人造大腦

人造大腦引是英國媒體2009年7月28日上午報導的、瑞士洛桑聯邦工學院科學家、“藍腦計畫”的主管亨利·馬克拉姆宣布的、將在10年內實現人造功能性大腦。

基本介紹

• 中文名：人造大腦
• 報到時間：2009年7月28日
• 報導人：英國媒體
• 作用：治療疾病

背景條件

在牛津舉辦的全球科技、娛樂和設計大會上，馬克拉姆表示他的研究團隊已經模擬出了老鼠的大腦，正向開發合成人腦方向邁進。他說，合成人腦將對尋找精神病治療尤其有用。全球大約20億人遭受某種程度的腦損傷的折磨。他說：“建造人腦不是不可能的，我們可能在10年內實現。如果成功了，我們會把圖紙送到科技、娛樂和設計大會上討論。”

人造大腦

藍腦計畫

“藍腦計畫”開始於2005年，其目的是從實驗數據逆向打造哺乳動物的大腦。他的研究組將重點放在皮層單元上，皮層單元是哺乳動物的大腦所獨有的結構，也叫新大腦皮層。他解釋說：“這是一個新的大腦，哺乳動物需要它，因為它們需要處理親子關係、社會互動的複雜認知功能。從老鼠發展到人，它是如此成功，為了生成這一驚人器官，我們把腦結構單元數擴大了大約1000倍。”目前，這一研究仍在繼續，他說：“發展速度很快。”

重要事件

亨利·馬克拉姆曾在2007年02月27日前巴西東北部城市那塔爾展示了他構想的“藍腦”計畫，並希望在2015年製造出“人造大腦”，以達到治療阿爾茨海默氏症和帕金森氏症的目的。據巴西《聖保羅報》07年2月25日報導，位於那塔爾的國際神經研究院是參與這項計畫的20個研究中心的一個。巴西神經學家鮫島浩一(音譯)表示，馬克拉姆已經利用形態學、生理學和分子結構學成功組裝了一個模型。馬克拉姆介紹說，他的想法是“拆除之後再重建”哺乳類動物的大腦，計畫將分為幾個階段：2008年先用齧齒動物做實驗，2011年後將試圖組裝一個貓的大腦，在2015年正式組裝人類大腦之前，可能還會製造獼猴的大腦。

人造大腦神經聯繫網路

人的大腦功能和結構極為複雜，目前對它的研究仍處於初級階段，因此很多人認為馬克拉姆的想法不現實。對此馬克拉姆認為，科技的發展非常迅速，以後10年取得的成果可能相當於以前150年的成績。

《聖保羅報》的報導說，實現這一構想的花費也是巨大的，從2008年計畫開始到2015年結束至少需要數十億個神經元和上萬億個神經突觸，其中光是記錄所有人腦的信息就需要刻錄1億張DVD光碟。

過去15年，馬克拉姆教授和他的研究組已經解碼了皮層單元結構。他說：“那就像是在盤查雨林——共有多少樹，樹的形狀是什麼，每種樹有多少株，樹的位置在哪裡。但是，這項工作比在雨林盤點樹木還要細緻繁雜，因為你必須描述和發現所有的交流規則和聯通規則。”

進展情況

現在，這項計畫有一種“上萬神經元(每一個都不同)的軟體模型，它能讓研究人員通過數位技術搭建一個人工皮層單元。雖然每個神經元都是獨一無二的，但是，研究人員已經發現不同大腦的線路有著共同的模式。他說：“雖然我們的大腦有大有小，可能有不同形態的神經元，但是我們分享著相同的結構。我們認為，這就是物種的特別之處，這可以解釋我們為什麼不能跨物種交流。”為了製作一個真實的模型，研究組需要把各種模組和一些運算法則輸入一台超級電腦中。他說：“一個神經元的計算量你需要用一台筆記本來做，所以，你需要上萬台筆記本。”但是，他使用的是一台有1萬個處理器的IBM“藍色基因”電腦。模擬大腦已經開始讓研究人員了解到大腦工作方式的一些線索。例如，他們能顯示出大腦的畫面並監控機器的電活性。他說：“這種系統讓你興奮，它實際上創造著自己表現法。”

人造大腦

在TED大會上，洛桑聯邦理工學院藍腦計畫負責人亨利·馬克拉姆宣布了一項超級藍圖，如果該計畫獲得成功，那么十年之內或誕生可創造意識形態的全息技術，其有助於創造一個擁有自我意識的人工智慧。這位出生於南非的神經學家目前正在試圖建立一個完整的人腦模型，從微小的突觸到整個腦部半球，並通過一台超級計算機進行模擬。

人工智慧已經困擾了科學家幾十年之久，大部分人認為這是不可能實現的，意識之謎可能永遠無法解開。人腦的結構非常複雜，擁有860億個神經元以及千萬億級的連線，如果我們能將人腦完全拆開，那么這裡將是一片全新的領域,可以為研究人員提供解決腦部疾病的辦法。人工智慧技術的發展使得電腦變得足夠複雜，可以解算龐大的數據。來自加州理工學院的克里斯托夫·科赫教授認為蛔蟲僅僅有302個神經元，但是我們還沒弄懂這種生物是如何“工作”的，有太多關於大腦的奧秘是我們所不知道的。

