)研究和類腦智能開發(fā)取得的最新數(shù)據(jù)。三是開展多種形式的國際交流合作。在腦科學(xué)研究過程中創(chuàng)新跨學(xué)科、跨區(qū)域科研組織方式的必要性方面，主要經(jīng)濟(jì)體已達(dá)成共識(shí)?，F(xiàn)階段，不僅在國家層面形成了框架性合作，而且各類科研機(jī)構(gòu)、研發(fā)團(tuán)隊(duì)以及科學(xué)家之間的跨國合作交流也呈現(xiàn)出多樣化、機(jī)制性的特點(diǎn)，由多國共同發(fā)起的國際腦科學(xué)計(jì)劃（IBI）等全球性國際合作組織日益活躍。四是各國“腦計(jì)劃”相繼完成升級(jí)，推動(dòng)腦科學(xué)和類腦智能研究進(jìn)一步深化。目前，歐盟“人腦計(jì)劃”已經(jīng)完成“快速啟動(dòng)”和“正式運(yùn)作”兩個(gè)階段，轉(zhuǎn)入最后3年的“穩(wěn)定實(shí)施”階段，科學(xué)家的工作重點(diǎn)開始聚焦于開發(fā)能夠模擬人腦運(yùn)作原理的超級(jí)計(jì)算機(jī)和創(chuàng)新腦疾病的治療方案；2022年，美國確立了“腦計(jì)劃2.0”及新一輪科學(xué)目標(biāo)，將在2020年—2026年交出全面的人類大腦細(xì)胞圖譜，繪制完整的哺乳動(dòng)物大腦微連接圖譜，研制精確獲取大腦細(xì)胞類型的工具；日本則啟動(dòng)了“腦躍升計(jì)劃”（Brain/Mind Beyond），設(shè)立了發(fā)現(xiàn)和干預(yù)初期的神經(jīng)疾病、分析從健康狀態(tài)到患病狀態(tài)的大腦圖像、開發(fā)基于人工智能的腦科學(xué)技術(shù)、比較研究人類與靈長類動(dòng)物的神經(jīng)環(huán)路、劃分腦結(jié)構(gòu)功能區(qū)域并開展同源性研究五大研究重點(diǎn)。

發(fā)達(dá)國家“腦計(jì)劃”實(shí)踐表明，進(jìn)入21世紀(jì)，科學(xué)范式演進(jìn)推動(dòng)了創(chuàng)新機(jī)制和科研組織的變革，探索人腦奧秘這類“根問題”不再囿于科學(xué)家個(gè)人的學(xué)術(shù)理想和研究興趣，亦非局限于研發(fā)團(tuán)隊(duì)或科研機(jī)構(gòu)的短期目標(biāo)和單一方向，而是已然上升為國家戰(zhàn)略，并以政府多方位參與，通過大規(guī)模、高強(qiáng)度、跨學(xué)科、長周期的協(xié)同創(chuàng)新方式來組織實(shí)施③，同時(shí)也反映出新科技革命引發(fā)全球科技競爭不斷升級(jí)，呈現(xiàn)出不斷向基礎(chǔ)學(xué)科、前沿領(lǐng)域、未來產(chǎn)業(yè)前移和擴(kuò)散的態(tài)勢(shì)。

中國腦科學(xué)體系建設(shè)及特點(diǎn)

雖然處在不同發(fā)展階段，國情存在差異，但我國推動(dòng)腦科學(xué)研究和類腦智能開發(fā)所面對(duì)的客觀需求卻與發(fā)達(dá)國家有相似之處。從腦疾病發(fā)生現(xiàn)狀和趨勢(shì)看，中國人口眾多，工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的后發(fā)特征突出。在由傳統(tǒng)社會(huì)加速向工業(yè)化現(xiàn)代社會(huì)轉(zhuǎn)型過程中，隨著物質(zhì)財(cái)富積累、生活水平提高，生產(chǎn)生活方式巨變也帶來了一系列社會(huì)沖擊和精神壓力，精神類疾病發(fā)病率隨之快速上升。同時(shí)，我國人口老齡化規(guī)模大、進(jìn)程快、高齡化程度高，由此引發(fā)的各類老年性腦疾病患病人數(shù)逐年增長，導(dǎo)致醫(yī)療、助老、養(yǎng)老負(fù)擔(dān)急劇攀升，認(rèn)知障礙等腦疾病的總體負(fù)擔(dān)排名已經(jīng)超過了腫瘤、心血管疾病等重疾，加劇了中國社會(huì)“未富先老”的隱憂和矛盾。另外，腦疾病還是我國致殘致死率最高的病因之一，其發(fā)病機(jī)理亟待揭示，提供有針對(duì)性的解決方案迫在眉睫。

