研究大腦運作規律不僅有助于人類的健康和認知發展，同時有助于改進腦機智能技術。

5月11日的DBA課程中，神經生物學家和生物物理學家、中國科學院院士、美國科學院外籍院士蒲慕明就“腦科學與智能技術的進展與前瞻”進行精彩授課，為企業家學者們講解中國腦計劃內容，分析腦疾病診治、腦科學對認知和智能的影響，以及探討腦機接口與類腦人工智能的關系。

課堂掠影

如何利用大腦運作規律

改進腦機智能技術？

腦機智能技術包含大腦與機器的接口、信息交替的界面，以及各種新的模型和方法，如何利用大腦得到信息來幫助設計新一代的模型和計算系統，將是未來研究方向。

蒲慕明院士介紹，人類大腦的活動為電信號在細胞之間的傳播，信號可以受到外界的調控，包括電場+磁場+超聲，都可以調控人類大腦的活動，改變大腦的狀態。當大腦活動是異常狀態時，需要用外來的物理力去改變大腦活動，即神經調控技術。

蒲慕明

神經生物學家和生物物理學家

中國科學院院士

美國科學院外籍院士

計算機與人腦的區別在于，計算機有其專門儲存記憶的地方，而人腦則將信息儲存在神經元節點上，有些腦區域和記憶形成是有關系的，比如因為戰爭而留下的恐懼記憶，可以針對這一腦區做電刺激。而機器在處理信息的過程中，會在搜集很多信息的基礎上生成的新信息。

目前，新一代機器學習模型即人工智能網絡深度學習，其架構較為簡單，因此如何利用大腦得到信息來幫助設計新一代的模型和計算系統，以及如何模仿神經元處理信息的方式來研發新的類神經元芯片，將是未來研究的重點方向。

蒲慕明院士以陪護機器人研發為例為同學們進行了講解。他指出，這類機器人不僅能夠幫忙打掃衛生，還有對話交流等等，這類智能體在未來將是人工智能領域里最大的皇冠，能夠將這個類腦智能體做好，意味著推動人工智能達到更好的狀態。目前大模型智能可以實現對話和語言模型，而智能體需要更多硬件和軟件的結合，例如給機器人的手裝配各種觸角，能夠感知人類的動作，也可以聽懂人的講話，看懂人的表情，通過將這些信息整合到一起，進而作出反應。

因此，利用人工智能技術創造智能體并非簡單裝配過程，而是使其能夠進行學習和交互，對于環境存在不斷的交互行為，以持續修改提升自己。

 中國腦計劃的“一體兩翼”是什么？

中國腦計劃的“一體兩翼”包括認知功能基礎研究、腦健康和醫療產業以及類腦智能產業。

蒲慕明院士表示，大腦是最重要的器官，大腦的研究和理解，是生物科學的前沿，研究腦科學的同時又將推動許多智能技術的發展。目前，人工智能中很多根本想法是從神經科學腦科學中獲得的，即使目前人工智能仍然存在大數據算力效率不足等問題，但是人腦本身是高效機器，我們依然可以從腦科學中為未來人工智能技術發展提供靈感與啟發，這也是全世界都關注的領域。

據蒲慕明院士介紹，中國腦計劃目標有三個：

• 第一個是理解大腦如何工作，為何可以如此高效；
• 第二個幫助人們研發新一代人工智能系統，提升人工智能系統效率以及各種腦機接口；
• 第三個是健康中國目標之下的保護大腦工作，包括抑郁癥、老年癡呆疾病預防診治等。

具體而言，“中國腦計劃”包括三個方向，稱為“一體兩翼”，“一體”指的是作為認知功能的神經基礎，是原理層面的研究，“兩翼”為兩個應用方向，一是重大腦疾病的診斷和診療方法；另一個是腦機智能技術，即類腦器件。

蒲慕明院士表示，學習和記憶是我們大腦最基本的功能，所有環境的信息都在大腦里留下了痕跡，這個痕跡就是記憶，人們的決策都是基于已有的模板、已有的記憶進行的，這是源于學習過程中獲得的信息存儲在大腦里面，人們將其提取出來以做決策。因此，我們需要知道在大腦復雜的網絡中，信息如何流動，怎樣彼此影響，這是基本的腦功能。不僅如此，相比于機器人，人類靈長類還具備高級腦功能，被稱為高級認知功能，包括對別人的理解的共情心、同理心。

兒童如何產生高級認知功能？

兩個月到兩歲之間，兒童大腦中大量的網絡逐漸形成并生成各類功能，這一時期的教育尤為關鍵。

在講座中，蒲慕明院士提到，人們關心兒童發育過程中如何產生基本的高級認知功能，遺傳因素、環境因素等會產生多大影響。

小孩子在剛出生的時候大腦中網絡是很少的，一個月的孩子的大腦網絡基本沒有建立，意味著其沒有辦法處理信息。而在兩個月到兩歲之間，大量網絡將形成，這些網絡不斷增加連接，形成了各種功能，包括運動等。在此過程中，連接的速度并不相同，就突觸的數目而言，剛出生時連接很少，在幼兒期至青春期會不斷增加。

聰明的兒童說明其大腦網絡內在效率較高，這一形成過程是在后天嬰兒期進行的，即關鍵期形成的各種網絡使其大腦網絡特別有效。

除此之外，大腦網絡還存在修改和調整的情況，比如剛開始運動系統并不完善時，孩童走路會出現摔跤的情況，此時大腦就要進行修改和調整，在慢慢學習的過程中，通過活動造成的可塑性會強化有好處的網絡，聽覺系統、視覺系統、語言系統等，都要有正常的輸入。

