模拟人脑项目开启

2009年7月22日(农历2009年6月1日)，模拟人脑项目彻底宣告失败：耗资10亿欧，轰动后如今死得悄无声息。10年砸入10亿欧元，为了用计算机模拟人脑。这个十年前曾轰动全球的项目，如今彻底“死”了，死得悄无声息。要不是有位西方记者提起，人们几乎已经完全遗忘。模拟人脑?呵，实际连一只蠕虫的大脑也模拟不出来。2009年的7月22日，瑞士神经科学家HenryMarkram在TED大会上宣布，将用计算机模拟人类的整个大脑，并进一步揭露意识的本质。Markram的项目雄心勃勃，将这个项目的时间线，订到了10年后。欧盟政府牵头下注，资助其10多亿欧元用于研究。这个项目宣布后，曾引起了一时的轰动，BBC、科学美国人、英国卫报、人民网及国内多个门户网站都参与报道，还引发过800多名神经科学家的联名上书。放长线、大手笔的投入，换来的结果呢?截止到今年7月，10年已经过去，而Markram和其模拟人脑的项目已没有了任何消息。别说人脑，其公布过的两项研究还止步于鼠类。还是大西洋报道的记者EdYong第一时间发现了此事，在推特上发帖，再次引发对这个话题的讨论，引发吃瓜网友围观。这场研究，开始时轰轰烈烈，结束时又悄无声息。这个项目来龙去脉如何?又是为什么失败的?轰动一时的“蓝脑计划”模拟大脑的计划由来已久，是Markram在德国海森堡普朗克医学研究所担任博士后时开始的“蓝脑计划”(BlueBrainProject)，只不过那时的目标还不是人脑。因为成功测量老鼠大脑两个神经元之间电信号的强度，Markram一战成名，1998年，他成为以色列雷霍沃特魏茨曼科学研究所的一名教授。注意，这项研究的关键意义在于，给了计算机模拟人脑的学习能力一个可能。于是，这就有了2009年，Markram在TED大会上，向公众宣布了一个惊人大计划：他要在了解大脑结构的基础上，用计算机创建一个复杂的数学模型，模拟人脑的86亿个神经元和100万亿的突触。Markram表示，研究一旦成功将对整个人类带来极大意义：为老年痴呆等疾病带来革命性进展，研发出更智能认知能力更强的机器人，甚至帮助找到让计算机处理速度更快的方式。这个项目在公布之后获得了大量关注，甚至是政府。2013年，欧盟政府牵头，联合多个国家和地区的科研机构，打算资助这个看起来极其炫酷的实验。他们重金押注，一出手就是13亿欧元，将蓝脑计划更名为“人类脑计划”，全称HumanBrainProject，简称为HBP。拿到这笔巨额资金，HBP项目进展似乎并没有那么顺利。据《科学美国人》报道说，当时美国出版社用“大脑迷雾”(brainfog)和“大脑沉船”(brainwreck)来嘲讽蓝脑计划，几位了解这个计划的科学家将Markram称为“偏离轨道的天才”。2014年，舆论攻击甚是猛烈，近800位神经科学家联合上述，致信欧盟委员会，称HBP项目，其管理结构和研究重点都需要改变，它本需要整个欧洲进行协作，就像人类基因组计划一样。27名科学家组成的评估组中，25人不看好HBP。研究成果虽然质疑颇多，但HBP也不能说是毫无成就。经历诸多质疑后，2015年，HBP终于拿下一血：其论文ReconstructionandSimulationofNeocorticalMicrocircuitry，登上了当年10月的《Cell》封面。论文地址：https://www.cell.com/abstract/S0092-8674(15)01191-5在这篇论文中，他们首次用计算机模拟了含有207种亚型的大鼠神经网络，共包含31000个神经元和3700万个神经突触。Markram的研究思路从这个论文中也多少得以体现，他们将大鼠大脑进行切片处理，分析每一部分的神经元、分子生物学信息和电生理学特征，然后在超级计算机中像拼图一样将其重构。这项研究表明，动物大脑中的皮质柱(corticalcolumn)是可以被仿真模拟的。2018年，HBP再次有了进展，推出了首张小鼠大脑中每个细胞的数字3D图谱：TheBlueBrainCellAtlas。论文地址：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fninf.2018.00084/full?utm_source=FWEB&utm_medium=NBLOG&utm_campaign=ECO_FNINF_blue-brain-cell-atlas在这项研究中，Markram将研究主体放至小鼠，通过这份图谱可对小鼠大脑中每个区域进行可视化，还能下载相关数据用于自己的分析和建模。