数字孪生脑 让人工智能“自己思考”

数字孪生脑示意图：通过计算系统模拟生物大脑的结构与功能

本报记者 张炯强

能不能做成一个像我们人类一样的大脑——“人工脑”，这个科幻世界的事物正走向现实。它也是人工智能的一大目标。

人类思维的物质载体是大脑，组成人脑的神经细胞数量上千亿，与银河系星体总数相当；而作为神经细胞的连接点“突触”数量，又是神经细胞的1000倍，达到10的14次方。正是这些庞大数字的细胞构成的神经环路和网络，使人类得以产生感觉、形成意识、能学习记忆，拥有思维和认知能力。大脑神经环路在发育过程中是如何形成的，又如何实施功能，长期以来是未解之谜。因而，脑科学被称为人类理解自然现象和人类本身的终极疆域。从医学角度来看，认识脑的发育形成和工作原理对于维护脑健康、治疗众多复杂的大脑疾病具有关键意义。

“人机相通”促进AI研发

近年来，AI热潮又将脑科技推向了全球竞争的一个新高峰。人脑工作原理有其显著的特点和优势，借鉴这些特殊的工作原理，科学家们正在设计出精巧的、具有强大学习和运算能力的机器或计算机算法。脑科学研究成果将促进人工智能等技术的研发，这一领域的研究突破将引领新一轮科技革命，使经济社会发展呈现崭新的局面。

人工智能发展至今，最大的瓶颈是什么？复旦大学类脑智能科学与技术研究院院长冯建峰曾介绍：“现在的人工智能，仍停滞于机器的概念。也就是机器人拥有的本领，都是人们赋予的。很快，我们要破解更多大脑的秘密，让人工智能‘自己思考’。”

仅仅依靠大数据、计算机技术支撑的人工智能是有缺陷的，像我们熟知的人脸识别、无人驾驶等技术，往往会出现大数据没有采集到的“盲点”；人脑则不同，总会在关键时刻灵光一现、随机应变。因此，真正的人工智能是人机相通的产物。

类脑研究的突破与挑战

建院10年，复旦类脑研究院正在探索未来人工智能突破点，破解大脑奥秘。理解大脑的结构与功能是21世纪最具挑战性的前沿科学问题，谁揭开大脑运作的神秘面纱，谁就在全球智能产业革命中抢占了先机。

位于浦东张江的复旦类脑研究院，是一幢中部下沉庭院，外表建筑如一把从中升起的“大伞”，“伞”纵横交错的纹理，就像大脑的纹路。在这里，冯建峰和诸多科研团队正在破解一个个“脑奥秘”：比如，研究发现，人脑前额叶和枕叶区的灰质体积越小，多动症的症状越严重。人们的许多生理行为均与大脑有关，通过大脑的惩罚与奖赏机制，可以寻找出根源所在。那么，未来的人工智能是否也能受到惩罚与奖赏机制的影响，变得更为有效呢？冯建峰指出，“它为实现人工智能的‘自我思考’奠定基础。”

近50年前，美国科幻片《未来世界》让人们见识了拥有“人脑”的机器人厉害及可怕之处。时至今日，各式各样的机器人已经无处不在，但是，仍没能看到人工智能中的“思考者”。让人工智能有“人味”，这是全球科技竞争的最前沿，也是当下复旦类脑研究院全力进取的方向。