再從類腦智能開發(fā)的動(dòng)因看，我國工業(yè)體系完整，國內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模龐大，為人工智能發(fā)展提供了豐富的應(yīng)用場(chǎng)景。近年來，相關(guān)領(lǐng)域研發(fā)創(chuàng)新、場(chǎng)景開發(fā)、資本運(yùn)作日益活躍，對(duì)制造業(yè)、安防技防、公共衛(wèi)生的賦能效應(yīng)顯著增強(qiáng)?，F(xiàn)階段，在人工智能領(lǐng)域，我國與主要發(fā)達(dá)國家各有優(yōu)勢(shì)，一些細(xì)分方向上處在同步并跑的水平，但對(duì)于這樣一個(gè)急劇擴(kuò)張又充滿不確定性的新興行業(yè)而言，市場(chǎng)主體的技術(shù)積淀尚不夠厚重，各國產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)并不穩(wěn)定。一旦發(fā)生顛覆性技術(shù)突破和關(guān)鍵性商業(yè)模式創(chuàng)新，必將打破產(chǎn)業(yè)組織和競爭格局，削弱先發(fā)優(yōu)勢(shì)。如前所述，這一賽道的終極對(duì)決很可能會(huì)落在模擬人腦、復(fù)刻人腦的層面，因而作為人工智能產(chǎn)業(yè)大國，腦科學(xué)和類腦智能毫無疑問將成為我國科技戰(zhàn)略和重大創(chuàng)新工程的必選項(xiàng)。

瞄準(zhǔn)全球科學(xué)發(fā)展新熱點(diǎn)和科技競爭新趨勢(shì)，我國高度重視腦科學(xué)和類腦智能的戰(zhàn)略布局。2016年編制的《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》將“腦科學(xué)與類腦研究”列為國家重大科技創(chuàng)新和工程項(xiàng)目；2021年，科技部發(fā)布了《科技創(chuàng)新2030——“腦科學(xué)與類腦研究”重大項(xiàng)目2021年度項(xiàng)目申報(bào)指南》，僅2021年國家就計(jì)劃投入近31.48億元資金，以資助相關(guān)領(lǐng)域重大項(xiàng)目的形式推動(dòng)“中國腦計(jì)劃”④加快落地，預(yù)計(jì)后續(xù)經(jīng)費(fèi)投入將會(huì)更多。與此前發(fā)達(dá)國家推出的“腦計(jì)劃”相比，我國腦科學(xué)和類腦研究在挑戰(zhàn)前沿領(lǐng)域、攀登科學(xué)高峰、增進(jìn)人類福祉、培育未來產(chǎn)業(yè)等方面有相近的導(dǎo)向，又在學(xué)科體系構(gòu)建、科學(xué)目標(biāo)設(shè)置、項(xiàng)目組織實(shí)施、產(chǎn)業(yè)化方向上表現(xiàn)出鮮明的特色。

第一，確立了“一體兩翼”的腦科學(xué)和類腦研究體系。這里的“一體”是指“理解腦”，通過從分子細(xì)胞、功能環(huán)路、全腦網(wǎng)絡(luò)到認(rèn)知行為的多維度研究，以研究腦認(rèn)知的神經(jīng)原理為主導(dǎo)方向，對(duì)認(rèn)知形成的基本原理進(jìn)行系統(tǒng)性科學(xué)探索，旨在發(fā)現(xiàn)規(guī)律、指導(dǎo)應(yīng)用。這部分工作屬于典型的基礎(chǔ)性研究，也是中國腦科學(xué)體系的核心和主體；“兩翼”則各自對(duì)應(yīng)“修復(fù)腦”和“模擬腦”，前者要求建立腦疾病診斷與干預(yù)方法，強(qiáng)調(diào)重大腦疾病預(yù)防、診治及數(shù)據(jù)積累，后者著重推進(jìn)與腦機(jī)智能相關(guān)的理論、算法和硬件開發(fā)，這“兩翼”分別呼應(yīng)了腦科學(xué)和類腦研究指向的兩大社會(huì)需求——腦健康水平提升和人工智能深度開發(fā)。其中，“一體”貢獻(xiàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)，為“兩翼”提供理論支撐；“兩翼”助推理論成果落地，產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效應(yīng)，三者同頻共振。在這一體系架構(gòu)下，《科技創(chuàng)新2030——“腦科學(xué)與類腦研究”重大項(xiàng)目2021年度項(xiàng)目申報(bào)指南》圍繞腦認(rèn)知原理解析、認(rèn)知障礙相關(guān)重大腦疾病、類腦計(jì)算與腦機(jī)智能、兒童青少年腦智發(fā)育研究、技術(shù)平臺(tái)建設(shè)五大領(lǐng)域，部署了59個(gè)研究方向?？傮w上看，中國腦科學(xué)和類腦研究內(nèi)容更加廣泛，學(xué)科脈絡(luò)非常清晰。

