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星舰与脑宇宙:马克拉姆的「黄金国远征」,尚未抵达……

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如果我们不是在显微镜和实验记录中一点一点地拼凑大脑的奥秘,而是直接在超级计算机里“建造”一个大脑——一个完全数字化、却精确模拟了每个神经元电光火石般活动的大脑。

这听起来像科幻小说,但在21世纪初,一位名叫亨利·马克拉姆(Henry Markram)的神经科学家,真的将这个故事变成了现实[1],并由此开启了一场席卷全球科学界的风暴。


野心的种子:一个“简单”的想法

我们丈量宇宙、编辑基因,却仍未读懂自己的大脑——这片咫尺之间的宇宙。头颅内的“小宇宙”由860亿神经元构成,几个世纪来,神经科学家像手持残缺星图的航海家,虽记录了神经元的“窃窃私语”,绘出了脑区活动的“星云图”,却始终无法解释思维与意识如何从碎片中涌现[2]。

对此,马克拉姆提出了一个截然不同的思路。这位科学家不愿只做绘制星图的航海家,他誓言要建造一艘“星舰”,直入大脑的奥秘核心。他的方法疯狂而直接——既然无法完全理解它,那就模拟它。


Henry Markram 图源:SANDBOX FILM

马克拉姆并非典型的书斋科学家。他出生于南非,身上兼具着冒险家的胆魄与工程师的严谨。在他的眼中,传统神经科学的“零敲碎打”式研究,尽管成果丰硕,但速度太慢,且难以触及本质。他提出了一个在当时看来既疯狂又极具革命性的观点:我们或许永远无法通过无限叠加的局部实验来完全理解大脑这个整体系统。唯一的、也是最终的途径,是“模拟它”。

这个想法的核心,源于一种强大的科学哲学:要真正理解一个系统,你必须能够重建它。马克拉姆认为,理解不仅仅意味着描述和观察,更意味着掌握其内在的、普适的规则,以至于你可以在另一个媒介上将其精确地复现出来。如果这个复现品的行为与原始系统别无二致,那么你就真正地理解了它。

为了让这个抽象的理念变得易于理解,马克拉姆使用了一个极其有力的比喻——“反向工程”

就像你面前有一架前所未见的、精妙绝伦的飞机。你可以远远地观察它起飞、翱翔、降落;你可以拆下它的机翼,分析材料的成分;你可以研究它的发动机,测量其马力。这些研究无疑是有价值的,但它们能让你完全理解这架飞机为何能飞吗?或许不能。

但如果你采用一种“反向工程”的思路呢?你将这架飞机完全拆解,测量每一个铆钉的尺寸、每一根电线的电阻、每一块铝蒙皮的曲率,然后将所有这些数据输入一台强大的计算机,在虚拟世界中严格按照这些规格,重新“建造”一架数字飞机。

接下来,才是见证奇迹的时刻。你在这台数字飞机上模拟气流、燃油燃烧和物理定律。如果这个模型是足够精确的,那么它在计算机中就应该能够“飞起来”。如果它不能,就说明你的数据或你对规则的理解有误。通过不断调试、修正,直到数字飞机成功翱翔,你便不仅仅是“知道”飞机会飞,而是深刻地“理解”了它之所以能飞的每一个物理和工程学原理。

马克拉姆提出,我们的大脑,正是这架需要被“反向工程”的、无比复杂的“飞机”。我们不需要理解“意识”或“思维”这些高层概念的神秘配方,我们只需要做最基础、最艰苦的工作——测量。

测量大脑中每一种神经元的精确形态,测量它们之间是如何连接的,测量控制它们放电的离子通道和突触传递的化学规则。然后,将这些海量的、底层的生物学规则,转化为数学方程,输入到世界上最强大的超级计算机中。

如果这个模型足够精确,那么“意识”、“思维”和“情感”这些高级功能,是否会像飞机最终离开地面一样,自然而然地“涌现”出来?马克拉姆坚信,答案是肯定的。这并非哲学的空想,而是基于复杂系统科学的一个坚实信念:整体大于部分之和,但整体必定源于部分及其相互作用。找到最底层的规则,便能重建整个大厦。

