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世界脑计划研究报告暨互联网大脑计划建议一.前言大脑是人体中最复杂的部分,也是宇宙中已知的最复杂的组织结构。多年来,人类对脑奥秘的探究从未停止。21世纪被称为“生命科学、脑科学的百年”或“脑研究世纪”。本世以来,世界各国纷纷开展新的脑计划,?2005年,瑞士科学家启动蓝脑计划,2013年4月,美国宣布启动“脑计划”路线图,2013年,欧盟委员会宣布将“人脑工程”列入“未来新兴技术旗舰计划”。此外,日本、德国、英国、瑞士等国也都先后推出本国的脑科学研究计划。在我国,脑科学研究已被列为“事关我国未来发展的重大科技项目”之一,上海市政府已将脑科学列为市重大科技项目,2015年3月上海成立“脑科学协同创新中心”,推进脑科学研究和转化应用,2015年9月1日,北京市科委召开的“脑科学研究”专项工作启动会,宣布北京市重点开展脑科学的研究工作。虽然当前各国脑计划如火如荼开展,但质疑的声音也日益强烈。2014年,200多名神经学领域科学家宣称将要抵制欧盟的人脑计划,这其中最主要的问题是脑科学研究两个方向中,还原论方向发达,整体论方向欠缺,导致脑科学研究只见树叶不见森林的困境一直无法得到突破。正如美国哥伦比亚大学神经学家拉斐尔·尤斯特所说:“这是因为缺少一个脑科学的统一框架。”上世纪诞生的互联网对人类社会的影响越来越大,种种迹象表明互联网与脑科学具有紧密的关系。从2005年开始,相关研究提出“互联网将向着与人类大脑高度相似的方向进化,互联网将具备自己的视觉、听觉、触觉、运动神经系统,也会拥有自己的记忆神经系统、中枢神经系统、自主神经系统。另一方面,人脑至少在数万年以前就已经进化出所有的互联网功能,不断发展的互联网将帮助神经学科学家揭开大脑的秘密。“虽然美国等发达国家在脑科学某些领域已经走在前面,但在新世纪新的科技背景下,互联网,人工智能与脑科学领域的结合,中国完全有可能通过另辟蹊径,实现弯道超车,不但在脑科学领域,在互联网领域,人工智能领域,科技哲学领域,进化论领域,中国传统文化与新科技接合,等方面都可以得到深入研究并取得相关成果。因此,我们建议互联网大脑计划,其特点可以归纳为:“三个支点,两个目标,一个基础“。三个支点是以互联网,人工智能,脑科学三个领域作为支点进行跨学科交叉研究。两个目标是1)利用脑科学已有的研究成果预测互联网和人工智能未来发展趋势;2)利用互联网作为研究大脑的参照系,为揭开神经学科学难题建立一条新的科学路径;一个基础是以形成中国原创的互联网神经学学科作为未来大脑计划的基础目标。在具体实施路径上,我们建议充分利用互联网网络社群讨论,智力众包,网络新媒体科技论文传播等科研创新模式,以青年科学家为主要攻坚力量,面向世界科研人员建立”互联网大脑计划云研究平台,力争用5到10年时间,使得中国科学在互联网,脑科学,人工智能交叉领域占领科学制高点。二、世界各国大脑计划现状综述在自然科学领域,大脑之谜是和宇宙之谜等量齐观的科学难题。自从有历史记录以来,无论是东方还是西方,大脑和神志(mind)的关系就一直被人类关注和思索。人类对脑的认识从不断的观察、思考、辩论、试错、纠正中得到提高,最后演变成现代的神经科学。经过数千年研究和发展,到21世纪,一个具有无限生命力的神经科学形成了,它囊括许多有关学科,包括神经生理学、神经解剖学、神经组织学与组织化学、神经超显微结构学、神经化学、神经免疫学、神经病学、精神病学、脑肿瘤学、脑诊断学以及神经行为学和生理心理学等等。神经科学已成为当代科学发展的最前沿,新技术,新发现层出不穷,日新月异。随着20世纪新技术的出现,特别是计算机,信息学,人工智能的出现,脑科学研究也正在出现新的研究浪潮。2005年,瑞士洛桑理工学院的科学家亨利?马卡兰提出蓝脑计划,希望在2015年制造出“人造大脑”,以达到治疗阿尔茨海默氏症和帕金森氏症的目的。他的想法是“拆除之后再重建”哺乳类动物的大脑,计划将分为几个阶段2008年先用啮齿动物做实验,2011年后将试图组装一个猫的大脑,在2015年正式组装人类大脑之前可能还会制造猕猴的大脑。2013年4月,美国宣布启动“脑计划”;2014年6月,美国国立卫生研究院发布“脑计划”路线图,详细阐述了脑科学计划的研究目标、重点领域、实施方案、具体成果、时间与经费估算等,提出将重点资助9个大脑研究领域:统计大脑细胞类型,建立大脑结构图,开发大规模神经网络记录技术,开发操作神经回路的工具,了解神经细胞与个体行为之间的联系,整合神经科学实验与理论、模型、统计学等,描述人类大脑成像技术的机制,为科学研究建立收集人类数据的机制,知识传播与培训。2014年8月,美国国家科学基金会宣布,将资助36项脑科学相关项目,涉及实时全脑成像、新的神经网络理论以及下一代光遗传学技术等。美国国防高级研究计划局(DARPA)近
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