第二，形成了“兩個(gè)中心、多點(diǎn)協(xié)同”的區(qū)域格局。鑒于腦科學(xué)研究對(duì)頂尖科學(xué)家和優(yōu)質(zhì)創(chuàng)新要素有很高要求，顯然更適合開展集聚創(chuàng)新，因此，根據(jù)中國“腦計(jì)劃”布局，北京、上海均已啟動(dòng)“腦科學(xué)與類腦智能”地區(qū)性計(jì)劃，并開始資助相關(guān)研究項(xiàng)目。對(duì)于北京和上海來說，其具有高校和科研機(jī)構(gòu)云集、研究基礎(chǔ)扎實(shí)、人才流動(dòng)便利、國際化程度高、地方政府扶持力度大等突出優(yōu)勢(shì)，在這兩地建立腦科學(xué)與類腦研究中心，打造世界一流的腦科學(xué)研究高地，可為開展更緊密的國際交流合作創(chuàng)造有利條件。

第三，設(shè)置了較為具體的科研目標(biāo)。我國腦科學(xué)和類腦智能研究沿用現(xiàn)行的基金項(xiàng)目管理方式，發(fā)布了包括定向委托項(xiàng)目、定向擇優(yōu)項(xiàng)目、公開擇優(yōu)項(xiàng)目、平臺(tái)項(xiàng)目，以及專設(shè)的交叉學(xué)科和青年人才項(xiàng)目等多種形式的研究項(xiàng)目。與此同時(shí)，對(duì)一些細(xì)分領(lǐng)域項(xiàng)目完成情況進(jìn)行量化考核，如提出通過建立中國人腦健康多維度大數(shù)據(jù)庫，將孤獨(dú)癥、抑郁癥、阿爾茲海默癥等主要腦疾病國際臨床指南中的中國證據(jù)提升至超過三分之一等。

第四，類腦智能成為地方政府重點(diǎn)推動(dòng)的未來產(chǎn)業(yè)。《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》明確提出，要在類腦智能、量子信息、基因技術(shù)、未來網(wǎng)絡(luò)、深?？仗扉_發(fā)、氫能與儲(chǔ)能等前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領(lǐng)域，前瞻謀劃布局一批未來產(chǎn)業(yè)，為壯大前沿科技創(chuàng)新實(shí)力、攻克關(guān)鍵技術(shù)、塑造未來產(chǎn)業(yè)生態(tài)、應(yīng)對(duì)激烈的大國競爭提供了有力支撐。在國家戰(zhàn)略引導(dǎo)下，地方政府積極跟進(jìn)，多個(gè)省市將類腦智能及相關(guān)領(lǐng)域作為著力發(fā)展的未來產(chǎn)業(yè)納入當(dāng)?shù)亍笆奈濉卑l(fā)展規(guī)劃，包括上海的腦機(jī)融合，山東、遼寧、重慶的類腦智能，以及浙江的類腦芯片等。

當(dāng)前全球腦科學(xué)和類腦智能研究面臨的挑戰(zhàn)與前景展望

第一，目前全球腦科學(xué)和類腦智能研究尚未實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性突破。近年來，在各國積極開展戰(zhàn)略部署的推動(dòng)下，腦科學(xué)和類腦智能引起了各界高度關(guān)注，相關(guān)領(lǐng)域投入力度持續(xù)加大，創(chuàng)新活動(dòng)日益活躍，具有引領(lǐng)性的成果不斷涌現(xiàn)，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用亮點(diǎn)頻出。但客觀地看，該領(lǐng)域并未發(fā)生系統(tǒng)性、整體性突破，也沒有迎來科學(xué)界公認(rèn)的革命性貢獻(xiàn)，研究成果的階段性、分散性特點(diǎn)突出。大數(shù)據(jù)和人工智能的廣泛應(yīng)用為腦科學(xué)研究提供了有力手段，腦病研究需要大樣本支持，腦神經(jīng)圖譜的生成同樣倚重大數(shù)據(jù)，然而迄今為止，人類對(duì)人腦工作機(jī)理的了解仍非常有限，僅占人腦全貌的約5%—10%，尚有大量基礎(chǔ)性科學(xué)問題有待破解，由腦科學(xué)衍生出的生命健康、人工智能、仿生科技等未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍存在諸多不確定性。出現(xiàn)這種狀況的根本原因在于人腦的生理構(gòu)造十分復(fù)雜，盡管有了生命科學(xué)和大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域的最新工具和成果作為支撐，但腦科學(xué)研究難度大的局面未能從根本上扭轉(zhuǎn)，對(duì)腦結(jié)構(gòu)和功能的認(rèn)識(shí)始終面臨解剖、顯微成像、弱信號(hào)檢測(cè)等技術(shù)的限制。

