蒲慕明,1948年出生,中國(guó)科學(xué)院院士,美國(guó)科學(xué)院外籍院士,現(xiàn)任中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心學(xué)術(shù)主任,上海腦科學(xué)與類(lèi)腦研究中心主任。他是國(guó)際著名的神經(jīng)生物學(xué)家和生物物理學(xué)家,他建立的“光漂白”技術(shù)至今仍是測(cè)量細(xì)胞內(nèi)蛋白運(yùn)動(dòng)速度的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)方法,他在膜蛋白動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)、神經(jīng)元發(fā)育和軸突導(dǎo)向、突觸形成和可塑性、神經(jīng)環(huán)路的功能等領(lǐng)域都有重要貢獻(xiàn)。
大腦是人體中最復(fù)雜的器官。它只有大約1.5千克,但卻是我們所有智慧的來(lái)源。人類(lèi)的大腦究竟有什么特別之處?它又是怎么工作的?科學(xué)家們一直在不斷探索。尤其是出于對(duì)人工智能開(kāi)發(fā)和大腦疾病防治的迫切需要,人們對(duì)腦科學(xué)有了更強(qiáng)烈的期待,也因此讓腦科學(xué)成了科研熱門(mén)中的熱門(mén)。當(dāng)前,以人工智能為代表的新技術(shù),成為推動(dòng)第四次工業(yè)革命走向深入的重要力量,給經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、文化等多領(lǐng)域的發(fā)展帶來(lái)深刻變革。但是,因?yàn)閷?duì)大腦工作方式的了解有限,人工智能的開(kāi)發(fā)與研究仍處于比較低的水平。未來(lái),可不可以充分模擬人類(lèi)大腦,研發(fā)出更高級(jí)的人工智能技術(shù)?人腦與機(jī)器能否高度融合?這一切,都需要建立在對(duì)腦科學(xué)全面研究的基礎(chǔ)之上,都需要我們不斷揭開(kāi)人腦的奧秘。當(dāng)然,其中也包括影響人腦健康的復(fù)雜因素。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì),目前全球有超過(guò)5500萬(wàn)人患阿爾茨海默病。類(lèi)似的重大腦疾病,還包括幼年期的自閉癥、智力障礙,成年期的抑郁癥和各種成癮行為。目前,這些重大腦疾病已經(jīng)成為患者本人、患者家庭乃至整個(gè)社會(huì)的沉重負(fù)擔(dān)。那么,這些腦疾病是怎么產(chǎn)生的?新的科技研究成果,能不能更好地預(yù)防和治療腦疾???而未來(lái)的腦科學(xué)與人工智能的融合發(fā)展方向又是什么?這些都是迫切需要腦科學(xué)專(zhuān)家研究回答的關(guān)鍵問(wèn)題。
克隆猴子的科學(xué)意義不一般
現(xiàn)在腦科學(xué)之所以吸引人,主要就是因?yàn)楹芏辔粗獑?wèn)題導(dǎo)致的。未知的事情、神秘的事情越多,這個(gè)領(lǐng)域越有發(fā)展前景。
做基礎(chǔ)腦科學(xué)主要就是研究認(rèn)知原理。認(rèn)知原理可分兩類(lèi):一種是基本認(rèn)知,感覺(jué)、知覺(jué),還有學(xué)習(xí)、記憶、情緒、情感、注意、抉擇,這是很多動(dòng)物都有的。但是有些高等認(rèn)知功能,只有高等動(dòng)物才有,比如共情心、同情心、親社會(huì)行為、合作行為、有意識(shí)、語(yǔ)言等。
要研究這些高等認(rèn)知功能,就需要對(duì)非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物進(jìn)行深入研究。克隆羊“多利”誕生之后,所有哺乳類(lèi)動(dòng)物,除了靈長(zhǎng)類(lèi)以外都被克隆了。靈長(zhǎng)類(lèi)沒(méi)辦法克隆,有很多人試了,包括美國(guó)國(guó)家靈長(zhǎng)類(lèi)中心的團(tuán)隊(duì),試了好多年都沒(méi)有成功,所以大家基本都放棄了,認(rèn)為這件事做不成。因?yàn)殪`長(zhǎng)類(lèi)跟其他哺乳類(lèi)動(dòng)物,很不一樣,它們特別容易受損,很難移植,可能也有其他遺傳進(jìn)化的原因,使它們不能夠被克隆。
