13億歐元“打水漂”:歐洲腦計劃宣告失敗
2019-08-02 13:04:58 第一財經(jīng)早在2009年,就有一位歐洲神經(jīng)科學(xué)家大膽提出,只要十年時間,他就可以用計算機(jī)模擬出一個功能細(xì)節(jié)完備的人類大腦。為此,2013年,歐盟大手筆揮給他13億歐元(目前匯率約合99億元人民幣),并將這一“人類腦計劃”項目立為“未來新興技術(shù)旗艦項目”,該項目也成為全球最重要的腦計劃項目之一。
不過,如今歐盟的這一“人類腦計劃“實施周期已過半,但距離模擬出人腦還很遙遠(yuǎn)。科學(xué)界開始質(zhì)疑該計劃成立的初衷,歐盟也已經(jīng)決定不再“將所有的雞蛋放在一個籃子里”。
從今年起歐盟將不會在一個單獨的研究項目中投入10億歐元。歐盟的腦計劃也可能因為資金短缺而無法順利進(jìn)行下去,很多科學(xué)家則認(rèn)為,這一計劃從提出的一開始就是“不切實際的”。
人類大腦是否可被模擬?這個問題到今天科學(xué)家都難以給出答案,即便人工智能技術(shù)達(dá)到了飛速發(fā)展。
早在2009年,就有一位歐洲神經(jīng)科學(xué)家大膽提出,只要十年時間,他就可以用計算機(jī)模擬出一個功能細(xì)節(jié)完備的人類大腦。為此,2013年,歐盟大手筆揮給他13億歐元(目前匯率約合99億元人民幣),并將這一“人類腦計劃”項目立為“未來新興技術(shù)旗艦項目”,該項目也成為全球最重要的腦計劃項目之一。
不過,如今歐盟的這一“人類腦計劃“實施周期已過半,但距離模擬出人腦還很遙遠(yuǎn)。科學(xué)界開始質(zhì)疑該計劃成立的初衷,歐盟也已經(jīng)決定不再“將所有的雞蛋放在一個籃子里”。
從今年起歐盟將不會在一個單獨的研究項目中投入10億歐元。歐盟的腦計劃也可能因為資金短缺而無法順利進(jìn)行下去,很多科學(xué)家則認(rèn)為,這一計劃從提出的一開始就是“不切實際的”。
中科院科技創(chuàng)新成果展江西巡展上,一名觀眾在觀看大腦結(jié)構(gòu)模型
從“藍(lán)腦計劃”到“人腦計劃”
歐盟腦計劃的發(fā)起人就是十年前夸下海口的瑞士神經(jīng)科學(xué)家亨利·馬克拉姆(Henry Markram)。2009年,在英國古城牛津的科技、娛樂與設(shè)計(TED)大會上,他宣布了一個驚人的計劃,要在了解大腦結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,用計算機(jī)創(chuàng)建一個復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型,模擬人腦的86億個神經(jīng)元和100萬億的突觸。
當(dāng)時的馬克拉姆還沉醉在成功地測量了老鼠大腦兩個神經(jīng)元之間電信號強(qiáng)度的興奮中。也許是出于對計算機(jī)技術(shù)的過度樂觀,他表示,模擬人腦并不是不可能,而研究一旦成功將對人類帶來極大意義,為阿爾茨海默癥等疾病帶來革命性進(jìn)展,研發(fā)出更智能、認(rèn)知能力更強(qiáng)的機(jī)器人,甚至幫助找到讓計算機(jī)處理速度更快的方式。
這個項目在公布之后獲得了大量關(guān)注,并吸引到資金支持。
2009年,由于擔(dān)心計算機(jī)、數(shù)字服務(wù)和其他技術(shù)進(jìn)一步落后于美國,歐盟委員會的通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容和技術(shù)總局設(shè)立了“未來新興技術(shù)旗艦項目“,入選該項目至少可獲得10億歐元的資助。
2013年,歐盟政府牽頭,26個國家的135個合作機(jī)構(gòu)參與、預(yù)期10年的“人類腦計劃”(Human Brain Project,簡稱HBP)正式出臺,他們重金押注,一出手就是13億歐元,并為此定了一個很高的目標(biāo):開發(fā)信息和通信技術(shù)平臺,致力于神經(jīng)信息學(xué)、大腦模擬、高性能計算、醫(yī)學(xué)信息學(xué)、神經(jīng)形態(tài)的計算和神經(jīng)機(jī)器人研究。側(cè)重于通過超級計算機(jī)技術(shù)來模擬腦功能,以實現(xiàn)人工智能。
