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新智元推荐来源:神经现实(ID:neureality)作者:YONG整理编辑:张佳【新智元导读】十年前,一位神经科学家说十年内他便能模拟出人脑。欧盟砸了10亿欧元支持这一项目,10年后的今天,这个“人脑计划”彻底失败,这到底是怎么一回事?
十年前,一位神经科学家说十年内他便能模拟出人脑。
剧透如下:他没做到

亨利·马克拉姆
2009年7月22日,英国牛津,神经科学家亨利·马克拉姆(Henry Markram)走上TEDGlobal会议的舞台,宣称将用计算机模拟出人类大脑,且其复杂度可与真实人脑匹敌。他有着崇高的目标:“我们或许能够以此理解感知,理解现实,甚至理解物理现实。”而且他雄心勃勃:“我们可在10年内达成目标,要是真的成功,10年后我们会发给TED一个全息图,用它和你们交流。”如果银河-大脑米姆( galaxy-brain meme)¹在那时已经出现,倒是个运用它的好机会。
¹译者注:一种把其他因素和脑容量联系在一起,并通过一系列组图进行因素持有者间脑容量比较的文化风潮。

银河-大脑米姆
如今恰好过去了10年,他并没有成功。
有人可能会为他辩护说,任何领域的先驱都是好高骛远的,科学充满了失败的预言,只有粗俗无礼的人才会针对其中任何一个失败横加指摘。(科学作者们开玩笑说,突破性的药物和技术似乎总会出现在五到十年之后,像吊在驴子眼前的胡萝卜那样可望不可及。)但有两个原因使我们有必要重新审视马克拉姆的说辞。首先,押在他身上的赌注巨大:2013年,欧盟委员会授予他提出的方案“人脑计划”(the Human Brain Project, 以下简称“HBP”)惊人的10亿欧元赠款。其次,HBP的努力以及异见者的强烈反对,揭示了神经科学家在如何看待大脑,以及如何研究大脑这两方面的重大分歧。
马克拉姆的目标并不是创造一个大脑的简化版,而是创造一个复杂得眩目的复制品,它包括组成大脑的神经元,神经元之间的电活动,甚至其内部基因表达与否,巨细靡遗。这种方法从一开始就招致广泛批评:对于许多其他神经科学家来说,其自下而上的策略貌似很不靠谱,甚至到了荒谬的地步。大脑错综复杂:神经元如何连接和合作,记忆如何形成,决定如何作出,这些机制很大程度上仍是未知的,并且不可能在短短十年内被详尽破解。描绘秀丽隐杆线虫的302个神经元并建模已很困难,更不用说我们头骨中的860亿个神经元了。“人们认为这个目标并不现实,甚至不合乎情理。”神经科学家葛雷斯·林赛(Grace Lindsay)说。(这位科学家本人也正在写一本关于大脑建模的书。)
Henry Markram的TED演讲
HBP到底有什么意义呢?它既没有试图解决某个具体研究问题,又没有检验任何关于大脑如何运作的特定假说。模拟的目的似乎仅仅是模拟本身。它把一个根本不存在的问题复杂化;作为一个工具,它的用途还有待开掘。当马克拉姆创立的相关企业蓝脑计划(Blue Brain Project)在2015年发布3万个大鼠神经元的模拟时(这个数目仅占啮齿动物小脑瓜神经元数量的0.15%),批评者宣称这项工作已证明徒劳无功。即使可以及时提升到人类大脑的规模,又凭什么要去做呢?林赛说:“就算你的计算机里终于有了一个大脑,可你头颅里早已有了一个大脑。这个新大脑能告诉你什么?”
对此马克拉姆解释说,与他的TED演讲相反,他从未打算用模拟本身解决什么问题。他并不企图搞人工智能,也没想要通过图灵测试。相反,他把它定位为一个实验测试台,好让科学家不必刺激动物头部就能检验假说。“这会有极高价值。”林赛说,但它基于一种循环逻辑:模拟或许会允许研究人员测试关于大脑的想法,但是这些想法必须已经非常完善,才能首先完成模拟。“一旦神经科学‘完成’了,我们应该就能做到,但是模拟难以成为一个中间过程,来助益进一步研究。”
冷泉港实验室的安妮·丘奇兰德(Anne Churchland)补充说:“该模拟的特点是规模巨大,但我看不出这有什么意义。”她的团队模拟神经元网络,研究大脑如何结合视觉和听觉信息。“我可以用成千上万的神经元来实现这一点,但当神经元规模达到700亿,很难说会带来额外的好处。”
在最近一篇名为《模拟大脑的科学理由》的论文中,几位HBP科学家认为,“对于弥合脑内神经元层面和神经系统层面之间的鸿沟”,大型模拟“或许是必不可少的”。换句话说:科学家可以研究神经元工作方式的具体细节,可以研究整个生物的行为,但他们需要模拟来展示前者如何创造后者。作者们用天气预报构造了一个类比:理解了局部层面的物理和化学过程,我们才能够准确地预测整个地球的温度、降雨和风向。
这个类比无效,来自华盛顿大学的神经科学家安德罗妮·菲尔浩(Adrienne Fairhall)称。(她有物理学背景。)她认为大规模模拟对于理解天气和星系确实是有用的,但“行星系统与除其本身以外的任何东西都无关”,而“大脑注定是与其他事物相关的”。她的意思是,大脑接收有关世界的信息,它驱使人和动物的身体移动,进而影响物质世界。切断与眼睛、耳朵和四肢的连接,虚拟之缸中的离身(disembodied)大脑能告诉我们些什么?“你可以切下一块组织来进行一切物理操作,但这样还是丢掉了许多重要的东西。”菲尔浩说,“生理基础是具有意义的物质。模拟组织是可行的,但没有意义。
因此,HBP处在左右不逢源的尴尬地位,有人批评它夸张,却又有人说它狭隘。我所采访的所有怀疑论者都没有反对“模拟大脑”这个想法本身,但所有人都认为这些努力应该由实际的研究问题驱动。例如,来自纽约大学的汪小京已经建立了模型,表明神经元如果以某种方式连接,它们即使没有受到刺激也能维持电活动——这就是所谓“工作记忆”的本质,或持续思维的能力。同时,滑铁卢大学的克里斯·伊利亚史密斯(Chris Eliasmith)建立了一个名为Spaun的模型,该模型使用一组250万个虚拟神经元进行简单算术并解决基本推理问题。
HBP之所以引起轩然大波,或许是因为流向HBP的资金本来可以用来资助无数上述这样的项目。2014年,近800名神经科学家写了一封致欧盟委员会的公开信,称“HBP不是一个精心构思并实施的项目,不适合成为欧洲神经科学的核心”。一年后,一个调解委员会表示认同批评者的看法,要求HBP将工作重点转移到“少数具有恰当优先地位的活动”上,并调整其不正规的管理架构。
HBP顺从了。它将自己成功地重塑成了一个软件项目,用以管理有关大脑的现有数据,提供搜索这些数据的工具,并开发模拟器;有了这种模拟器,人人都能构建他们自己的模型。由于大量资金将于2023年到期,该团队最近的论文读起来仿佛就是在恳求追加投资。“高品质大脑模拟器的开发需要长期资源投入作担保。”他们写道。