这个宏伟的愿景,需要一个起点,一个“阿波罗计划”中的第一步。马克拉姆不是一个空想家,他深知目标的浩大。于是,在2005年,他与他在瑞士洛桑联邦理工学院的团队启动了“蓝脑计划”(Blue Brain Project)[3]。这个名字,既暗示了其与IBM“蓝色基因”超级计算机的紧密合作,也透露出其探索“蓝色星球上最后边疆”的雄心。





蓝脑计划. 图源:EPFL

“蓝脑计划”的初始目标,被刻意设定得相对“谦逊”和务实:他们不去模拟整个鼠脑,更不用说人脑,而是瞄准了大脑皮层的一个基本功能单元“新皮层柱”。

可以把这个新皮层柱想象成大脑皮层这块复杂织物中的一根最基本的“线”。它大约只有2毫米高,直径0.5毫米,却包含了约1万个神经元,以及它们之间错综复杂的连接[4]。这个微小的柱状结构,被认为是大脑进行信息处理的一种重复性“微电路”。马克拉姆的设想是,只要我们能彻底理解并成功模拟这一根“线”的工作原理,我们就可以像搭乐高积木一样,将成千上万个这样的模块组合起来,最终编织出整个新皮层,乃至整个大脑的模型。

这是一个典型的“化整为零、由简入繁”的工程学策略。从模拟一个皮层柱开始,如同一个音乐家开始练习一首宏大交响乐的第一个音符。这个音符本身是简单的,但它蕴含着整个乐章的所有基因和潜能。马克拉姆相信,只要这个音符是精准的,那么后续的旋律、和声乃至震撼人心的交响,都将顺理成章地流淌而出。

于是,在瑞士宁静的实验室里,一场前所未有的科学远征悄然启航。它的工具不是试管和显微镜,而是算法和超级计算机;它的目标不是发现一个新分子或一条新通路,而是要在数字世界中,点燃第一朵属于“智能”的、微小的火焰。没有人知道这条路是否能走通,但亨利·马克拉姆,这位充满远见和魅力的“科学先知”,已经毫不犹豫地迈出了第一步,走向了一个被无数人视为科幻的未来。

而这一切,都源于一个看似简单,却足以撼动整个科学界的想法:如果我们不能完全理解它,那就模拟它。


宏伟的蓝图:从鼠脑到人脑的飞跃

“蓝脑计划”在洛桑的超级计算机集群中稳步推进,像一支纪律严明的工程兵部队,在微观战场上默默地进行着艰苦的“巷战”。他们成功模拟出大鼠的单个新皮层柱,这无疑是神经科学史上的一座里程碑。但在马克拉姆心中,这簇微小的数字火焰,仅仅是他意欲点燃的燎原星火的起点。他需要一个更大的舞台,一个能将这个专业而深奥的计划,转变为一场席卷全球的科学革命的契机。

而这个契机,在2009年,到来了。


Henry Markram: A brain in a supercomputer. 图源:TED Talks

一场点燃世界的TED演讲

那一年,在英国牛津举行的TEDGlobal大会上,亨利·马克拉姆走上了那个以传播“值得分享的思想”而闻名的红色圆形地毯。聚光灯下,他没有携带复杂的图表,只有他本人、一个麦克风,以及一个让全场屏息的宣言:“我们将在十年内,在计算机中模拟出整个人类大脑。”[5]

这道划破长空的闪电,瞬间重塑了听众的想象力。他描绘了一幅对比强烈的图景:一边是神经科学淹没在无法拼合的“数据海啸”中,另一边是无数脑疾病患者正等待根本性的解决方案,而当时的药物治疗如同“闭着眼睛打移动靶”。

