編者按:

自動駕駛汽車、虛擬現(xiàn)實、3D打印、腦機接口等，很多被認(rèn)為是科幻小說中才有的“未來場景”正逐漸成為現(xiàn)實。這些技術(shù)的發(fā)展不僅改變了我們的生活方式，還推動加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力，為經(jīng)濟發(fā)展注入了新活力。在“新”的科技浪潮中，南方財經(jīng)全媒體集團推出《最強大腦》欄目，揭秘神秘科技的新現(xiàn)象、新趨勢，共同培育創(chuàng)新文化、營造創(chuàng)新氛圍，讓我們跟隨記者的鏡頭開啟這段探索之旅，成為這場科技革命的見證者和參與者。第一段科普旅程讓我們走進類腦智能。

當(dāng)前人類對大腦的認(rèn)識還不足5%，類腦智能領(lǐng)域仍籠罩在一層神秘的面紗之下。

全球不少國家紛紛加大投入力度，前瞻布局這一前沿領(lǐng)域，無不彰顯著人類對大腦奧秘的渴望和對類腦智能未來的無限憧憬。例如，歐盟的“人類大腦計劃”和美國的“通過推動創(chuàng)新型神經(jīng)技術(shù)開展大腦研究計劃”都投入了巨額資金用于研究人腦功能和疾病治療。中國也不甘落后，啟動“中國腦計劃”，部署了近60個研究方向。

近日，南方財經(jīng)全媒體記者對話國內(nèi)知名腦神經(jīng)科學(xué)家、中國科學(xué)院院士、廣東省智能科學(xué)與技術(shù)研究院院長張旭以及多位青年科學(xué)家，逐漸揭開類腦智能神秘的面紗。

“一開始，我以為類腦智能只是生物醫(yī)學(xué)工程中的一個小分支。”作為多尺度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)成像和操控研究組的組長，丘志海的日常是與不同領(lǐng)域的研究人員合作，碰撞出新的火花。

“我們的實驗室非常交叉，有生物、工程、物理等各個領(lǐng)域的學(xué)生、同事。不要害怕交叉學(xué)科的挑戰(zhàn)，勇敢地去探索。”丘志海的團隊正在探索如何將自然界的智慧應(yīng)用在類腦芯片上，比如研究蝙蝠的超聲波處理能力，進一步研發(fā)新一代的超聲成像技術(shù)。

和丘志海多學(xué)科背景不同，作為生物神經(jīng)細胞圖譜與認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)研究組組長的時穎超，帶領(lǐng)團隊專注于繪制神經(jīng)細胞圖譜和解析認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)，以揭示腦功能和腦疾病機制，尋找潛在治療靶點。

和丘志海、時穎超一樣，作為類腦計算架構(gòu)與超大規(guī)模處理系統(tǒng)研究組組長，環(huán)宇翔每次都能從每兩周一次的課題組長交流會找到一些新的視角和解決方案。“大腦本身是一個金礦，我們可以從里面去挖掘一些可能顛覆整個計算體系的新原理，把這些原理用到芯片和系統(tǒng)設(shè)計當(dāng)中來研發(fā)未來更智能、更節(jié)能、更高效的計算系統(tǒng)。”環(huán)宇翔說。

“通過腦仿真，未來能夠構(gòu)建起腦科學(xué)研究模型，可以大大地加快將來藥物研發(fā)，疾病探索的效率。”環(huán)宇翔舉例，在腦疾病藥物的研發(fā)和診斷方面，這些研究需要依賴生物模型，比如大鼠、小鼠，甚至在猴腦上進行實驗，不僅耗時而且成本高昂。而隨著類腦計算機的發(fā)展，通過計算模擬可以預(yù)測藥物的效果。

此外，類腦計算在這些圖譜類計算中展現(xiàn)出其獨特的優(yōu)勢，在多個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。例如，在社交網(wǎng)絡(luò)中，用戶之間的互動和連接就像大腦中的神經(jīng)元一樣，形成了一個龐大的網(wǎng)絡(luò)。同樣，在金融領(lǐng)域，欺詐和反洗錢的分析也需要處理賬戶之間的復(fù)雜關(guān)聯(lián)。

以下為南方財經(jīng)全媒體記者與張旭的部分問答紀(jì)實。

應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展

南方財經(jīng):類腦智能、腦科學(xué)等給人一種很神秘的感覺，能不能比較“接地氣”介紹一下？

張旭:實際上，類腦智能不同于人工智能，但它們之間存在一些相關(guān)性。類腦智能是基于腦科學(xué)和神經(jīng)科學(xué)啟發(fā)的智能理論和技術(shù)。從研發(fā)思路、研究過程到最終的產(chǎn)品形態(tài)，類腦智能都展現(xiàn)出其獨特性。

