学术交流

首届脑连接图谱与类脑智能发展论坛举行

来源:武汉光电国家实验室(筹)    作者:    发布时间:2017年09月30日

脑科学和类脑智能研究具有重要战略意义。我国《国家中长期科学和技术发展规划纲要》(2006-2020)将“脑科学与认知”列入基础研究八个科学前沿问题之一。

区别于以往脑科学的研究更多基于医学、心理学、生理学、解剖学的角度,9月26日,在苏州举办的首届脑连接图谱与类脑智能发展论坛,创新性地将脑连接图谱研究与人工智能、深度学习等结合,与会专家进行了不同学科领域与思维的碰撞。

本次论坛由脑连接图谱产业协同创新共同体、武汉光电国家实验室(筹)、华中科技大学苏州脑空间信息技术研究院联合主办。中国科协调研宣传部副部长郑凯,苏州市政府副秘书长卢渊出席论坛并讲话。


脑科学启发类脑智能创新突破

“有智能没智慧、有智商没情商、会计算不会算计”,华中科技大学副校长、长江学者、“973计划”项目首席科学家骆清铭认为,当前的人工智能与人脑相比存在很大差距。尽管“阿尔法围棋”战胜李世石引来世人瞩目,可是它仅仅是一个单一任务的运算程序,远远不及人脑的能力。如果真正模拟人脑又会怎样?骆清铭说,脑科学的新发现,将使人工智能发展获得新的“助推器”。目前,脑科学最有待突破的就是理解人脑高级认知功能的神经网络。骆清铭教授团队自主创新开发高分辨、大探测范围和高通量的三维光学显微成像技术,能够在哺乳动物全脑范围,以真实尺度构建出包括神经元和血管等脑内的多种复杂结构的完整精细形态和连接关系,对于脑工作机理和脑发育的探究、对疾病和药物研发将发挥重要作用,对类脑智能将提供重要的数据。

哈尔滨工业大学机器人研究所所长、长江学者赵杰也有类似的观点,他认为,机器人的智能发展分为三个阶段,第一阶段是计算智能,有一定的感知,能做图像处理、语音识别等简单的操作;第二阶段是感知智能,机器人拥有非常强大的传感器系统,能够感知外界环境;最高阶段是认知智能,就是能够做到像人一样的智能。

专家们一致认为,未来,人工智能将会是一种受脑启发的人工智能,即类脑智能。相比当前基于单一任务运算程序的人工智能,类脑智能是一种面向人工神经网络,将生物机制与数学原理融合的新型网络模型和学习方法,功耗会大大降低。一旦受大脑多尺度信息处理机制启发的计算模型及软硬件成为现实,将使机器逐渐逼近具有学习和进化能力的通用智能。


“幸福脑”与脑疾病治疗

“脑科学发展的最高境界,就是通过脑的主动调控,可以让我们生活在一种比较愉悦的环境下。”当天,中国科学院院士、浙江大学医学院院长段树民做了题为“脑功能的神经环路基础”学术报告,并提到了“幸福脑”的概念。他指出,经济的高速发展,社会竞争和压力的增加,使人类精神、心理健康成为现代社会不容忽视的问题。和神经变性疾病等不同,精神疾病很长时期内找不到脑实质病理变化的基础。能不能通过大脑来真正调控人的行为,让人们克服克服恐惧,克服焦虑、抑郁?段树民院士认为是可行的。

大脑是由1012神经细胞组成,通过1015突触形成有功能的各种神经网络,因此神经环路(网路)是脑高级功能研究的关键点和难点。段树民院士说,通过研究发现,光可以用来作为脑部选择性调控的工具,因为它可以以精确脉冲的形式施加于神经细胞。这一技术手段的应用在脑部环路研究中有至关重要的意义。

中国科学院自动化研究所脑网络组研究中心主任蒋田仔团队关于“脑网络组图谱”的研究,是人类认识脑和脑疾病的利器。蒋田仔认为,人类脑图谱是理解脑的结构和功能的基石,然而当前被广泛应用的脑图谱存在一些明显的不足之处。中国科学院自动化研究所脑网络组研究中心突破传统脑图谱绘制的瓶颈,提出了“利用脑结构和功能连接信息”绘制脑网络组图谱的思想。脑网络组图谱不仅包含了精细的大脑皮层脑区与皮层下核团亚区结构,而且在体定量描绘了不同脑区亚区的解剖与功能连接模式,并对每个亚区进行了细致的功能描述,不仅能为神经及精神疾病的新型治疗技术提供准确的定位,而且还将为脑中风损伤区域及癫痫病灶的定位、神经外科手术中的脑胶质瘤的精确切除、以及对功能脑区更严格有效的保护做出贡献,从而能够极大程度地推动此类技术在临床神经精神疾病治疗的应用,提高诊断质量与治疗效果。

 

学术界与产业界精彩碰撞

与其他来自学术界的特邀报告嘉宾不同,高亮在美国3I(Intelligent Imaging Innovations,智能成像创新)公司担任首席研究科学家,致力于开发先进的光片显微镜产品。高亮认为理解脑的功能和脑的结构是最振奋人心也最具有挑战性的课题,3I公司致力于提供好的技术和产品来与这一领域的研究者协作解决这一问题。

“产业界、学术界进行更多的探讨交流,可以促进我们的产品更加贴合研究者的需求,有利于协同解决脑连接图谱领域的共性关键问题”,高亮展示了3I公司先进光片显微镜产品的图像采集和分析功能。通过短视频演示了这项技术强大的三维影像的成像能力、高分辨率辨别细胞信息的过程,以及此项技术在鼠脑成像中的应用。

“这不仅是一场学术交流与技术展示的研讨会,更是一个最前沿的脑连接图谱领域交流与合作平台。通过这个平台,我们将集聚行业智慧,协同解决共性关键问题,引领中国脑连接图谱与类脑智能研究的发展。”脑连接图谱产业协同创新共同体秘书处表示,还将继续举办脑连接图谱与类脑智能发展论坛,引导脑科学研究与人工智能研究领域的思维碰撞,促进学术界与产业界开展广泛互动交流与合作。