人造大脑

人造大脑引是英国媒体2009年7月28日上午报道的、瑞士洛桑联邦工学院科学家、“蓝脑计划”的主管亨利·马克拉姆宣布的、将在10年内实现人造功能性大脑。

1、背景条件

在牛津举办的全球科技、娱乐和设计大会上，马克拉姆表示他的研究团队已经模拟出了老鼠的大脑，正向开发合成人脑方向迈进。他说，合成人脑将对寻找精神病治疗尤其有用。全球大约20亿人遭受某种程度的脑损伤的折磨。他说：“建造人脑不是不可能的，我们可能在10年内实现。如果成功了，我们会把图纸送到科技、娱乐和设计大会上讨论。”

人工神经突触结构图

蓝脑计划

“蓝脑计划”开始于2005年，其目的是从实验数据逆向打造哺乳动物的大脑。他的研究组将重点放在皮层单元上，皮层单元是哺乳动物的大脑所独有的结构，也叫新大脑皮层。他解释说：“这是一个新的大脑，哺乳动物需要它，因为它们需要处理亲子关系、社会互动的复杂认知功能。从老鼠发展到人，它是如此成功，为了生成这一惊人器官，我们把脑结构单元数扩大了大约1000倍。”目前，这一研究仍在继续，他说：“发展速度很快。”

重要事件

亨利·马克拉姆曾在2007年02月27日前巴西东北部城市那塔尔展示了他设想的“蓝脑”计划，并希望在2015年制造出“人造大脑”，以达到治疗阿尔茨海默氏症和帕金森氏症的目的。据巴西《圣保罗报》07年2月25日报道，位于那塔尔的国际神经研究院是参与这项计划的20个研究中心的一个。巴西神经学家鲛岛浩一（音译）表示，马克拉姆已经利用形态学、生理学和分子结构学成功组装了一个模型。马克拉姆介绍说，他的想法是“拆除之后再重建”哺乳类动物的大脑，计划将分为几个阶段：2008年先用啮齿动物做实验，2011年后将试图组装一个猫的大脑，在2015年正式组装人类大脑之前，可能还会制造猕猴的大脑。

人的大脑功能和结构极为复杂，目前对它的研究仍处于初级阶段，因此很多人认为马克拉姆的想法不现实。对此马克拉姆认为，科技的发展非常迅速，以后10年取得的成果可能相当于以前150年的成绩。

《圣保罗报》的报道说，实现这一设想的花费也是巨大的，从2008年计划开始到2015年结束至少需要数十亿个神经元和上万亿个神经突触，其中光是记录所有人脑的信息就需要刻录1亿张DVD光盘。

过去15年，马克拉姆教授和他的研究组已经解码了皮层单元结构。他说：“那就像是在盘查雨林——共有多少树，树的形状是什么，每种树有多少株，树的位置在哪里。但是，这项工作比在雨林盘点树木还要细致繁杂，因为你必须描述和发现所有的交流规则和联通规则。”

2、进展情况

现在，这项计划有一种“上万神经元（每一个都不同）的软件模型，它能让研究人员通过数码技术搭建一个人工皮层单元。虽然每个神经元都是独一无二的，但是，研究人员已经发现不同大脑的线路有着共同的模式。他说：”虽然我们的大脑有大有小，可能有不同形态的神经元，但是我们分享着相同的结构。我们认为，这就是物种的特别之处，这可以解释我们为什么不能跨物种交流。“

为了制作一个真实的模型，研究组需要把各种模块和一些运算法则输入一台超级电脑中。他说：”一个神经元的计算量你需要用一台笔记本来做，所以，你需要上万台笔记本。“但是，他使用的是一台有1万个处理器的IBM”蓝色基因“电脑。模拟大脑已经开始让研究人员了解到大脑工作方式的一些线索。例如，他们能显示出大脑的画面并监控机器的电活性。他说：”这种系统让你兴奋，它实际上创造着自己表现法。“

在TED大会上，洛桑联邦理工学院蓝脑计划负责人亨利·马克拉姆宣布了一项超级蓝图，如果该计划获得成功，那么十年之内或诞生可创造意识形态的全息技术，其有助于创造一个拥有自我意思的人工智能。这位出生于南非的神经学家目前正在试图建立一个完整的人脑模型，从微小的突触到整个脑部半球，并通过一台超级计算机进行模拟。

人工智能已经困扰了科学家几十年之久，大部分人认为这是不可能实现的，意识之谜可能永远无法解开。人脑的结构非常复杂，拥有860亿个神经元以及千万亿级的连接，如果我们能将人脑完全拆开，那么这里将是一片全新的领域，可以为研究人员提供解决脑部疾病的办法。人工智能技术的发展使得电脑变得足够复杂，可以解算庞大的数据。来自加州理工学院的克里斯托夫·科赫教授认为蛔虫仅仅有302个神经元，但是我们还没弄懂这种生物是如何”工作“的，有太多关于大脑的奥秘是我们所不知道的。