面对这一困境,他抛出的解决方案是“全脑模拟”。他将超级计算机比作一台“时间机器”,能将研究速度提升数万倍。他承诺,这一宏伟计划将彻底改变游戏规则:医生将为患者创建数字“孪生”大脑,安全测试万千药物;我们甚至可能第一次在屏幕上目睹“意识”被点亮的时刻。

这与其说是一场科学报告,不如说是一次充满信念的布道。马克拉姆用清晰易懂、充满人文关怀的图像,将复杂的科学难题转化为全人类共同期待的未来图景。他没有说“我们可能成功”,而是宣告“我们正在这样做”。这种强大的信念感,通过TED这个全球扩音器,瞬间传递给了数百万观众。一夜之间,亨利·马克拉姆从一位杰出的神经科学家,变身成为描绘科学未来的“先知”。

“人脑计划”的诞生

TED演讲带来的巨大声望和舆论关注,为马克拉姆的雄心注入了前所未有的动力。他的愿景恰好与欧盟寻找下一个能够引领未来科技、提振欧洲竞争力的“旗舰级”科研项目的战略不谋而合。欧盟正在寻找像“人类基因组计划”或“阿波罗登月计划”那样,能够整合全欧洲科研力量、产生颠覆性影响的宏大工程。

于是,在2013年,一个比“蓝脑计划”规模宏大无数倍的“人脑计划”(Human Brain Project)正式起航。它被欧盟授予“未来新兴技术旗舰项目”的称号,并在未来十年内获得了超过10亿欧元的巨额资助[6-7]。这标志着马克拉姆的梦想完成了一次关键的身份跃迁:它从一个由单个实验室主导的、目标导向明确的研究项目,升级为一个由欧盟主导的、涉及上百所欧洲科研机构、涵盖神经科学、医学、计算机科学、机器人学等多领域的巨型科研联盟。


人脑计划的多层次组织. 图源:Neuron

“人脑计划”的雄心,从其名称便可窥见一斑。它的终极目标,直指人类智慧的王冠本身。它不再满足于在大鼠的大脑皮层柱中摸索,而是要绘制完整的人脑图谱,整合所有层面的知识,从基因、分子、细胞到环路、系统,最终在超级计算机中实现全脑模拟。这已不再是“反向工程一架飞机”,而是试图“反向工程一整座能够自我维护、学习和产生意识的大都会”。

在项目启动之初,马克拉姆及其团队描绘的未来图景,充满了科幻般的魅力,却又基于坚实的科学推论。他们邀请整个世界,共同想象一个拥有人脑模拟技术的未来。

数字大脑将如何重塑我们的未来

在医学领域,革命将是根本性的。想象一位阿尔茨海默症早期患者就诊。医生不再仅仅依靠模糊的记忆测试和昂贵的脑部扫描进行推断性诊断。相反,他们可以从患者身上提取细胞,推导出其独特的基因组信息,然后为其“定制”一个高精度的个人数字大脑模型。

这个数字“孪生”会以惊人的速度模拟疾病未来数十年的发展进程。医生可以在这个虚拟大脑上,像测试飞机引擎一样,安全地试用各种候选药物和疗法组合,观察哪种方案能最有效地延缓甚至阻止淀粉样蛋白斑块的沉积,而无需让患者承受任何实际风险。这将是精准医疗的终极形态。

在基础科学研究中,范式将被彻底改变。科学家将不再仅仅通过观察行为或记录少数神经元的活动来推测大脑的运作机制。他们可以像气象学家模拟台风路径一样,在超级计算机上“模拟思维”。比如,要理解“决策”是如何产生的,研究人员可以给数字大脑一个虚拟情境,然后像回放高速摄影镜头一样,追踪信号在整个大脑网络中是如何起源、竞争、扩散,并最终导致一个“决定”的。那些困扰我们已久的谜团,例如记忆如何被存储和提取、创造力源自何处、情绪如何影响判断,都可能在这种全息、动态的模拟中找到答案。

