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复旦类脑研究院力争领跑世界

2019-1-22 10:30:00发布60次查看

复旦大学张江校区内,由复旦大学与上海市全球科创中心市级重大专项共同投入4亿元支持共建的张江国际脑影像中心悄然落成。步入其间,只见一台台类似医院内CT机的设备,殊不知,它们都是世界上研究人脑的顶级设备。
一台“Connectom3T磁共振”的设备,专为人类脑连接组学研究定制,亚洲第一台,全球也仅四台,它的神奇之处在于:你的大脑在想什么,通过数据分析,它都能一一解读出来;甚至,你昨夜做的一场梦,它都能还原全面的场景。
未来,这里将致力于在中国上海打造亚太地区最大的世界级影像技术实验平台。
张江国际脑影像中心隶属于复旦类脑智能科学与技术研究院。平均年龄36岁,与20余所国际著名高校、研究院所建立研究伙伴关系,吸引全球130多位国际学者参与各个层次的研究合作计划和项目,整合来自世界上最大规模脑数据库的近百万条数据……汇聚最广泛资源,研究人脑类脑最前沿问题,出产“顶天立地”的成果,就是这支组建才三年多的29人“科研梦之队”。队伍的“领头羊”是复旦大学类脑智能科学与技术研究院院长冯建峰。
就在近期,冯建峰的团队接连发表了不少在国际上受到广泛关注的研究成果:在人脑中,他们发现导致抑郁症和睡眠质量不佳的脑区有着重合之处;1月8日,他们揭示了吸烟与喝酒对人脑功能呈相反的异常模式;1月16日,他们的研究表明,风险基因突变会干扰青少年大脑壳核的正常发育,进而增加成年后患精神疾病的风险。
生物智慧传授给机器
脑与类脑研究是世界科技发展的战略制高点,以类脑智能引领人工智能,实现人工智能普适化,将引起经济社会变革性发展,对人类文明进步产生重大影响。国家科技创新2030重大项目已将“脑科学与类脑研究”列入启动日程。2015年6月,复旦大学类脑智能科学与技术研究院应运而生。
“机器的IQ是多少?”从事类脑智能领域研究十余年,冯建峰一直最想搞明白的问题却很“简单”:什么是智能?简单来说,通过学习人和动物的脑的工作机制,解析其运作原理,并从中获得灵感,运用到人工智能的研究中去,就是类脑智能研究。正广泛应用于语音识别、机器翻译、计算机视觉等领域的深度学习就是一个很好的例子,其本质是对猫或人的视觉系统的模拟。
但脑实在是太复杂了,怎样才能把生物与生俱来的“智慧”让机器学会呢?对冯建峰等从事类脑研究的科学家来说,“疾病脑”给他们提供了一个最好的研究对象,比如患上抑郁症、精神分裂症等疾病的脑。
基于大数据研究,2016年,冯建峰团队就发现,对奖励没兴趣、对惩罚太敏感是得抑郁症最根本的原因。最近,进一步的研究表明,大脑中调控睡眠质量出问题的那块区域,恰恰与抑郁症患者对惩罚过于敏感的区域相同。而吸烟会降低脑惩罚功能的敏感性,喝酒则会升高对脑奖赏功能的敏感性,这与抑郁症患者的脑连接正好相反。而对于精神分裂症的研究也表明,风险基因造成影响的区域,同样也与奖励、惩罚的调控区域有关。
想让“智能”拥有情感
冯建峰说,研究背后还有更深刻的科学道理。“什么叫情感?我喜欢跟你在一块,是因为我得到了奖励。”其实,“人类的进化史就是情感的进化史”是达尔文很早就曾提出的理论,“趋利避害”是人类进化的根本推动力。但这种“情感禀赋”是机器所无法具备的。那么,我们是否有办法让智能拥有情感?这是研究团队奋斗的目标。
现在,冯建峰团队已经和多方展开合作,让理论落地,也让新技术更加“枝繁叶茂”。加拿大多伦多大学医学院对团队定位的导致抑郁发生的异常脑区进行刺激治疗,经过一个月的疗程,临床显示能够改善首发抑郁症患者约46%的临床症状,对于难治性抑郁症也能改善近33%的症状。此外,团队和国家电网合作,研发了巡检机器人;也利用人工智能的技术,研发了“步态识别”系统,精度已达到了95%。
请来全球最优质“大牌”
应用数学、计算机科学、生物学、信息学、临床医学……在复旦类脑研究院,各学科融合交叉。毫无疑问,类脑智能研究是一门新兴的交叉学科。与此同时,研究院“搜刮”来了世界上最优质的“大牌”资源:聘请2013年诺奖获得者迈克尔·莱维特、2014年Brain奖获得者特雷弗·罗宾斯等英国皇家科学院院士、美国科学院院士等担任教职,与包括剑桥大学、牛津大学、帝国理工大学、斯坦福大学、麻省理工等20余所国际著名高校、研究所建立研究伙伴关系。
“我会把世界上最优秀的人找来,加入我们的队伍,来共同做一件事。”冯建峰介绍,这就是力争在类脑研究领域领跑世界,同时,也在人工智能的未来领跑世界。
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