因?yàn)轶w細(xì)胞克隆技術(shù)可以在短期內(nèi)批量生產(chǎn)遺傳背景一致的動(dòng)物,所以在科學(xué)研究中,它被認(rèn)為是構(gòu)建動(dòng)物模型的最佳方法。而猴子等靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物與人類(lèi)的親緣關(guān)系最近,所以對(duì)克隆猴等靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物進(jìn)行研究,對(duì)人類(lèi)更具有價(jià)值。但是,自克隆羊“多利”出來(lái)以后,雖然有很多實(shí)驗(yàn)室嘗試用體細(xì)胞克隆猴,但是都沒(méi)能成功。中國(guó)科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所通過(guò)5年的持續(xù)攻關(guān),最終克隆出的兩只健康存活的猴子——“中中”和“華華”,入選了“2018年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展”,同時(shí)也是該領(lǐng)域世界級(jí)的重大突破。
腦機(jī)融合初試鋒芒
腦科學(xué)研究除了對(duì)防治腦疾病有決定性意義外,還能幫助我們開(kāi)發(fā)出更接近人腦的智能,為人類(lèi)服務(wù)?!澳X機(jī)接口”,也稱(chēng)作腦機(jī)融合技術(shù),就是通過(guò)芯片和傳感器,用大腦控制各種設(shè)備,這或許會(huì)成為未來(lái)人工智能的一個(gè)熱門(mén)方向。2020年8月,馬斯克的公司實(shí)現(xiàn)了將芯片植入豬腦,芯片能夠感應(yīng)溫度氣壓的變化,能讀取腦電波、脈搏等生理信號(hào),能通過(guò)發(fā)送信號(hào)刺激大腦神經(jīng)元細(xì)胞做出相應(yīng)的反應(yīng)。2021年4月,馬斯克的公司又實(shí)現(xiàn)了猴子用“意念控制”光標(biāo)打游戲。如果這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到人類(lèi)身上,不僅能治療大腦損傷和缺陷,還能大大增強(qiáng)人類(lèi)的認(rèn)知與行為能力。
不過(guò),也有很多人開(kāi)始憂(yōu)慮,如果未來(lái)腦科學(xué)推動(dòng)人工智能研究取得更大突破,機(jī)器會(huì)不會(huì)和人一樣有思想、有情感、有意識(shí),它們還能和人類(lèi)和諧相處嗎?目前,機(jī)器與人腦相比還有多大差距?腦機(jī)融合技術(shù)的前景如何?我們對(duì)未來(lái)人工智能的種種擔(dān)憂(yōu)有必要嗎?
腦機(jī)接口的應(yīng)用相當(dāng)廣泛,腦機(jī)接口有兩類(lèi):一種是非侵入式的,一種是侵入式的。用腦電波的,就是非侵入式的。這種非侵入式接口非常有用,比如從腦波判斷大腦狀態(tài),輔助疾病診斷。另外一種是侵入式的,侵入式的就是直接把電極插入到大腦皮層。侵入式的好處是可以更準(zhǔn)確地記錄大腦的反應(yīng),知道哪個(gè)區(qū)域做出來(lái)的反應(yīng)。侵入式的電極在醫(yī)療上面用途也很廣。
有些腦機(jī)接口是閉環(huán)式的,可以調(diào)控大腦功能。比如可以非侵入式地記錄腦電波,觀察一下腦的狀態(tài),然后作反饋腦刺激,讓大腦進(jìn)入睡眠態(tài),或者進(jìn)入清醒態(tài),都很有用。睡眠有問(wèn)題的人很多,即使吃安眠藥都沒(méi)效果,這種腦機(jī)接口的調(diào)控模式,就可以成為幫助睡眠的工具。還有長(zhǎng)途駕駛時(shí),可以通過(guò)觀測(cè)司機(jī)的大腦狀態(tài),及時(shí)作出提醒,這樣使司機(jī)能夠保持正常工作。
如何讓腦科學(xué)研究造福人類(lèi)
類(lèi)腦人工智能屬于前沿科技,也會(huì)遇到很多社會(huì)倫理問(wèn)題。比如說(shuō)現(xiàn)在,我們研究人員可以控制別人的大腦,可以電刺激,可以讀別人的大腦,誰(shuí)有權(quán)來(lái)控制這個(gè)?父母可不可以對(duì)孩子做這個(gè)行為?醫(yī)生什么情況下可以調(diào)控患者的大腦?這些行為都要有倫理標(biāo)準(zhǔn)。
現(xiàn)在研究大腦,研究腦疾病,研究各種藥物治療、各種康復(fù)手段,都是要修復(fù)大腦,保護(hù)大腦。還有一個(gè)路徑,就是增強(qiáng)大腦智能。比如運(yùn)動(dòng)員吃興奮劑,就可以跑得比別人快,這個(gè)就是不被允許的。