甚至,在技术领域,人脑计划也承诺带来颠覆性突破。基于对大脑高效、低功耗信息处理方式的理解,科学家可以开发出全新的“神经形态计算”芯片。这种芯片不再遵循传统冯·诺依曼架构*,而是模仿大脑的神经网络结构,有望在处理感知、模式识别等任务上实现指数级的能效提升,为下一代人工智能和机器人技术奠定硬件基础。

* 冯·诺依曼架构是一种计算机设计的基本架构,其核心特点是将程序指令和数据存储在同一个存储器中,通过中央处理单元(CPU)来执行指令。这种架构还包括输入/输出设备用于数据交互,以及总线系统用于各部件之间的数据传输。尽管存在存储器访问瓶颈,但其通用性和灵活性使其成为现代计算机设计的基础。

这是一个足以让包括科学家、投资者,普通公众的任何人都为之兴奋和颤栗的未来。它承诺的不仅是科学的进步,更是对人类生存状况的根本性改善。在2013年的那个节点,在巨额资金和全球瞩目的加持下,“人脑计划”仿佛一艘装备精良、目标坚定的星舰,承载着人类最深远的求知欲,正式点火升空,驶向那名为“理解自我”的最终前沿。

星光似乎触手可及,但谁也未预料到,前方等待他们的,并非坦途,而是科学探索中最为常见的严峻挑战——理想与现实的猛烈对撞。


理想与现实的碰撞:风暴来袭

当“人脑计划”这艘宏伟的星舰,在公众的欢呼和巨额资金的助推下,看似正朝着模拟人脑的星辰大海全速前进时,在科学界内部,深沉的疑虑早已如暗流般涌动。这并非出于嫉妒或保守,而是源于许多顶尖神经科学家心中一个最根本的疑问:这条通往“终极理解”的捷径,是否足够可行?对马克拉姆宏伟蓝图的质疑,很快从实验室和学术沙龙里的窃窃私语,汇聚成一场公开的、席卷欧洲科学界的风暴[8]。

这场风暴的核心,是方法论、科学哲学和科研管理上的三重尖锐冲突。

我们是否具备了“反向工程”所需的完整图纸?

这记最根本的质疑直指计划的前提:我们是否具备了“反向工程”所需的完整图纸?以伦敦大学学院教授、诺贝尔生理学或医学奖得主彼得·达扬为代表的批评者指出,神经科学的基础研究仍存在大量空白,在此情况下大谈全脑模拟,无异于在流沙上筑塔[8]。

一个尖锐的比喻是:马克拉姆的计划,好比一位建筑师宣称要精确重建整个纽约市,包括每一栋楼的结构和每一根管线的走向。但现实是,神经科学手中只有关于几块砖头、几段水管的零散数据。我们不仅没有城市的总规划图,甚至不清楚究竟有多少种建筑材料及其连接规则。

具体而言,我们直至今日也远未完全了解人脑中所有的神经元类型,更罔论它们之间精确的连接方式,也就是我们常说的全脑‘联结组”。大脑的“接线规则”充满随机性、可塑性和个体差异,绝非规整的电脑芯片。在没有这张基本“接线图”的情况下进行全脑模拟,风险极高。其成果很可能是一个精心构建、能流畅运行,却与真实大脑原理相去甚远的“海市蜃楼”。

是否模糊了“模拟”与“理解”之间的哲学鸿沟?

即使退一步,假设技术难题得以克服,一个在超级计算机中成功运行的大脑模型出现了,但这意味着我们“理解”了大脑吗?许多科学家对此深表怀疑[9]。这记质疑指向了“模拟”与“理解”之间的哲学鸿沟。

批评者提出了一个强有力的“黑箱”比喻:当今的深度学习模型能精准识别猫的图片,但其内部的决策过程即便对创造者而言也如同谜团。同样,一个由无数微分方程驱动的数字大脑,即使能对刺激做出合理反应,也可能只是一个更复杂的“黑箱”。我们能观察其输出,却未必能洞察意识产生的本质。

另一个精妙的类比是天气模拟:气象学家能相当准确地预测台风路径,但这不等于他们完全“理解”了地球大气的所有深层原理。模拟的成功依赖于宏观参数和统计规律,而非追踪每个分子。同样,对大脑的详细模拟或许能帮助“预测”某些行为,但离“理解”思维和情感的深层原理,或许还有着本质区别。这种批评直指HBP的终极目标——模拟是否真能引领我们触及意识的奥秘。

巨额公共资源押注于单一路径是否合理公正?

