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中國腦計劃:2030年或闖入“終極疆域”

  • 2017/4/28 9:10:05
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腦科學研究不僅是當前國際科技前沿的熱點領域,也是理解自然和人類本身的“終極疆域”。我國雖然在語音識別、腦組織顯微成像等個別技術領域在國際水平上可以“領跑”,但要在更多的領域進入“領跑”梯隊,還有很長的路要走。

目前,“腦科學與類腦研究”作為“科技創新2030重大項目”已啟動的4個試點之一,進入編制項目實施方案階段。未來,哪個國家能領先占領腦科學和類腦研究的高地,很大程度上要看誰能率先實現基礎研究和產業融合發展。

“全球腦科學和類腦研究正處在重大的歷史窗口期,中國不容錯過!”中科院院士、中科院上海分院副院長張旭,在接受科技日報記者采訪時難掩急迫的心情:“我們必須有所作為,否則不進則退。”

   (中科院院士、中科院上海分院副院長張旭)

我國科技、經濟、社會發展對神經科學和人工智能技術發展提出了巨大的需求——必須加快建設應對神經系統重大疾病的預防、診斷和治療技術開發,以神經計算、仿真記憶存儲、智能機器為代表的戰略性經濟增長點,也成為搶占未來20—30年智能社會和超智能社會發展先機的關鍵。在如此重大的科技領域,如何不負眾望、乘勢而上?這無疑給科技管理部門、神經科學研究界乃至生物制藥和人工智能等相關產業,提出了一個宏觀、龐大卻緊急而現實的命題。

2016年,“腦科學與類腦研究”被“十三五”規劃綱要確定為重大科技創新項目和工程之一,神經科學和人工智能界為之一振。目前,“腦科學與類腦研究”作為“科技創新2030重大項目”已啟動的4個試點之一,進入編制項目實施方案階段。

抓住窗口期、參與國際博弈

“腦科學研究不僅是當前國際科技前沿的熱點領域,也是理解自然和人類本身的‘終極疆域’。”張旭作為神經科學家,對此很有體會。

實際上,神經科學和類腦人工智能是在當代多學科交叉背景下,傳統經典學科重新崛起的重大研究領域的典型代表。張旭用“野蠻生長”來形容近兩年人工智能(AI)領域“風起云涌”的發展態勢,“吸取了腦科學研究精華的類腦人工智能及其應用,將給世界帶來重大的突破性變革”。

美國相繼提出“神經科學研究藍圖”計劃(2005年)、投資30億美元的“通過推動創新性神經技術開展大腦研究”國家專項計劃(2013年)、《國家人工智能研究與發展戰略規劃》(2016年);歐盟將“人腦工程計劃”列入未來新興旗艦技術項目(2013年),10年投資10億歐元。日本韓國加拿大等先后發布大腦發展戰略和共識,艾倫研究所、谷歌公司、微軟公司、百度公司等研究機構和企業,紛紛加入。

   “神經科學和人工智能在理論和應用技術上的對接及其相關產業的發展對經濟社會影響越來越大,大國間競爭博弈也日趨激烈。”張旭強調,“現在,我們正站在歷史發展窗口期,面臨巨大的機遇,和前所未有的挑戰。”

基礎研究與產業融合分秒必爭

我國歷來重視神經科學和人工智能的發展,各類規劃綱要均進行了部署,重點布局的實驗室和研發平臺也蓬勃發展,科技部、國家自然科學基金委、中科院等機構也投入了大量資金,北京市和上海市政府也啟動相關戰略規劃。

但是,“原始創新到產品應用之間轉化,不再像以往,需要十年二十年,在腦科學和人工智能兩個領域原本有些‘距離’,但現在,它們幾乎是同步‘更新’”。張旭呼吁:“各界對‘中國腦計劃’的實施盡快達成共識,加速完成論證。

(習主席考察北師大,觀看腦刺激技術展示)