還有一個(gè)問(wèn)題就是,人工智能可以取代什么職業(yè)。現(xiàn)在的大公司,都想發(fā)展通用人工智能。以前的機(jī)器人都是做一樣的工作,就是做裝配,現(xiàn)在要做更強(qiáng)的機(jī)器人,很多人就被替代了。當(dāng)然大公司愿意用機(jī)器人,因?yàn)槭″X(qián),機(jī)器人可以一天工作24小時(shí)。那么,社會(huì)上就會(huì)出現(xiàn)失業(yè)問(wèn)題,而每個(gè)國(guó)家面臨的情況又不一樣,發(fā)展中國(guó)家跟發(fā)達(dá)國(guó)家也不一樣,這些都是發(fā)展類(lèi)腦人工智能要面臨的問(wèn)題。
假如有一天,真正跟人差不多的一群機(jī)器人出現(xiàn),這群機(jī)器人有自我思考能力,那時(shí)的社會(huì)應(yīng)該是怎么樣的一個(gè)社會(huì),這是我們需要認(rèn)真考慮的。這可以算是倫理問(wèn)題,也是社會(huì)問(wèn)題。我們必須要設(shè)計(jì)出一種模式,將來(lái)發(fā)展出來(lái)的人工智能,通過(guò)管控,能夠更好地服務(wù)人類(lèi)、造福人類(lèi),而不會(huì)有危害,這是未來(lái)制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)需要把握的方向。
近幾年,全世界掀起腦科學(xué)研究的浪潮,這個(gè)浪潮在歐美、日本都引發(fā)了國(guó)家性的腦科學(xué)計(jì)劃。我們中國(guó)科學(xué)家在過(guò)去幾年中也做了很多努力——積極推動(dòng)中國(guó)腦計(jì)劃的啟動(dòng)。中國(guó)腦計(jì)劃相比其他幾個(gè)國(guó)家的腦計(jì)劃會(huì)有所差別。我們是聚焦多方面,包括腦科學(xué)現(xiàn)在一些基本的問(wèn)題、腦疾病的診斷治療、腦啟發(fā)的人工智能。這三個(gè)領(lǐng)域都在腦計(jì)劃范圍之內(nèi),而且這個(gè)腦計(jì)劃是配合中國(guó)中長(zhǎng)期科學(xué)的戰(zhàn)略規(guī)劃,計(jì)劃是到2035年。內(nèi)容的主體是做基礎(chǔ)研究,就是做腦認(rèn)知功能的神經(jīng)基礎(chǔ)。要知道大腦的環(huán)路,知道它的功能,也要知道大腦的發(fā)育是怎么進(jìn)行的。在這個(gè)基礎(chǔ)主體之外有兩翼,也就是“一體兩翼”,“一翼”是希望能夠研發(fā)出各種腦機(jī)接口,比如用大腦的信息控制機(jī)器,就是調(diào)控大腦信息的技術(shù);能夠研發(fā)出新的計(jì)算方法,人工智能研究中機(jī)器學(xué)習(xí)的方法是關(guān)鍵,希望能夠開(kāi)發(fā)出類(lèi)似人腦的機(jī)器學(xué)習(xí)的算法,還有各種類(lèi)似人神經(jīng)元、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的器件,以及各種智能體、機(jī)器人等等。未來(lái)的人工智能產(chǎn)業(yè),可以從這“一翼”發(fā)展。另外“一翼”,就是腦疾病,有了認(rèn)知功能的基礎(chǔ),就可以對(duì)很多和認(rèn)知相關(guān)的重大腦疾病進(jìn)行早期診斷,在還沒(méi)有發(fā)病之前,能夠發(fā)現(xiàn)各種指標(biāo)出現(xiàn)變化,就可以及早干預(yù)很多疾病。像退行性的疾病,發(fā)展到后期就很難治,早期干預(yù)是最好的模式。這需要進(jìn)行很多臨床大數(shù)據(jù)的收集,作為研究基礎(chǔ)。中國(guó)腦計(jì)劃在這“一翼”的出口就是健康產(chǎn)業(yè),這“一翼”對(duì)各種醫(yī)療器件的產(chǎn)業(yè)發(fā)展,也會(huì)有很大的好處。通過(guò)中國(guó)腦計(jì)劃的實(shí)現(xiàn),希望我國(guó)能夠在重要的前沿領(lǐng)域有一席之地。
如果人類(lèi)的技術(shù)足夠成熟,我最想為大腦增加“共情心”這個(gè)功能,基因經(jīng)過(guò)代代遺傳,在形成幫助人類(lèi)個(gè)體穩(wěn)固生存的家庭、種族的同時(shí),也為整個(gè)人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步造成一定的阻礙。人們應(yīng)學(xué)會(huì)“共情”,學(xué)會(huì)互相理解,這樣才能一道克服人類(lèi)面臨的眾多難題,人類(lèi)文明才能更加進(jìn)步。
聯(lián)系客服