除了科学理念的冲突,HBP在管理上的风格引发了最强烈的反弹。这记质疑关乎在数据与理论尚不完备时,将巨额公共资源押注于单一路径是否合理公正。

许多参与项目的科学家抱怨,HBP的治理结构过于“自上而下”,权力过度集中在马克拉姆及其核心圈子手中。巨大的资金流向被批评高度倾斜,过度集中于“全脑模拟”及直接相关的计算平台建设,而认知神经科学、实验方法学等许多传统但至关重要的研究方向则感到被边缘化,资金受到挤压[9]。

在批评者看来,HBP不再是一个服务于整个欧洲神经科学界的平台,而是蜕变为实现个人愿景的“私人项目”。这不仅仅是资源分配问题,更关乎科学精神本身:科学进步历来依赖于百花齐放、多元路径的探索。HBP这种“独裁”模式,试图将所有的科研鸡蛋放入“模拟”这一个篮子,在许多人看来不仅是管理上的冒险,更是对科学自身发展规律的违背。

暗流终于汇聚成海啸。2014年7月,超过800位欧洲顶尖神经科学家签署并发表了一封致欧盟委员会的公开信。这封信措辞严厉,直指HBP的管理问题和对其他神经科学方向的忽视,并警告说,如果欧盟不进行干预和改革,他们将联合抵制并退出这个项目。

这封联名信如同一颗重磅炸弹,引发了全球科学媒体的头条报道,将HBP的内部矛盾彻底公之于众。它标志着科学共同体对一种他们认为不健康、不可持续的科学模式的集体反抗。面对巨大的压力,欧盟委员会不得不介入,启动了对HBP的严格中期评估。

评估结果是对马克拉姆原初愿景的一次重大修正。欧盟迫使HBP进行了一场痛苦的、但必要的“转型”。项目领导层进行了重组,管理方式从高度集权转向更开放、更民主的联盟制。最重要的转变在于目标的根本性调整:

“在十年内模拟整个人脑”这个充满噱头但被广泛认为不切实际的终极目标,被悄然搁置,或至少不再是唯一的核心。HBP的新重心,转变为为整个欧洲乃至全球的神经科学界,构建一个可持续的、开放的研究基础设施平台[10]。

换句话说,HBP这艘星舰,不再宣称要直接飞抵“意识”的彼岸,而是转变为建造一个巨大的“太空港”或“轨道造船厂”。它的核心产出,不再是那个终极的数字大脑,而是一系列强大的工具:集成的多尺度脑数据库、先进的脑模拟软件、神经形态计算系统、以及神经机器人学平台。这些工具将提供给全世界的科学家使用,支持各种路径、各种范式的脑研究,而不仅仅是马克拉姆的“全模拟”路径。

这是叙事的一个重大转折点。它标志着纯粹的、由个人愿景驱动的“大科学”理想,在与复杂的科学现实和科学共同体的集体意志碰撞后,所做出的一次妥协与升华。

风暴过后,HBP虽然伤痕累累,声誉受损,但它完成了一次关键的蜕变。它从一场充满英雄主义色彩的、高风险的个人豪赌,回归到了一个更务实、更协作、或许也更具持久影响力的“公共服务”轨道上。这场风暴没有摧毁这艘船,但它彻底改变了其航向,驶向了一个与2009年TED演讲台上所描绘的、截然不同的未来。


未竟的遗产:播种未来

当喧嚣与争议的尘埃渐渐落定,我们不可避免地要回到那个最初的问题前:亨利·马克拉姆和他那耗资十亿欧元的“人脑计划”,最终成功了吗?如果成功的标准,是他在2009年TED演讲台上所设下的那个具体、宏大且激动人心的目标:在十年内于计算机中模拟出一个有功能的人类大脑。