第一財經(jīng)記者查閱了HBP在2013年遞交給歐盟的項目計劃書,歐盟人類腦計劃的實現(xiàn)分三個階段:第一階段是最先兩年半的“爬坡階段“,是建立起一個ICT(信息通信技術(shù))平臺的初步版本,并且用一些經(jīng)過戰(zhàn)略選擇的數(shù)據(jù)植入這個平臺,目的是為項目內(nèi)或項目外的研究人員使用該平臺做準(zhǔn)備;第二階段是此后四年到四年半的“運營階段”,是加強(qiáng)對該平臺的使用從而產(chǎn)生更多的戰(zhàn)略數(shù)據(jù)并加入更多的能力,同時展現(xiàn)出平臺對基礎(chǔ)神經(jīng)科學(xué)研究、藥物研發(fā)應(yīng)用和未來計算技術(shù)的價值;第三階段是最后三年的“持續(xù)性階段”,能夠確保該項目資金上自主可持續(xù),并成為歐洲科學(xué)和行業(yè)的永久資產(chǎn)。
計劃書中寫道,為了完成以上三個階段的工作,HBP計劃支出12億歐元,其中歐盟提供6.43億歐元資金。
自然網(wǎng)站對歐洲腦計劃的報道網(wǎng)頁
馬克拉姆發(fā)起模擬人類大腦的計劃并不是偶然。早在2005年他就已經(jīng)開始了著名的“藍(lán)腦計劃”(Blue Brain Project,簡稱BBP),該計劃的目標(biāo)是對嚙齒類動物大腦建立精確的、生物學(xué)上詳細(xì)的數(shù)字重建和模擬,也就是從老鼠開始建模,但最終目標(biāo)是人類大腦。
為了制作一個真實的模型,研究組需要把各種模塊和一些運算法則輸入一臺超級電腦中。一個神經(jīng)元的計算量需要用一臺筆記本來做,所以,需要上萬臺筆記本。
為此,IBM還為馬克拉姆貢獻(xiàn)了一臺的Blue Gene“藍(lán)色基因”超級計算機(jī)。
該項目使用數(shù)據(jù)和軟件來模擬小鼠大腦的一小部分,重點關(guān)注一組被稱為皮質(zhì)柱的神經(jīng)元。馬克拉姆的設(shè)想是,“藍(lán)腦計劃”的第一個目標(biāo)是在兩三年內(nèi)通過軟件復(fù)制大腦新皮質(zhì)單元(NCC),或者說設(shè)計出NCC的模板,然后根據(jù)大腦不同區(qū)域或者不同動物的大腦對這個模板進(jìn)行修改,這樣就可以模擬各種各樣的NCC。
“藍(lán)腦計劃”由瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)和蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院(ETH)資助,數(shù)據(jù)由美國艾倫腦科學(xué)研究所提供。由藍(lán)腦構(gòu)建的基于超級計算機(jī)的重建和模擬為理解大腦的多層次結(jié)構(gòu)和功能提供了一種全新的方法,并給了計算機(jī)模擬人腦的學(xué)習(xí)能力一個可能。該項目還獲得歐盟“地平線2020研究與創(chuàng)新框架計劃”資助。
曾經(jīng)擔(dān)任IBM研究院“藍(lán)腦計劃”項目負(fù)責(zé)人的佩克(Charles Peck)認(rèn)為,模擬大腦的真正價值在于研究人員可以獲得每個神經(jīng)元的數(shù)據(jù)。“雖然科學(xué)家對大腦的很多細(xì)節(jié)已經(jīng)非常了解,但是他們?nèi)匀徊恢来竽X各個組成部分之間的結(jié)合方式,也不知道大腦如何思考、如何學(xué)習(xí)以及如何形成概念。”他說道,其意在這項研究可以真正拉近電腦與人腦之間的距離。
五年前就曾被抵制
從“藍(lán)腦計劃”到“人類腦計劃”是一個巨大的跨越,項目剛推出時,就遭到學(xué)界的強(qiáng)烈質(zhì)疑。
2014年9月,來自歐盟的154名研究人員聯(lián)名致信歐盟委員會,指責(zé)HBP過于狹窄的研究領(lǐng)域,并威脅將抵制該項目,稱HBP項目的管理結(jié)構(gòu)和研究重點都需要改變。
曾在瑞士聯(lián)邦理工大學(xué)洛桑分校獲得神經(jīng)生物博士學(xué)位的一位中國教授告訴第一財經(jīng)記者:“很多學(xué)者發(fā)起聯(lián)名信叫停HBP,歐盟也考慮暫停HBP的資助計劃,馬克拉姆后來也不再對外宣稱HBP的計劃了,反過頭來再重提BBP計劃。BBP計劃還一直被IBM資助,也有一些社會資金來源。”
反對的科學(xué)家稱:“這是一個需要整個歐洲進(jìn)行協(xié)作的項目,就像人類基因組計劃一樣,資金不應(yīng)該給到一個科學(xué)家。”甚至有科學(xué)家認(rèn)為這個項目純屬浪費錢,沒有實際意義,因為“建模”不是解決問題的途徑,“建模”就是問題本身,沒有試圖解決某個特定的研究問題。
冷泉港實驗室(CSHL)神經(jīng)科學(xué)負(fù)責(zé)人Anthony Zador教授從一開始就不看好該項目。他對第一財經(jīng)記者表示:“從HBP項目推出之初我就抱有懷疑,這么大一筆錢投到一個看不見目標(biāo)的項目中是很荒唐的。打個不恰當(dāng)?shù)谋确剑@就好像你花了很多錢把不同的高端汽車廠商的零部件都精準(zhǔn)地復(fù)制出來,拼湊到一輛汽車上,但目的是要在大城市里面模擬路況測試。而這些模擬的路況是無法幫助你去理解交通狀況為什么那么糟糕,或者如何去解決全球氣候變暖的。”