比如在UCLA有一個研究案例，一個洛杉磯的女孩子從出生之后被關在柜子里，媽媽跑掉了，爸爸是精神病，每天像喂養小動物一樣給小女孩一點食物，到7歲之后才被解救出來，結果不會走路，不會說話，所有大腦網絡都是異常的。UCLA試圖幫助小孩子恢復智能，但是并未成功。

而青春期后，突觸的數目會不斷下降，我們可塑性會逐漸下降，但是還是存在可塑性，如果修正出現了問題，那么就可能出現自閉癥、精神分裂等精神類疾病。

如何認識腦疾病與退行性疾病干預？

伴隨著老齡化社會的到來，如何提前診治干預退行性疾病值得人們關注。

蒲慕明院士介紹，相對而言，在腦疾病診治領域，目前最好的治療技術之一為深度腦刺激，比如刺激帕金森病人的大腦運動系統的靶點等等，抑郁癥治療也存在一些靶點，與多巴胺系統有關。

腦疾病是最重要的關鍵疾病，其包含的類型很多，包括情感障礙、抑郁癥、藥物成癮，以及心智障礙、精神類疾病等。

可以說，腦疾病是一種社會負擔，伴隨著老齡化社會的到來，退行性疾病會使人們的功能很快出現異常、記憶很快喪失。阿爾茲海默癥是一種認知功能的衰老——隨著時間變化，人們對于過去事情的記憶會隨著年齡而下降，不同記憶的衰退程度不同，因此測量記憶的模式是不同的，個體間也存在很大差異。

如果我們沒有很好的延緩老年癡呆的干預手段，到2050年社會負擔將達到不能承受的地步，根據2015年的統計，阿爾茲海默癥的比例逐漸上升，90歲到94歲這個年齡段將近三分之一是阿爾茲海默癥。

比如有一個老太太在商場的鏡子面前自言自語，是因為她認為鏡子里面是另一個老太太，最后是她的兒子將她帶走了。阿爾茨海默癥以及很多疾病會出現自我識別障礙的問題。

因此，許多國家腦科學領域研究聚焦找到干預范圍，通過找到各種預警信號，以及癥狀出現的早期指標、腦脊液狀態、腦影像等等，針對出現的癥狀進行早期干預。

蒲慕明院士介紹了近期所做的腦健康普查工作——通過定量客觀的指標來進行認知功能、負面情緒、短期與長期記憶、眼動、注意力面孔識別等能力衡量，通過軟件檢測之后畫出正常人群畫像，放到健康檢查的選項中測試正常人群在某一年齡段中的分布，這一研究可以幫助人們測試自身在正常曲線的分布位置。

如何做出和人腦一樣的人工智能？

通過模仿人腦的運轉規律，給人工智能輸入信息并通過可調參數改變突觸的傳輸效率等，可以使人工智能實現持續自我學習。

蒲慕明院士介紹，目前，中國在腦科學研究方面整體力量并不是最強的，但在靈長類研究有獨特優勢，在國際上享有聲譽。

腦科學與神經科學的差別，在于神經科學包括全身，而腦科學主要聚焦大腦，一個世紀以來，關于神經細胞如何編碼信息、儲存提取信息，人們已經了解，但對于環路如何處理信息的理解尚不到位。

而在腦科學領域，包括思維決策在內的高等認知過程尚不明晰。蒲慕明院士介紹說，比如我們并不了解在整個思維過程中，大腦如何活動、什么環路在活動、做決策時哪些環路更重要；如果腦軀有損傷，決策會產生哪些影響等，諸多方面理解還比較粗淺。

在課程中，蒲慕明院士介紹了一種學習法則：一個神經元放出信息到下一個神經元，在其連接上面產生突觸，突觸的效率可以改變，可塑性即突觸前的細胞和突觸后的細胞，放電模式相同，同步性放電變多后，就會強化連接，如果不同步，這個細胞有電活動，下一個細胞因為有其他抑制性輸入沒有活動，突觸會減弱，同步的神經元造成突觸強化、鞏固，不同步的神經元造成的突觸削弱和消失，這就是我們改變網絡最基本的原則。

關于人工網絡學習，蒲慕明院士以NetTalk為例，當人們輸入不同的母音和子音后，通過不斷輸入和調整，即利用逆向傳播算法，最終調出正確的發音，在這個過程中，網絡如同嬰兒牙牙學語般逐漸會學會講話，這也是目前人工智能的基本原理。

未來哪些職業會被取代？

在蒲慕明院士看來，未來大學生并非選擇具體某個專業，而是需要學會“如何學習新的專業”，學習能力、適應性將更為重要。

蒲慕明院士介紹，在2016年，多個人工智能大會上參會人投票得出結論，到2024年大約10%的職業將被取代，到2040年會取代的職業為50%，但隨著大模型的出現，被取代職業的比例將不斷上升，職業格局將不斷變化。

學習能力、適應性培養將成為教育系統面臨的主要課題，大學生未來不一定選擇學習的專業，而是學會如何學習新的專業，學習的能力是最重要的。

目前人工智能基于神經網絡生成，與人類的神經網絡工作機制完全不同，在蒲慕明院士看來，因為人工智能（如ChatGPT）沒有推理能力，僅僅提示一個字出現后，最合適出現的下一個字是什么，進而湊成一個句子，這是基于所有數據所提供的最合適的回答，而且這一過程需消耗大量能量，而人類大腦只需要20瓦即可做各種推理、決策，因為人腦的網絡是學習和演化而來的。

蒲慕明院士提到，生成式人工智能在不斷學習和改變過程中，將來可能會存在類似于人類的情感和共情心，這也是人工智能需要管控的原因。