第二，腦科學(xué)和類腦智能領(lǐng)域國際合作不夠充分。雖然發(fā)達(dá)國家之間在相關(guān)領(lǐng)域的交流合作相對(duì)較為順暢，但總體而言，在新工業(yè)革命初期，為搶占新興領(lǐng)域制高點(diǎn)，全球科技和產(chǎn)業(yè)競爭多于合作，美西方加緊爭奪優(yōu)質(zhì)科技資源，對(duì)包括頂尖科學(xué)家在內(nèi)的高端要素流動(dòng)設(shè)置障礙，不利于腦科學(xué)和類腦智能及相關(guān)領(lǐng)域開展開放式集成創(chuàng)新。

第三，腦病研究與類腦智能開發(fā)需進(jìn)一步融合。作為“一體兩翼”的兩條科學(xué)脈絡(luò)，相互促進(jìn)為“一體”服務(wù)，但現(xiàn)階段乃至未來一段時(shí)間內(nèi)，在學(xué)科分立、研究方法、數(shù)據(jù)共享等方面，這“兩翼”之間的融合發(fā)展有待進(jìn)一步加強(qiáng)?？梢钥吹剑X病研究與類腦智能開發(fā)及其各自的細(xì)分領(lǐng)域較為不同。不僅參與主體不同，價(jià)值實(shí)現(xiàn)也面臨著明顯的差異和分化。腦病研究主要由政府推進(jìn)，以科研機(jī)構(gòu)和醫(yī)療單位為主體，而由于類腦智能在很大程度上決定了未來人工智能技術(shù)演進(jìn)和硬件迭代的方向，因而吸引了政府、企業(yè)、社會(huì)資本等多元化的參與方，類腦智能作為未來產(chǎn)業(yè)的投資前景和價(jià)值創(chuàng)造的潛力逐漸釋放。此外，腦機(jī)接口技術(shù)雖未達(dá)到自然交互的溝通速度和準(zhǔn)確性，但正在努力克服人體排異反應(yīng)及顱骨向外傳輸信息的減損等難題，技術(shù)爆發(fā)同樣值得期待⑤。相比之下，對(duì)于認(rèn)識(shí)腦和保護(hù)腦這類公共性強(qiáng)、競爭性偏弱的領(lǐng)域，長期高額投入可能僅帶來社會(huì)效益的回報(bào)，換言之，投入回報(bào)更多地體現(xiàn)在降低社會(huì)成本而非直接創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

第四，腦科學(xué)和類腦智能研究的科學(xué)倫理是不容回避的問題。科學(xué)倫理的話題始終伴隨著各國“腦計(jì)劃”的實(shí)施，美國、日本等國家均在其“腦計(jì)劃”中提出了倫理指南，或者設(shè)立了與生命倫理有關(guān)的專門部門。需要清醒地認(rèn)識(shí)到，腦科學(xué)和類腦智能的科學(xué)倫理治理實(shí)則面臨著“兩難”，在這一高度敏感、風(fēng)險(xiǎn)多樣化的科學(xué)領(lǐng)域，如何實(shí)現(xiàn)既有效激勵(lì)探索和創(chuàng)新，又不觸碰倫理風(fēng)險(xiǎn)和道德底線，這不單取決于公共治理水平的高低，也是對(duì)科學(xué)家及團(tuán)隊(duì)自身的長期考驗(yàn)。特別是面對(duì)該領(lǐng)域的科學(xué)活動(dòng)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程主要由少數(shù)大國推動(dòng)，卻需要欠發(fā)達(dá)國家和地區(qū)不同性別、種族的群體貢獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)樣本和個(gè)人數(shù)據(jù)的不均衡、不協(xié)調(diào)局面，科學(xué)倫理問題變得尤為尖銳。因此，腦科學(xué)和類腦智能的倫理治理除了需要解決科技資源籌集及其配置的效率問題，更要預(yù)判重大風(fēng)險(xiǎn)，合理分配道義責(zé)任。