作為跨學(xué)科的綜合性研究，類腦智能涉及的方面眾多，它的研究領(lǐng)域不僅關(guān)注大腦結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)聯(lián)，還探究有怎樣數(shù)學(xué)的表示，能否如何設(shè)計成集成電路，進而發(fā)展成為實用的芯片和計算系統(tǒng)。類腦智能產(chǎn)業(yè)實際上屬于高端制造業(yè)，涵蓋了軟件和硬件，具有許多顯著的特點，例如類腦智能芯片及計算機的計算能力高、處理速度快、能耗低、芯片制程要求低、計算機體積小、制造和運營成本較低等優(yōu)勢，明顯優(yōu)于現(xiàn)有的人工智能計算技術(shù)。所以，未來類腦智能在社會應(yīng)用方面前景廣闊，市場也很大。

南方財經(jīng):你曾提到“類腦智能是智能時代的新質(zhì)生產(chǎn)力”，如何解讀這一概念？你如何看待類腦智能的發(fā)展現(xiàn)狀？

張旭:人們對于什么是類腦智能，什么是它的產(chǎn)業(yè)，什么是它的應(yīng)用場景，仍是在一個慢慢的認(rèn)識過程，但并不妨礙人們感受到它在日常生活工作、社會發(fā)展中的需求。比如很多人工智能計算機，算法代價太高、能耗太高、體積太大。但類腦智能能解決一部分關(guān)鍵問題，盡管人們可能尚未完全意識到這一點。隨著我們的研究成果進入市場，這些產(chǎn)品將幫助人們更深刻地理解類腦智能領(lǐng)域的科學(xué)研究，以及這些科研成果如何促進社會發(fā)展。我想這天很快就會到來。在類腦智能研究與開發(fā)上，無論是理論研究的前沿性、引領(lǐng)性，還是產(chǎn)業(yè)化技術(shù)發(fā)展，我國都是全球領(lǐng)先的。

南方財經(jīng):未來幾年內(nèi)，類腦智能領(lǐng)域?qū)心男┲匾陌l(fā)展方向？

張旭:從研究角度來講的話，類腦智能涉及的面會越來越廣，以神經(jīng)系類腦計算為例，很多類腦傳感器、智能傳感器，視覺的、聽覺的等各類傳感器不斷出現(xiàn)。隨著新的科學(xué)原理的發(fā)現(xiàn)，類腦智能領(lǐng)域有望進一步拓寬，這就需要更多的科研機構(gòu)、大學(xué)研究團隊和企業(yè)參與進來。此外，大規(guī)模計算能開拓出很多的應(yīng)用場景，比如移動式的超級計算機等類似的事情可能都會發(fā)生。未來超級計算機可能會變得越來越小，進入“尋常百姓家”。

“沒有爭論是非常危險的”

南方財經(jīng):你是如何接觸到類腦智能這個領(lǐng)域的？

張旭:起初我專注于疼痛醫(yī)學(xué)的研究，包括神經(jīng)系統(tǒng)疾病的研究以及分子細胞生物學(xué)基礎(chǔ)，后來我從事神經(jīng)科學(xué)研究，轉(zhuǎn)向類腦智能領(lǐng)域。最早我在中國科學(xué)院上海分院牽頭發(fā)起了上海腦-智工程，這個項目的初衷是推動腦科學(xué)與人工智能的融合發(fā)展，上海腦-智工程團隊開展了一系列研究與開發(fā)工作，包括理論研究、醫(yī)療器械、腦成像設(shè)備以及AI芯片等，也成立不少公司。

在那個時期，從科學(xué)角度來看相當(dāng)于AI賦能腦科學(xué)的角色。但隨著時間的推移，我們在研究過程中逐步加強了認(rèn)識，類腦智能是獨特的腦科學(xué)范疇的研究和開發(fā)領(lǐng)域，它的出發(fā)點、思維方式、技術(shù)路線以及最終的產(chǎn)品形態(tài)都具有其獨特性。類腦智能是一個多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域，需要神經(jīng)科學(xué)家、計算機科學(xué)家、數(shù)學(xué)家、材料學(xué)家等不同領(lǐng)域的專家共同參與，才能推動這一領(lǐng)域的進一步發(fā)展。

南方財經(jīng):你剛也有提到，類腦智能是一個多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域。目前智能院的18個課題組主要是研究哪些方向？

張旭:類腦智能的創(chuàng)新鏈?zhǔn)潜容^長的。智能院嘗試了整個創(chuàng)新鏈，從腦感知認(rèn)知、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與功能的研究，進一步類腦的算法和模型，然后再往下類腦芯片、類腦計算機、類腦計算網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在我們做出了類腦超級計算機。除了創(chuàng)新鏈，還有產(chǎn)業(yè)鏈，通過轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，智能院已經(jīng)衍生出了5家企業(yè)相關(guān)的企業(yè)。