研究小组目前已经突破了单个老鼠基因表达的研究，正在探索动物脑组织形成意识的原理，相关成果已经公布在神经学的学术期刊上，并被纳入统一的大脑意识模型中，最终这些发现将在IBM蓝色基因超级计算机上进行模拟。马克拉姆认为其中的最大问题是这些方法是否具有普遍性，因为相比较于老鼠大脑皮层，人类的大脑显得更加复杂，谁也不知道按照该思路打造出的产物是否像一个真正的大脑。

建立人工智能的意识只有不断试验、不断模拟，才能找到问题的答案，这是唯一的探索途径，建立模拟人类大脑的体系是一个令人难以置信的生物发现，马克拉姆设想需要全球神经学领域大约6000名研究人员参与该项目的模拟数据解算，虽然多数神经科学的学科带头人认为马克拉姆的计划并不现实，但是他已经获得了一些支持，一组由15位神经科学博士组成的科学家团队试图模拟拥有百万级神经元的老鼠大脑皮层。

一位古埃及外科医生将大脑形容为头骨的精髓，大约在1500年以后，亚里斯多德宣布大脑就像一个辐射体，将内心热而沸腾的能量散发出去，神经科学已经走过了漫长的发展道路，到现在为止我们依然有很多不知道的事物，过去的一个世纪是大脑研究巨大进步的时代，我们了解到大脑具有生物电流，并由错综复杂的神经连接控制，组成了庞大而复杂的网络，电信号是大脑指令的传输载体。神经递质的突触释放刺激信号，并作用于相邻的神经元受体，突触相当于电路中的逻辑开关，轴突则是传输信号的电线，可将思维活动通过电信号传递到身体的相关部位上。

当神经信号传递时，有几十个不同的神经递质进行接收，传递过程中还具有超过350种离子通道，一个神经元就包含了如此庞大的复杂结构。对此，神经科学家喜欢通过磁共振成像来探索大脑活跃区，监测可以显示血液流经灰质时所表征出的状况。此外，无创成像技术也是大脑意识探索的一项技术，可以显示人类大脑中错综复杂的电信号连接网。

建立复制人类大脑意识的探索需要更多的资金投入，对此欧盟委员会在今年1月拨款10亿欧元对该项目进行支持，如果马克拉姆的”复制意识“计划获得成功，那么人类必然将进入全新的时代。

影响及意义

表现和影射的目标最终会实现，因此，研究人员可能会直接看到大脑感知世界的方式。随着神经系统科学和哲学的发展，”蓝脑“计划还有着其他实际应用。例如，通过把世界上所有的有关动物的神经系统学资料汇集在一起，研究人员可能会建造动物模式。

进一步研究人类

马克拉姆教授说：”我们不能一直在动物身上做实验。“它可能还会让研究人员进一步了解大脑疾病。他说：”全球精神失调的人数有20亿。“他表示，该计划可能会提供一些新疗法的线索。

3、迄今为止最复杂人造大脑

加拿大一个科学家组称，他们已经研制出迄今为止最接近真实大脑的机能大脑模型。这个利用超级电脑运行的模拟大脑拥有的一个数码眼睛，可以用来进行视觉输入，它的机械臂能绘制出它对视觉输入做出的反应。这个模拟大脑非常先进，它甚至能通过IQ测试的基本测试。

加拿大滑铁卢大学的神经学家和软件工程师表示，这是迄今为止产生的世界上最复杂、最大规模的人类大脑模型模拟。这个名叫Spaun的大脑由250万个模拟神经元组成，它能执行8种不同类型的任务。这些任务的范围从描摹到计算，再到问题回答和流体推理（fluidreasoning），可谓五花八门。测试期间，科学家亮出一系列数字和字母，让Spaun记入储存器，然后科学家亮出另一种字母或符号，作为指令，告诉Spaun借助它的记忆力做什么。随后机械臂会描绘出任务输出。该研究成果发表在《科学》杂志上。

Spaun的大脑由250万个神经元组成，它分解成一串模拟头盖骨子系统，其中包括前额皮质、基底神经节和丘脑，它们通过模拟神经元连接在一起，精确模拟真正的人类大脑的线路布局。这种模拟大脑的基本概念，是努力让这些子系统的行为很像真正的大脑：视觉输入经过丘脑处理，最终数据被储存在神经元里，然后基底神经节向一部分皮层发送任务指令。所有这些计算结果都是通过精确的生理学模拟进行的，模仿电压尖脉冲和神经传递素。Spaun甚至模拟了人类大脑的局限性，努力储存更多短期记忆，而不是少量记忆。从机械学上来说这个模拟大脑非常简单，但是它的变通能力非常惊人。

4、重大突破

以VincentGarcia为首的法国科研人员，近日在该领域取得了突破：在芯片上直接创制出能够学习的人工神经突触，以及能够解释其学习能力的物理模型。该研究为创造人工神经突触网络，因而开发出更快速高效的人工智能系统打开了一扇大门。