8月1日周五开讲：大脑复杂性中的前沿专题丨《系统科学前沿》第七课预告

导语

集智学园联合北师大系统科学学院开设，以方福康先生系统科学文集为思想基石，汇聚北师大系统科学领域十位教授，系统整合统计物理、生命系统中的智能行为、社会复杂系统建模、人工智能与复杂网络等多个交叉方向，构建一条从微观机制到宏观结构、从理论分析到实际应用的知识脉络。

作为系列课程第七讲，本周五晚7：30北京师范大学陈育涵副教授将带领大家走进进化中最精妙的复杂系统——人脑。从宏观脑区的布局到微观神经元的网络连接，本课程将系统解析大脑如何在极端能耗限制下，实现高度的信息处理与认知功能。

作为课前预习，本周三晚7：30北京工业大学数学统计学与力学学院副研究员诸葛昌靖老师将领读陈育涵副教授发表在PNAS上的论文：Association of aerobic glycolysis with the structural connectome reveals a benefit–risk balancing mechanism in the human brainAssociation of aerobic glycolysis with the structural connectome reveals a benefit–risk balancing mechanism in the human brain，并结合自己的研究，讨论使用定量方法在生物研究中的体会，以及将数学方法和思想应用于生命科学研究的感受。

主题：大脑复杂性中的前沿专题

课程简介

多尺度复杂系统中的设计之道：大脑中的能量限制与信息传递——系统科学核心课程，拆解自然智能的结构逻辑

• 为什么人脑只占体重2%，却消耗全身20%的能量？

• 一次念头的闪现，为何可能牵动亿万个突触的联动？

• 多尺度的结构下，大脑如何在“耗能”与“高效”之间取得完美平衡？

从宏观脑区布局到微观神经元网络，从人类脑到跨物种神经系统，大脑在数亿年进化中，在压缩能耗与扩展功能之间，自发生成的一套最优复杂系统解决方案，是信息处理、能量调度、结构演化三者极致平衡的产物。

在本课程中，北京师范大学陈育涵副教授将带领大家跨越尺度地拆解大脑——在复杂结构中寻找“秩序”，在能量约束中探寻“智慧”的来源，在神经元电信号的交汇点上，看见思想、记忆与意识的蛛丝马迹。

课程大纲

1. 大脑多尺度复杂系统结构：脑不同尺度上有着什么样有趣的组织结构？

2. 不同尺度上的平衡机制与设计优化：从脑区层面到神经元层面，脑有着怎样的设计机制？

3. 大脑中的信息传递：脑高度动态信息传递有什么样的特征?

4. 提问交流

专业术语

大脑复杂系统、能耗、信息流、神经网络、尺度平衡、系统设计

课程信息

课程主题：大脑复杂性中的前沿专题

课程时间：8月1日（周五）晚19:30-21:30

课程形式：腾讯会议（会议信息见群内通知）；集智学园网站录播（3个工作日内上线）

课程主讲人

陈育涵，北京师范大学系统科学学院副教授、博士生导师，博士毕业于香港浸会大学计算神经科学专业。长期从事计算神经科学研究，聚焦灵长类大脑大尺度结构与功能连接组的建模及儿童脑发育的神经机制。通过融合神经解剖学、神经影像学与统计物理、非线性动力学等方法，建立多尺度计算模型，系统揭示脑连接网络形成与信息传递的内在机制。在 PNAS、Cerebral Cortex、PLoS Computational Biology 等国际主流期刊发表多篇高水平研究论文，主持国家自然科学基金面上项目与青年基金项目。现担任Communications Biology、Neuroimage 等多个国际期刊审稿人。

课程学员领读

我们颠覆传统“讲授+听讲”的教学模式，采用“集智课堂”形式，以十位教授在《系统科学前沿》系列课程中的讲授内容为主线，结合《方福康学术文集：走向系统科学》中的相关论文，组织共读与分享活动。

在此次第七课前，本课程学员、集智社群活跃成员诸葛昌靖老师将领读陈育涵副教授发表在PNAS上的论文： Association of aerobic glycolysis with the structural connectome reveals a benefit–risk balancing mechanism in the human brainAssociation of aerobic glycolysis with the structural connectome reveals a benefit–risk balancing mechanism in the human brain. 论文链接：https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2013232118

论文简介

这篇论文探索了人脑中有氧糖酵解的空间分布与连接组结构之间的深层关系 。由于有氧糖酵解对大脑功能是必需的，但是同时也会引起致病因素，因此该论文的重要核心问题之一是：大脑的连接组结构如何平衡有氧糖酵解带来的代谢收益与潜在风险 。

针对这篇论文，结合诸葛昌靖老师自己的研究，讨论使用定量方法在生物研究中的体会，以及将数学方法和思想应用于生命科学研究的感受。

领读信息

课程主题：论文领读

课程时间：7月30日（周三）晚19:30-21:30

课程形式：腾讯会议（会议信息见群内通知）

领读分享者

诸葛昌靖，北京工业大学数学统计学与力学学院副研究员，清华大学数学博士，研究方向：计算系统生物学。

课程适用对象

1. 理工科高年级学生/研究生：系统性掌握复杂系统研究工具（多主体建模、网络分析）

2. 跨学科研究者：汲取生物学、社会科学与AI的交叉灵感

3. 产业从业者：用系统思维解决业务中的非线性问题（如用户增长、供应链优化）

报名须知

1. 课程形式：腾讯会议直播，集智学园网站录播。

2. 课程周期：2025年6月20日-2025年8月22日，每周五晚19：30-21：30点进行。

3. 课程定价：599元

https://campus.swarma.org/course/5518?from=wechat

可开发票

付费流程

1. 扫码付费；

2. 课程页面添加学员登记表，添加助教微信入群；

3. 课程可开发票。

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