即便困難重重，但時(shí)至今日，全球腦科學(xué)和類腦智能開發(fā)熱度不減，仍是國際科技競爭的焦點(diǎn)領(lǐng)域和未來產(chǎn)業(yè)培育的重要方向。無論從研究開發(fā)的深度、難度，還是從核心成果的潛在影響力來看，對(duì)人腦的探索和認(rèn)識(shí)不僅需要大規(guī)模的長期投入，而且有必要形成一整套包容更多創(chuàng)新失敗、消納產(chǎn)業(yè)化更大不確定性的機(jī)制性安排，同時(shí)還應(yīng)具備深入推進(jìn)國際合作，并在依法保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)前提下，對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)性重大成果向全世界開放、實(shí)現(xiàn)人類共有共享的視野和格局。

為此，應(yīng)密切追蹤全球腦科學(xué)和類腦智能發(fā)展動(dòng)向，在現(xiàn)行“一體兩翼”架構(gòu)下，面向老齡化社會(huì)的緊迫需求，鼓勵(lì)科研機(jī)構(gòu)樹立原創(chuàng)導(dǎo)向，開展跨學(xué)科交叉研究，探索形式多樣、靈活有效的激勵(lì)機(jī)制。立足超大規(guī)模國內(nèi)市場(chǎng)，著力攻克類腦芯片、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、腦機(jī)接口等核心技術(shù)和關(guān)鍵硬件，突破人工智能發(fā)展中的數(shù)據(jù)、泛化、能耗等瓶頸，鞏固提升我國人工智能大國的地位。同時(shí)，堅(jiān)持開放創(chuàng)新，資助跨國團(tuán)隊(duì)的合作研究，共同培養(yǎng)腦科學(xué)和類腦智能領(lǐng)域的青年科學(xué)家。凝聚國際共識(shí)，建立完善與腦科學(xué)和類腦智能相關(guān)的科學(xué)倫理治理框架和規(guī)范體系，通過更廣泛的對(duì)話，形成更包容的輿論導(dǎo)向，消除生命倫理、數(shù)據(jù)安全、隱私保護(hù)以及責(zé)任劃分等方面的風(fēng)險(xiǎn)，為相關(guān)領(lǐng)域的科技研發(fā)、科研管理、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用等人員提供道德、倫理、法律等方面的培訓(xùn)，提高倫理風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別能力和安全事件管控水平，促使腦科學(xué)和類腦智能的重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用能夠持續(xù)惠及產(chǎn)業(yè)發(fā)展、人類健康和社會(huì)進(jìn)步。

（作者為中國社會(huì)科學(xué)院工業(yè)經(jīng)濟(jì)研究所二級(jí)研究員，中國社會(huì)科學(xué)院大學(xué)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)學(xué)院博導(dǎo)）

【注：本文系中國社會(huì)科學(xué)院創(chuàng)新工程項(xiàng)目“新興產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展研究”（項(xiàng)目編號(hào)：GJCX202001）階段性成果】

【注釋】

①張學(xué)博、袁天蔚、張麗雯、朱成姝、熊燕、阮梅花：《2022年腦科學(xué)與類腦智能發(fā)展態(tài)勢(shì)》，《生命科學(xué)》，2023年第1期。

②曾毅、張倩、趙菲菲等：《從認(rèn)知腦的計(jì)算模擬到類腦人工智能》，《人工智能》，2022年第6期。

③李萍萍、馬濤、張?chǎng)蔚龋骸陡鲊X計(jì)劃實(shí)施特點(diǎn)對(duì)我國腦科學(xué)創(chuàng)新的啟示》，《同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（醫(yī)學(xué)版）》，2019年第4期。

④我國并未正式宣布實(shí)施“腦計(jì)劃”，從其資助方向、目標(biāo)設(shè)置、學(xué)科發(fā)展等方面來看，各界普遍將《科技創(chuàng)新2030——“腦科學(xué)與類腦研究”重大項(xiàng)目2021年度項(xiàng)目申報(bào)指南》視為“中國腦計(jì)劃”。

⑤徐晨：《腦科學(xué)與人工智能技術(shù)融合發(fā)展研究》，《新型工業(yè)化》，2022年第7期。

責(zé)編/賈娜 美編/楊玲玲