長期以來，腦科學(xué)的科研產(chǎn)出主要以學(xué)術(shù)論文和專利為主，是一門以發(fā)現(xiàn)為主的學(xué)科。然而，隨著類腦智能領(lǐng)域的發(fā)展，腦科學(xué)就變成了一個既有發(fā)現(xiàn)也有創(chuàng)造的學(xué)科，其科研產(chǎn)出已經(jīng)不僅限于學(xué)術(shù)論文和專利，還包括了核心技術(shù)和高技術(shù)產(chǎn)品。這種轉(zhuǎn)變不僅標(biāo)志著我們學(xué)科發(fā)展的重大進步，而且意味著我們對社會的貢獻變得更加直接。

南方財經(jīng):從發(fā)現(xiàn)到創(chuàng)造，未來的路徑可能還會延展到應(yīng)用？

張旭:對。應(yīng)用主要是企業(yè)。研究院提供了核心技術(shù)，最終轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化后成為企業(yè)，才能真正地實現(xiàn)商業(yè)化，貢獻于社會。企業(yè)需要將研究院開發(fā)的核心技術(shù)進行產(chǎn)業(yè)化，實現(xiàn)技術(shù)的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化，將其發(fā)展成為產(chǎn)業(yè)技術(shù)。這包括滿足各種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品測試、定型等一系列企業(yè)要完成的任務(wù)。

南方財經(jīng):在類腦智能研究中，如何讓來自不同學(xué)科的科學(xué)家們說同一種語言，更好地進行跨學(xué)科協(xié)力研究？

張旭:在招募研究院老師和設(shè)立課題組的過程中，我們已經(jīng)考慮了創(chuàng)新鏈上的問題，候選人是否具有創(chuàng)新思維和能力，以及他研究的團隊是否能夠融入并推動整個創(chuàng)新鏈的發(fā)展。智能院也創(chuàng)造了豐富的交流環(huán)境，鼓勵成員不斷交流思想，相互學(xué)習(xí)，相互啟發(fā)。我們定期舉辦研究組長會議和研討會，每隔一周就會有一次討論會，讓團隊成員分享他們的思路、工作方法、科學(xué)假設(shè)、初步的實驗結(jié)果以及需要合作的一些要點。比如計算機學(xué)家能夠了解神經(jīng)科學(xué)家對同一問題的不同視角，而神經(jīng)科學(xué)家的研究成果又能激發(fā)計算機學(xué)家在集成電路設(shè)計上的新思路和技術(shù)應(yīng)用。

在整個創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈之間，我們建立了一座堅實的橋梁。不同的人才在考慮問題時，他們的視角和出發(fā)點各有差異，他們提出的解決方案也會有所不同。每一個研究和開發(fā)項目都可能需要經(jīng)過多輪深入的討論，才能最終形成我們院內(nèi)重要的大型科研項目，這是很重要的一個立項特點。無論從學(xué)術(shù)上還是未來的產(chǎn)業(yè)發(fā)展、技術(shù)發(fā)展上，沒有爭論是非常危險的。

“工作就是我的愛好”

南方財經(jīng):你曾夢想成為畫家，后轉(zhuǎn)向醫(yī)學(xué)，如今成為知名的腦神經(jīng)科學(xué)家。沒有學(xué)美術(shù)是遺憾嗎？在科研之外還有哪些個人愛好和興趣？

張旭:曾經(jīng)有，現(xiàn)在沒什么太大愛好。因為我們現(xiàn)在的工作幾乎從早晨一直干到晚上，中間稍微休息一會兒。工作就是我的愛好，我原來一直想當(dāng)畫家或者當(dāng)一個建筑師，后來學(xué)了醫(yī)，回國從業(yè)剛好碰到我國這么好的發(fā)展勢頭，我一直在探索各種各樣的新技術(shù)應(yīng)用，探索新的疆域。后來發(fā)現(xiàn)這個疆域之大令人驚訝。我覺得人生沒有浪費，太有趣了，創(chuàng)造了很多小時候不敢想象的東西。

當(dāng)然，等我退休以后我還是想去畫畫，當(dāng)時我畫的還是不錯的，這個稍微有點遺憾。我并不覺得做科研是很讓人沮喪的事情或者費力事情，而是創(chuàng)造性地告訴別人不知道的事情。開心地活著，開心地工作，直到干不動為止。投入是非常重要的，但首先你喜歡，而且看到它的前景。它是目標(biāo)導(dǎo)向的，不是以暫時某一個科研中間細節(jié)導(dǎo)向的東西，而且你要致力于發(fā)現(xiàn)或者做別人不知道的東西，別人需要、社會發(fā)展需要的東西，你覺得特別開心，而且你做出來以后別人都很欣賞，那就更高興了。

南方財經(jīng):對年輕科學(xué)家有什么建議或寄語？

張旭:You're learning and re-learning，還有要多交朋友。好朋友是非常重要的。我們在不同層面、不同的工作領(lǐng)域，想開闊自己的思維和想象力，向朋友們學(xué)習(xí)是最直截了當(dāng)?shù)模笥褧o你輸送很多重要的信息和有價值的思考。

攝影:朱景輝 肖航 章啟良 李軒淇 王雨茹

制作剪輯:章啟良

設(shè)計制作:陳珊

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