Markram表示，这份图谱是当时关于小鼠脑细胞全部区域最准确的预估结果。昔日辉煌已成过去，无论过程如何曲折，从结果来看，“10年内用计算机模拟人脑”的计划，终究成为了“曾经夸下的海口”。各国专家都不看好神经科学家们不看好HBP，可不是一两天的事了。四年前，HBP团队在Cell上发布小鼠大脑建模成果时，就引来了各国科学家的批评，他们认为这个项目没什么实际意义，纯属浪费钱，建模不是解决问题的途径，建模就是问题本身，没有试图解决某个特定的研究问题。当时，里斯本Champalimaud中心的神经科学家ZacharyMainen评价说，这个项目没什么吸引人的，只是工作量大而已。德国法兰克福马克斯普朗克脑研究所主任MoritzHelmstaedter觉得，虽然把数据做出来是好的，但HBP只是拉大旗作虎皮，大肆宣传，但实际上什么新发现也没有，“把一大堆数据放在一起并不是科学发现。”而且，当时公布的小鼠大脑模型遗漏了脑组织的许多要素，比如血管、神经胶质细胞，它们占到了大脑中90%的细胞，Markram对此的解释是这只是初稿，将来还会增加更多数据。但前面那位德国学者Helmstaedter却发出了嘲讽：“这就跟‘我想登上月亮，我已经把梯子架在了大树上’一样。”伦敦大学学院(UCL)的神经科学家PeterLatham也觉得，这个项目工作量非常庞大，但实际上并没有研究出来大脑究竟是如何工作的。加拿大滑铁卢大学的理论神经科学家ChrisEliasmith则认为，这个项目有点“高射炮打蚊子”了：“你完全可以用一个小一点的模型来实现这个结果。”当时Eliasmith已经发布了一个包含250万个神经元的模型，但它的模型比HBP小得多。依照这些科学家们的批评，似乎蓝脑项目就像是一个巨大的搬砖项目，砖搬了很多，但实际上什么房子都没有盖起来。不只是“没有意义”这一点让人质疑，其后，不少专家学者都觉得Markram的想法实在是太难实现了。神经科学家GraceLindsay认为，对秀丽隐杆线虫的302个神经元做映射和建模已经很难了，模拟860亿神经元的人类大脑，是完全不现实的，甚至单单把这个作为目标都是一件不靠谱的事情。“你的脑袋里面有一个大脑了，然后你在计算机里放了一个大脑，这能说明什么呢?”至于Markram所说的，要把这个模拟出来的大脑做成某种测试环境，Lindsay承认测试环境有价值，但是测试环境需要基于循环逻辑，而且，所测试的研究想法必须非常先进。“当神经科学‘完成’了，我们应该做这样一个模型，但现在做恐怕很难。”甚至，加拿大Neurolinx研究所的KlausM.Stiefel和辛辛那提大学的DanielS.Brooks还专门写了一篇论文来阐述为什么针对人类大脑的模拟做不成。他们认为，即使是低等动物，也需要大量参数，对哺乳动物来说，参数、组织层次限制和大脑特定生态学特征会让这件事情无法达成。网友集体反讽悉尼科学家JonBrock想起了自己的“悲惨岁月”：我2013年也被叫去弄一个澳大利亚版本的“HBP”，那会儿所有人都觉得这特搞笑，但是没人能想到啥更厉害的项目，所以我们最后提了一个没这么宏大的目标，最后不了了之了。也有人觉得立10年flag这事太开玩笑：对10年后最靠谱的预测只有：十年后我的体重会超过现在。还有不少人，质疑欧盟给10亿是有钱烧的：要我说，这项目最大的bug就是Markram本人，欧盟咋能把10亿欧元这么大一笔钱扔给一个人管呢?这就跟寡头一样。还好他走了。不知道他们之前这样花了多少个10亿欧元?可能很多钱都花在了类似的项目上。参考链接：1、https://www.theatlantic.com/science/archive/2019/07/ten-years-human-brain-project-simulation-markram-ted-talk/594493/2、https://www.sciencemag.org/news/2015/10/rat-brain-or-smidgeon-it-modeled-computer3、https://link.springer.com/article/10.1007/s13752-019-00319-5