Zador教授認(rèn)為,10億歐元可以做很多好的腦科學(xué)研究,比如美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)的腦計劃,而HBP所做的與如此巨大的投入遠(yuǎn)不能匹配,是一種巨大的資源浪費。
巨大的爭議導(dǎo)致了HBP的變革。2015年,HBP內(nèi)部發(fā)生了重大的調(diào)整,原本三名高層的委員會解散,由22人組成的管理董事會接管。
2016年離開項目的HBP原聯(lián)合主席及BBP聯(lián)合主席肖恩·希爾(Sean Hill)向第一財經(jīng)記者透露:“HBP后來的發(fā)展方向偏離了最初設(shè)定的目標(biāo),這導(dǎo)致了這一計劃的失敗。”
就在上個月,希爾還來到中國,代表“藍(lán)腦計劃”與東南大學(xué)簽署協(xié)議。這也是“藍(lán)腦計劃”首次與中國學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)簽署大規(guī)模的關(guān)于神經(jīng)元形態(tài)學(xué)研究和腦模擬方面的合作協(xié)議。
歐洲腦計劃的未來
隨著歐洲“人類腦計劃“的銷聲匿跡,歐盟未來也將不再向單個科研項目進(jìn)行如此大規(guī)模的資助,這也引起了整個歐洲學(xué)術(shù)界的大辯論。不過支持馬克拉姆的人認(rèn)為,“藍(lán)腦計劃”在過去幾年中還是取得了很大的進(jìn)展。
去年年底,由“藍(lán)腦計劃”發(fā)布的“藍(lán)腦細(xì)胞圖譜”在《神經(jīng)信息學(xué)前沿》上刊登,這一細(xì)胞圖譜展示了首張小鼠大腦每個細(xì)胞的數(shù)字3D圖譜,為神經(jīng)科學(xué)家提供全部737個腦區(qū)中主要細(xì)胞類型、數(shù)目和位置等先前無法獲得的信息,能極大地加快腦科學(xué)的進(jìn)展。
它將數(shù)百個全腦組織染色數(shù)據(jù)整合為一個綜合性、交互式的動態(tài)在線資源,允許任何人對小鼠大腦中的每個區(qū)域進(jìn)行可視化,并且可以利用免費下載的數(shù)據(jù)進(jìn)行新的分析和建模。
研究人員認(rèn)為,這張突破性的數(shù)字圖譜可用于分析和進(jìn)一步為特定的腦區(qū)建模,是邁向完全模擬嚙齒動物大腦的重要一步。
馬克拉姆當(dāng)時也提到了在研究中遇到的挑戰(zhàn)。他表示:“盡管在過去的一個世紀(jì)進(jìn)行了大量研究,我們?nèi)匀恢荒塬@得4%的小鼠腦區(qū)的細(xì)胞數(shù)量,而且這些估計通常相差三倍。這限制了我們研究和模擬大腦的努力。”
完成這張革命性的圖譜,花了他整整五年時間。但是要完成一張人腦的模擬圖譜,現(xiàn)在看來很難在下一個五年里實現(xiàn)。
但歐盟決定停止對人類腦計劃的下一個十年的資助,也將令歐盟腦計劃未來的發(fā)展陷入不確定中。在各國政府都在大力推動腦科學(xué)發(fā)展的背景下,沒有一個國家愿意看到自己落后于人。
日內(nèi)瓦大學(xué)神經(jīng)科學(xué)教授亞歷山大·普吉特(Alexandre Pouget)對第一財經(jīng)記者表示:“雖然BBP和HBP兩個旗艦項目仍然存在,但是現(xiàn)在的形勢對于這兩個計劃未來的發(fā)展并不利,因為爭議只會越來越多。歐盟也正在積極討論歐洲腦計劃未來的走向。”
相比之下,有科學(xué)家認(rèn)為,中國提出的腦計劃更加實際。2016年,中國加入全球的“腦計劃”競爭之列。中國“腦計劃”分兩個方向:以探索大腦秘密、攻克大腦疾病為導(dǎo)向的腦科學(xué)研究和以建立和發(fā)展人工智能技術(shù)為導(dǎo)向的類腦研究。
中國科學(xué)院上海神經(jīng)科學(xué)研究所所長蒲慕明認(rèn)為,與歐美、日本的“腦計劃”相比,中國“腦計劃”更為全面。各領(lǐng)域科學(xué)家提出了“一體兩翼”的布局建議,即以研究腦認(rèn)知的神經(jīng)原理為“主體”,研發(fā)腦重大疾病診治新手段和腦機(jī)智能新技術(shù)為“兩翼”。目標(biāo)是在未來15年內(nèi),在腦科學(xué)、腦疾病早期診斷與干預(yù)、類腦智能器件三個前沿領(lǐng)域取得國際領(lǐng)先的成果。
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