研究小組目前已經突破了單個老鼠基因表達的研究，正在探索動物腦組織形成意識的原理，相關成果已經公布在神經學的學術期刊上，並被納入統一的大腦意識模型中，最終這些發現將在IBM藍色基因超級計算機上進行模擬。馬克拉姆認為其中的最大問題是這些方法是否具有普遍性，因為相比較於老鼠大腦皮層，人類的大腦顯得更加複雜，誰也不知道按照該思路打造出的產物是否像一個真正的大腦。

建立人工智慧的意識只有不斷試驗、不斷模擬，才能找到問題的答案，這是唯一的探索途徑，建立模擬人類大腦的體系是一個令人難以置信的生物發現，馬克拉姆構想需要全球神經學領域大約6000名研究人員參與該項目的模擬數據解算，雖然多數神經科學的學科帶頭人認為馬克拉姆的計畫並不現實，但是他已經獲得了一些支持，一組由15位神經科學博士組成的科學家團隊試圖模擬擁有百萬級神經元的老鼠大腦皮層。

一位古埃及外科醫生將大腦形容為頭骨的精髓，大約在1500年以後，亞里斯多德宣布大腦就像一個輻射體，將內心熱而沸騰的能量散發出去，神經科學已經走過了漫長的發展道路，到現在為止我們依然有很多不知道的事物，過去的一個世紀是大腦研究巨大進步的時代，我們了解到大腦具有生物電流，並由錯綜複雜的神經連線控制，組成了龐大而複雜的網路，電信號是大腦指令的傳輸載體。神經遞質的突觸釋放刺激信號，並作用於相鄰的神經元受體，突觸相當於電路中的邏輯開關，軸突則是傳輸信號的電線，可將思維活動通過電信號傳遞到身體的相關部位上。

當神經信號傳遞時，有幾十個不同的神經遞質進行接收，傳遞過程中還具有超過350種離子通道，一個神經元就包含了如此龐大的複雜結構。對此，神經科學家喜歡通過磁共振成像來探索大腦活躍區，監測可以顯示血液流經灰質時所表征出的狀況。此外，無創成像技術也是大腦意識探索的一項技術，可以顯示人類大腦中錯綜複雜的電信號連線網。

建立複製人類大腦意識的探索需要更多的資金投入，對此歐盟委員會在今年1月撥款10億歐元對該項目進行支持，如果馬克拉姆的“複製意識”計畫獲得成功，那么人類必然將進入全新的時代。

影響及意義

表現和影射的目標最終會實現，因此，研究人員可能會直接看到大腦感知世界的方式。隨著神經系統科學和哲學的發展，“藍腦”計畫還有著其他實際套用。例如，通過把世界上所有的有關動物的神經系統學資料匯集在一起，研究人員可能會建造動物模式。

進一步研究人類

馬克拉姆教授說：“我們不能一直在動物身上做實驗。”它可能還會讓研究人員進一步了解大腦疾病。他說：“全球精神失調的人數有20億。”他表示，該計畫可能會提供一些新療法的線索。

複雜人造大腦

加拿大一個科學家組稱，他們已經研製出迄今為止最接近真實大腦的機能大腦模型。這個利用超級電腦運行的模擬大腦擁有的一個數碼眼睛，可以用來進行視覺輸入，它的機械臂能繪製出它對視覺輸入做出的反應。這個模擬大腦非常先進，它甚至能通過IQ測試的基本測試。

加拿大滑鐵盧大學的神經學家和軟體工程師表示，這是迄今為止產生的世界上最複雜、最大規模的人類大腦模型模擬。這個名叫Spaun的大腦由250萬個模擬神經元組成，它能執行8種不同類型的任務。這些任務的範圍從描摹到計算，再到問題回答和流體推理(fluid reasoning)，可謂五花八門。測試期間，科學家亮出一系列數字和字母，讓Spaun記入儲存器，然後科學家亮出另一種字母或符號，作為指令，告訴Spaun藉助它的記憶力做什麼。隨後機械臂會描繪出任務輸出。該研究成果發表在《科學》雜誌上。

Spaun的大腦由250萬個神經元組成，它分解成一串模擬頭蓋骨子系統，其中包括前額皮質、基底神經節和丘腦，它們通過模擬神經元連線在一起，精確模擬真正的人類大腦的線路布局。這種模擬大腦的基本概念，是努力讓這些子系統的行為很像真正的大腦：視覺輸入經過丘腦處理，最終數據被儲存在神經元里，然後基底神經節向一部分皮層傳送任務指令。所有這些計算結果都是通過精確的生理學模擬進行的，模仿電壓尖脈衝和神經傳遞素。Spaun甚至模擬了人類大腦的局限性，努力儲存更多短期記憶，而不是少量記憶。從機械學上來說這個模擬大腦非常簡單，但是它的變通能力非常驚人。