科學家計劃在分子水平上模擬人腦

最近由瑞士聯(lián)邦理工學院科學家領(lǐng)導的一個“人腦項目”，計劃到2023年左右，在分子水平上完成人腦模擬，用軟件而不是血肉來支持其運行。該研究將在歐盟13個研究院的協(xié)助下進行。

人腦具有的能力是任何機器無法比擬的，其耗能只相當于一只30瓦的燈泡，卻能學習、思考、預測行為結(jié)果、自我表達并理解他人的話。本次項目負責人、以色列籍南非教授亨利·馬克拉姆指出，全世界有1/4的人口受到各種腦疾病的影響，而由于大腦過于復雜，導致藥物研發(fā)成本居高不下。且全球約有20萬名科學家在分別研究大腦的不同部分，產(chǎn)生了大量支離破碎的信息。

“人腦項目”的目標是要建造一個工具，把這些研究項目都轉(zhuǎn)到一個和人腦一樣的模型中，用真實的數(shù)據(jù)實現(xiàn)高度仿真模擬用以指導實驗。

過去6年來，馬克拉姆都在對其提出的名為“藍腦”概念進行論證。他的研究小組2008年時造出了第一個微電路，可模擬1萬個大腦皮層上的腦細胞單元。目前，“藍腦”已能模擬約36萬個神經(jīng)元，這相當于小鼠腦中一個腦功能區(qū)的大小。然而要模擬人腦，還需要制造約1000億個神經(jīng)元。

雖然數(shù)字龐大，但研究小組已掌握了建造大腦的兩個關(guān)鍵點：一是確定大腦結(jié)構(gòu)的規(guī)則，這依賴于多種類型的神經(jīng)元；二是神經(jīng)元相互作用的功能規(guī)則，神經(jīng)元通過腦電路的方式相互作用，這一規(guī)則并不隨細胞數(shù)量的增加或小部分損壞而改變。這兩個規(guī)則也解釋了為什么人們即使每天失去1萬個神經(jīng)元，仍然變得越來越聰明。

另外一項發(fā)現(xiàn)是，每個微電路都能自發(fā)形成一個活動節(jié)奏，稱為伽馬震蕩波。科學家認為這是整個大腦相互作用的特有特性，能產(chǎn)生統(tǒng)一的認知甚至意識。

馬克拉姆說：“雖然這并不意味著微電路就是意識，但它的確能自發(fā)產(chǎn)生這種浮現(xiàn)的性質(zhì)。利用‘藍腦’模型，我們能系統(tǒng)地研究這些震蕩波背后的機制，并進行虛擬預測實驗，計算出現(xiàn)實中執(zhí)行哪種方案最優(yōu)。”