那么答案是否定的。我们没有看到那个被点亮的数字意识,医学也并未因一个全脑模型而发生革命。从这个角度看,这是一场壮志未酬的远征,一个“未竟的”梦想。

然而,如果将目光仅仅锁定于此,我们便会错过这个故事最深刻、也最具启示性的部分。在科学史上,许多最伟大的遗产,并非源于目标的达成,而是源于追逐目标这一过程本身所播撒下的、改变整个生态的种子。

HBP的真正遗产,不在于它是否抵达了预设的终点,而在于它如何深刻地改变了通往终点的“道路”本身。这是一座无形的丰碑,其影响远比你能否在屏幕上看到一个数字大脑更为深远。

基础设施的贡献

评价HBP的贡献,可以借用一个大基础设施工程的比喻:古代中国大运河的修建,其直接目的可能是为了帝国漕运,劳民伤财,争议不断。但运河一旦贯通,其最大的历史作用,却往往是促进了沿岸无数城镇的经贸繁荣与文化交融,其价值远远超出了最初的意图。

HBP正是如此。在全力奔赴“全脑模拟”这个宏大目标的过程中,它被迫必须为整个欧洲的神经科学界,建造起一套前所未有的“数字基础设施”。这包括:

  • 强大的脑数据库与图谱平台:HBP整合了海量、异构的脑研究数据——从基因表达、神经元形态到脑成像数据——并将其标准化、结构化,建成了像“EBRAINS”这样的开放研究基础设施[11]。这好比为神经科学界绘制了一幅前所未有的、可交互的“数字地球仪”。全球的科学家不再需要在碎片化的论文海洋中艰难淘金,而是可以在这个平台上,像使用谷歌地图一样,分层、定位、检索和分析不同尺度的大脑信息。这对于那些没有庞大计算资源的中小型实验室而言,无疑是一次能力的巨大解放。

  • 先进的模拟与计算工具:为了模拟大脑,HBP开发了诸如“NEST”模拟器、“Arbor”等专业软件。这些工具并非只能用于全脑模拟,它们同样可以被用来模拟一个脑区、一条神经环路,甚至研究某种疾病的机制。HBP将这些强大的工具开源,使其成为全球神经科学家工具箱里的“标配”,极大地降低了计算神经科学的门槛。

  • 史无前例的协作网络:HBP将来自几十个国家、上百个机构的科学家、工程师、医生和物理学家凝聚在一起,打破学科壁垒,形成了一个密集的协作网络。这种规模的跨界合作,在神经科学史上是空前的。即使项目本身的管理曾引发争议,但这种协作的模式和经验,以及由此产生的人才流动与知识交换,为未来更大规模的科研合作奠定了基石。

技术的催化

在全力逼近“模拟生物大脑”这一目标的过程中,HBP意外地成为了两股强大技术浪潮的催化剂。

首先是对高性能计算的推动。模拟一个器官,哪怕只是其中一小部分,对算力的需求是贪婪的。HBP与欧洲顶尖的超算中心(如尤利希研究中心)深度绑定,不断挑战着计算能力的边界。这种需求驱动了软件算法、数据可视化、大规模并行处理技术的创新,其成果惠及的领域远不止神经科学。

对神经形态计算的倾力投入有促于一种新的芯片设计原理的发展。当团队意识到,用传统计算机架构模拟大脑,能耗极高、效率低下时,他们开辟了一条全新的路径:为什么不直接制造一种模仿大脑结构和运作原理的芯片呢?

