第六,普通人群認(rèn)知能力隨年齡變化的曲線。
對(duì)大多數(shù)正常人來(lái)講,認(rèn)知能力在45歲左右會(huì)出現(xiàn)一個(gè)下降期,到老了以后會(huì)比較穩(wěn)定。所以七八十歲的老同志記憶力下降是很正常的。
第七,中年人腦健康的常見(jiàn)問(wèn)題。
英國(guó)、法國(guó)在2018年發(fā)表的持續(xù)20年的調(diào)查結(jié)果顯示,男性和女性的智力最早從45歲開始下降。該研究還指出,癡呆等疾病被認(rèn)為需要至少20年到30年的演變過(guò)程,但是通過(guò)保持健康生活方式和良好的心臟健康狀態(tài),可以推遲疾病的發(fā)生。
(二)健康用腦的建議
第一,改善睡眠:高質(zhì)量的睡眠有助于大腦健康。第二,保持心臟健康,防止高血壓、高膽固醇和糖尿病的發(fā)生。第三,鍛煉身體:有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)大腦健康大有好處。第四,健康飲食:適度吃肉,多吃堅(jiān)果、蔬菜和橄欖油。第五,積極社交:參加社交活動(dòng),多與朋友交談。第六,勤用腦但不要持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間用腦:讀書、寫信、學(xué)習(xí)新的知識(shí)。
五、腦科學(xué)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的展望
第一,腦功能評(píng)測(cè)與腦健康檢查。
首先,我們每年都體檢,檢查各項(xiàng)功能指標(biāo),但是卻不檢查人腦的功能。如果等到發(fā)現(xiàn)大腦出了問(wèn)題,那就沒(méi)法逆轉(zhuǎn)了。所以我們正在研究一個(gè)檢測(cè)正常人腦功能的工具。以前是量表,就是做問(wèn)答題。但做問(wèn)答題不管用,因?yàn)楸辉囌呖梢宰黾佟?duì)抗,所以現(xiàn)在我們就把它隱藏在游戲里面,希望能夠把正常人的腦功能檢測(cè)出來(lái)。
其次,腦功能檢測(cè)工作對(duì)軍事也有很大的潛在用途。美軍從1917年開始就用這種心理測(cè)試、智能測(cè)試來(lái)進(jìn)行分類。他們以前針對(duì)每個(gè)個(gè)體,現(xiàn)在針對(duì)一個(gè)團(tuán)體進(jìn)行分類測(cè)試。美軍選擇了初創(chuàng)、發(fā)展、成熟這些階段,第一階段評(píng)測(cè)的結(jié)果是基本合格、不合格;第二階段就會(huì)知道這個(gè)人是否適合在一般部隊(duì)服役;第三階段就要甄別更特殊的人群,比如這個(gè)人是否適合當(dāng)潛艇兵、特種兵等。
第二,腦疾病診斷干預(yù)手段及藥物研發(fā)。
一是腦疾病診斷。腦疾病診斷是一個(gè)非常大的市場(chǎng)。二是腦疾病干預(yù),主要是物理干預(yù),包括深部腦電刺激(DBS)、經(jīng)顱磁刺激(TMS)、經(jīng)顱直流電刺激(TDCS)。三是腦疾病藥物開發(fā)。遺憾的是,腦疾病藥物開發(fā)幾十年,成功的很少,90%以上都失敗了,一個(gè)很重要的原因是沒(méi)有合適的模型。以前藥物開發(fā)都是用小白鼠。但是小白鼠和人類相差太遠(yuǎn)了,小白鼠不得腦疾病,不得帕金森癥,甚至連癌癥也很少得。正常小白鼠的生命周期是72個(gè)月,在自然界小白鼠只有很少的機(jī)會(huì)得淋巴癌,其他癌癥它是不得的。這些復(fù)雜的疾病,小白鼠根本不能反映出來(lái),所以我們研發(fā)的藥物大都失敗了。目前,我們正在研發(fā)非人靈長(zhǎng)類的疾病模型,有望為神經(jīng)疾病藥物開發(fā)帶來(lái)新的曙光。
第三,腦機(jī)交互技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)。