我國已經將“腦科學與類腦研究”上升為國家戰略意圖,但落實到“路線圖”上時,“從長期發展來看,我們不能也無法將神經科學與人工智能研究和開發割裂開規劃,同時要與國家需求和提升產業競爭力相結合,實現重點突破。”張旭強調。“哪個國家能領先占領腦科學和類腦研究的高地,很大程度要看誰能首先做到這兩個領域真正地融合發展。”在題為《腦科學與類腦研究概述》的文章中,蒲慕明、徐波、譚鐵牛三位學者也聯合得出這樣的結論。

并跑與領跑,中國如何趕超

經粗略估算,我國對該領域的主要經費投入,從2010年的每年約3.48億,增長到2013年的每年近5億元人民幣。

雖然“資助力度不斷加強,但與發達國家相比仍有很大差距。”張旭在其主持的《神經科學方向預測與技術路線圖》研究課題的簡報中如實說,“缺乏重大科技計劃科技經費投入的科學靈活的論證機制”成為重大系統工程順利開展的掣肘之一。

“但讓我最著急的,還是難以培養和留住人才。”張旭對人才短缺的焦慮心理,在拿到一組數據后,表現得尤為。

通過軟件對2013年—2015年全球神經科學領域論文作者進行分析,大體估算出各國團隊數量——美國、德國、英國、日本以及法國神經科學研究團隊數量分別為:24624個、7328個、6733個、6699個以及4055個,而中國的數量為4938個。

“可見我國人才多么的匱乏,這是我們想在科研和產業上取得優勢的最大障礙。”張旭進一步解釋說,領軍人才不足,訓練有素的青年人才匱乏,根源是具有國際競爭力的內生性人才培養模式尚未形成。發達國家處于科研一線的主力軍是經過訓練的博士后、助理教授和副教授群體,年齡多在最具創造力的25—40歲之間,同年齡的青年人也充沛了相關的整個產業鏈,但該年齡段的中國優秀人才都在國外留學,在那里貢獻創造力。

“這一領域的競爭,歸根結底是人才的競爭,這是一個必須解決的課題,大科技項目的實施也將培養出一大批人才進入我國社會的各個層面,成為社會發展的內動力”。

除了資金和人才問題,“重大革命性研究缺乏變革性技術”也拉了相關進展速度和突破程度的“后腿”,從單細胞記錄技術到神經成像技術、光遺傳技術,我國學者多使用國外研發的設備和技術,究其深層原因,是跨學科協同機制建設滯后的“后遺癥”。“雖然在語音識別、腦組織顯微成像等個別技術領域在國際水平上可以‘領跑’,但要在更多的領域進入‘領跑’梯隊,還有很長的路要走。”張旭實事求是。

解決根源問題,直面發展挑戰

兩大研究領域及其融合,涉及范圍寬、學科廣,邊界定在哪里?基礎研究、應用研究、技術研發和轉化應用之間如何平衡?重點重心放在何處,如何科學地預期科技目標?圍繞科技目標,如何配置經費、項目等創新資源,學科之間、部門之間、地區之間、不同團隊之間的定位和協同作用如何發揮?如何開展有效的國際競爭和合作?這些都是亟待解決的問題。

身兼中國神經科學學會副理事長、中國細胞生物學會副理事長、上海市神經學會理事長的張旭院士,帶領路線圖課題組從全局角度出發,提出五條建議:

首先,充分重視發展神經科學和類腦人工智能技術的必要性和緊迫性,加快重大科技計劃部署和實施;

其次,建議由國家相關部門牽頭,成立“國家腦科學和人工智能專項管理和運行機構”,賦予強有力的科技方案制定和運行管理等方面的職責,抓緊提出系統性綜合方案,統籌研究及開發力量,對重點研發領域實施攻關;

再次,工程化設計“腦科學與類腦研究2030重大科技項目”,做好頂層設計的同時鼓勵變革性理論和技術創新,并具備隨著項目實施進程及時修正和完善技術路線和方案的管理體制機制;

然后,充分調動和利用社會資源,加快人才的培養、集聚和流動,促進科技成果的轉化和產業化,為提升國家綜合競爭力作出貢獻;

最后,把握窗口期,強化論證,形成國際科技合作的新策略,爭取在這一領域,由我國牽頭發起國際重大科技計劃。


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