Oven Davey
我的受访者们绞尽脑汁也说不出HBP在过去十年中做出了什么重大贡献,这或许揭露了某些事实。但这绝不意味着HBP没有贡献。问题在于,贡献似乎和项目的预算不成比例。此外,HBP的炒作行径致使它失去了很多学术团体的信任,或许HPB需要努力让人们回心转意。
马克拉姆似乎并没有被吓倒。在最近的一篇论文中,他和同事薛凡(音译)坚称,大脑模拟不仅是神经科学领域的一份子,更是整个西方哲学和人类文明的成员。他在一封电子邮件声明中告诉我,“项目的政治阻力(而非科学的)确实大大减缓了我们的进展,但它仍没能阻止我们,也永远无法阻止我们。”他强调,140人仍致力于蓝脑计划,五位外部评审员近来给出了一系列积极评价,以及,建立“能够描绘越来越大的脑区,并在生理方面准确的模型”的能力,“正以指数级增长”。
这次没有时间限制,但是不少人对神经科学的未来有着更夸张的展望。2014年,我参加了TED在温哥华的主会议,并观看了麻省理工学院媒体实验室创始人尼古拉斯·尼戈朋特(Nicholas Negroponte)的开幕演讲。他在结束语中声称,在30年内,“我们将能够摄入信息。未来,吞下一颗药丸,你将学会英语;吞下一颗药丸,你将熟知莎士比亚。药物将通过血液让梦想成真。一旦它进入你的血液,它会顺流进入大脑,当知道自己到了大脑中时,药丸的各个不同组成部分便会分别沉降到正确的位置。”
我聆听着。在我左后方,有人强忍住狂喜,低声叹道:“哇。”

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