于是,HBP下诞生了像“SpiNNaker”和“BrainScaleS”这样的神经形态计算机[12-13]。它们不再使用传统的冯·诺依曼架构,而是试图用硬件直接模拟神经元网络的大规模并行、事件驱动(脉冲发放)、低功耗的特性。


“SpiNNaker”和“BrainScaleS”计算机. 图源:HPC wire

这项最初为“模拟大脑”服务的技术,其最激动人心的应用前景,可能恰恰是“逃离”对生物大脑的模拟,转而赋能新一代的机器人与人工智能。这种脑启发芯片,在处理感知、实时决策、模式识别等任务时,具有能效比上的巨大优势,为开发更自主、更节能的智能体提供了全新的硬件基础。

HBP在这条赛道上的早期布局,使欧洲在全球下一代计算架构的竞争中占据了重要一席之地。这正应了那句古话:“有心栽花花不开,无心插柳柳成荫。”他们最初想理解生物大脑,最终却可能帮助创造了另一种形式的“智能”。

思想的碰撞

或许,HBP最深刻也最无形的遗产,是它在那场风暴中,迫使整个神经科学界进行了一场迟来的、深刻的“灵魂拷问”:我们究竟应该如何研究大脑?

在HBP之前,神经科学的主流是自下而上的、基于假设的、注重实验验证的“湿实验”科学。而HBP以一种近乎蛮横的姿态,将“大规模工程化”、“自上而下的综合”、“大数据驱动”的范式推到了舞台中心。这两种范式的激烈碰撞,虽然痛苦,却极具建设性。它打破了领域的思维定势,让所有人开始反思:纯粹的数据积累是否足够?理论模型和计算模拟应该扮演什么角色?“理解”的最终标准是什么?

这场大辩论通过媒体传播,极大地提升了公众对神经科学的关注度。那个“在电脑里造大脑”的迷人愿景,无论其可行性如何,都吸引了无数年轻、聪明的大脑对这个领域产生兴趣,并投身其中。它让神经科学从一个高深的专业学科,变成了一个关乎人类终极身份、充满哲学魅力的公共话题[14]。


未抵达的黄金国与被重新绘制的世界

亨利·马克拉姆与“人脑计划”的宏大征程,宛如一场科学史上的著名探险。先驱者凭借非凡的远见与勇气,航向未知,誓言要找到通往“意识大陆”的捷径。最终,那座名为“全脑模拟”的黄金国并未在预期中现身。若以最初目标衡量,这似乎是一次未竟的旅程。

然而,正如伟大的探险其价值远超一个具体坐标,HBP的真正遗产也远非一个数字大脑能否被创造。这次远征最深刻的成功,恰恰藏于其“未抵达”之中。它以一种近乎激进的方式,为整个神经科学界进行了一次前所未有的“压力测试”,迫使我们直面了一个残酷的现实:大脑的复杂深邃,远超任何简单的“反向工程”想象。它打破了技术万能主义的迷思,证明在理解自我的道路上,没有一蹴而就的捷径。

这场探索虽未抵达预设的终点,却彻底重塑了通往终点的“地貌”。它留下的,不是一座孤立的灯塔,而是一片肥沃的公共土壤与一套强大的导航工具,例如EBRAINS数据平台、开源模拟软件、神经形态计算芯片。模拟心智的梦想并未消亡,只是以一种更健康、更强大的方式继续了,它融入全球学者利用共享数据破解疾病的研究中,体现在工程师受脑启发设计高效芯片的蓝图里,延续在每一间探索记忆痕迹的实验室中。

因此,我们追问的不再只是“马克拉姆成功了吗?”,而是“我们是否因此更接近真理?”答案是肯定的。这段征程赋予我们的,不仅是更精密的地图与工具,更是一份对生命复杂性的深刻敬畏。探索“我们为何是我们”的航行从未止息,只是领航者变成了整个人类科学共同体。


作者后记

作为一名脑科学研究者,回顾“人脑计划”这段波澜壮阔的历程,我的感受颇为复杂。站在实验神经科学的角度,我既为马克拉姆的宏大愿景所震撼,也对“全脑模拟”这一路径保持审慎。

在实验室里,我们通过电生理记录观察神经元间的实时对话,用光学成像捕捉神经环路的动态变化,这些实验让我们深刻体会到大脑作为一个复杂系统的精髓:它不仅是一个精密的电路,更是一个具有极强可塑性和涌现特性的动态系统。虽然“人脑计划”在数据整合和模拟技术方面取得了突破,但当前模型仍难以完全复现生物大脑的这种“活的”特性。

特别值得思考的是,大脑的功能实现依赖于从分子、细胞到环路、系统的多尺度协同。我们在实验室中发现,即便是相同的神经环路,在不同行为情境下也会展现出截然不同的活动模式。这种情境依赖的复杂性,可能是纯计算模拟目前难以完全捕捉的。

然而,“人脑计划”推动建立的多尺度数据平台和标准化数据库,确实为脑科学研究带来了革命性变化。如今,我们可以将实验数据与模拟预测进行更系统的对比验证,这种“实验-计算”的闭环研究模式,正推动着脑科学向更定量、更可预测的方向发展。


[1] Markram H. (2006). The blue brain project. Nature reviews. Neuroscience, 7(2), 153–160. https://doi.org/10.1038/nrn1848

[2] Herculano-Houzel S. (2009). The human brain in numbers: a linearly scaled-up primate brain. Frontiers in human neuroscience, 3, 31. https://doi.org/10.3389/neuro.09.031.2009

[3] The Blue Brain Project. (n.d.). EPFL. https://www.epfl.ch/research/domains/bluebrain/

[4] Mountcastle V. B. (1997). The columnar organization of the neocortex. Brain : a journal of neurology, 120 ( Pt 4), 701–722. https://doi.org/10.1093/brain/120.4.701

[5] Markram, H. (2009, July). 亨利马克拉姆:用超级计算机构造大脑 | TED Talk. https://www.ted.com/talks/henry_markram_a_brain_in_a_supercomputer

[6] The Human Brain Project. (n.d.). HBP. https://www.humanbrainproject.eu/en/

[7] Liu, R., & Zhang, L. (2013). 雄心勃勃的欧盟人脑项目 [The ambitious EU Human Brain Project]. 科学中国人[Scientific Chinese], (9), 16–18. https://doi.org/10.3969/j.issn.1005-3573.2013.09.004

[8] Abbott A. (2014). Row hits flagship brain plan. Nature, 511(7508), 133–134. https://doi.org/10.1038/511133a

[9] Brain blast: Researchers attack Europe's Human Brain Project. https://www.genengnews.com/topics/translational-medicine/researchers-attack-europes-human-brain-project/

[10] Amunts K, Ebell C, Muller J, Telefont M, Knoll A, Lippert T. The Human Brain Project: Creating a European Research Infrastructure to Decode the Human Brain. Neuron. 2016 Nov 2;92(3):574-581. doi: 10.1016/j.neuron.2016.10.046. PMID: 27809997.

[11] EBRAINS. (n.d.). https://www.ebrains.eu/

[12] Furber, S., B. , Galluppi, F., Temple, & S., et al. (2014). The spinnaker project. Proceedings of the IEEE.

[13] Schemmel, J. , D. Brüderle, A. Grübl, Hock, M. , & Millner, S. . (2010). Awafer-scale neuromorphic hardware system for large-scale neural modeling. IEEE.

[14] Rose N. (2014). The Human Brain Project: social and ethical challenges. Neuron, 82(6), 1212–1215. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2014.06.001









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天桥脑科学研究院(Tianqiao and Chrissy Chen Institute)是由陈天桥、雒芊芊夫妇出资10亿美元创建的世界最大私人脑科学研究机构之一,围绕全球化、跨学科和青年科学家三大重点,支持脑科学研究,造福人类。

Chen Institute与华山医院、上海市精神卫生中心设立了应用神经技术前沿实验室、人工智能与精神健康前沿实验室;与加州理工学院合作成立了加州理工天桥神经科学研究院。

Chen Institute建成了支持脑科学和人工智能领域研究的生态系统,项目遍布欧美、亚洲和大洋洲,包括、、、科研型临床医生奖励计划、、等。

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