腦機(jī)接口最簡(jiǎn)單的應(yīng)用就是幫助殘疾人做神經(jīng)義肢。一個(gè)人的脊髓受到傷害后不能動(dòng),那么把他關(guān)于運(yùn)動(dòng)的腦信號(hào)提取出來(lái),利用這些信號(hào)驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂來(lái)喝水,這種系統(tǒng)現(xiàn)在已被開發(fā)出來(lái)。但是這種系統(tǒng)需要把電極植入大腦,或者在腦膜外面放置一層探針,才能把腦信號(hào)提取出來(lái)。現(xiàn)在很多研究機(jī)構(gòu)都在做基于腦機(jī)接口的神經(jīng)康復(fù),也叫主動(dòng)康復(fù)??祻?fù)醫(yī)院里面的病人50%以上跟腦疾病有關(guān),而目前中國(guó)的很多康復(fù)醫(yī)院只能起到照料作用,并沒(méi)有能力幫助病人康復(fù)。那么現(xiàn)在我們就有主動(dòng)康復(fù)技術(shù)來(lái)幫助病人康復(fù),就是利用電極讓信號(hào)進(jìn)行腦內(nèi)刺激。外邊有個(gè)機(jī)器幫助病人伸手,同時(shí)刺激他的大腦,讓他以為手伸出來(lái)就是由他自己的大腦控制的,讓他建立信心,然后不斷進(jìn)行反饋訓(xùn)練,這樣就能幫助他恢復(fù)控制功能。
第四,服務(wù)機(jī)器人。
不同服務(wù)機(jī)器人的功能有很大不同,服務(wù)機(jī)器人從事個(gè)性化服務(wù),每一種都不一樣。大家覺(jué)得服務(wù)機(jī)器人離我們很遙遠(yuǎn),其實(shí)服務(wù)機(jī)器人已經(jīng)來(lái)到我們身邊。比如,中國(guó)東方航空公司就已經(jīng)開始啟用迎賓服務(wù)機(jī)器人“東東”。這個(gè)機(jī)器人非常智能:我和它對(duì)話,它可以認(rèn)出我是個(gè)男的,所以它叫我哥哥。我逗它一下,我說(shuō)你生病了嗎?它說(shuō)沒(méi)有。我問(wèn)它我的登機(jī)口在哪里?它說(shuō)你要把航班號(hào)告訴它,它才知道我的登機(jī)口在哪里。這個(gè)迎賓機(jī)器人是有比較高的智能的。
還有就是餐廳機(jī)器人,由于人工費(fèi)用越來(lái)越高,所以餐廳機(jī)器人將來(lái)會(huì)應(yīng)用得很廣泛。機(jī)器人端茶送水上菜都沒(méi)有問(wèn)題,因?yàn)樗鋫淞撕芎玫膫鞲衅?。但餐廳機(jī)器人目前最大的問(wèn)題是它只會(huì)上菜、端盤子,不會(huì)收盤子,這就意義不大了,還要找人收盤子。這說(shuō)明目前的餐廳機(jī)器人智能還不夠,至少自主控制精細(xì)運(yùn)動(dòng)的能力是不夠的。如果機(jī)器人能夠自己收盤子,那應(yīng)用群體就非常大了,我相信將來(lái)會(huì)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
服務(wù)機(jī)器人將會(huì)廣泛進(jìn)入我們的生活。美國(guó)已將養(yǎng)老機(jī)器人作為阿爾茲海默癥病人的一個(gè)醫(yī)保項(xiàng)目。這種機(jī)器人可以為老人定時(shí)送藥。而現(xiàn)在最關(guān)鍵的是研發(fā)護(hù)理機(jī)器人,這種機(jī)器人能夠幫助病人翻身,可以把他抬下病床,幫他上輪椅,幫他洗澡等。我們國(guó)內(nèi)有陪伴機(jī)器人,在養(yǎng)老院能跟老人聊聊天。
第五,新一代神經(jīng)形態(tài)芯片。
現(xiàn)在AI芯片(深度學(xué)習(xí)加速芯片)很火,AI芯片做得較好的廠商有國(guó)外的英偉達(dá)、英特爾等公司;國(guó)內(nèi)的代表有寒武紀(jì)(NPU)、比特大陸(SOPHON)、百度(XPU)等。目前AI芯片只能叫深度學(xué)習(xí)加速芯片,因?yàn)樗荒軒椭覀兩疃葘W(xué)習(xí),快速傳輸數(shù)據(jù)。現(xiàn)在主流研究的是神經(jīng)形態(tài)芯片,代表性的產(chǎn)品是憶阻器,憶阻器芯片是2008年研制成功的。目前中國(guó)的研發(fā)水平只屬于第三梯隊(duì),所以我們?cè)谂ψ汾s當(dāng)今成熟、先進(jìn)技術(shù)的同時(shí),也不能放松對(duì)下一代顛覆性技術(shù)的關(guān)注和投入。
第六,群體智能的研發(fā)與應(yīng)用。
當(dāng)下新的人工智能發(fā)展方向是群體智能。以前我們的人工智能,包括機(jī)器人,都是個(gè)體的,現(xiàn)在發(fā)展到很多個(gè),是受生物群體的啟發(fā)。比如蜜蜂群體是一個(gè)“蜜蜂社會(huì)”,各項(xiàng)活動(dòng)都井井有條,這表明群體進(jìn)化比個(gè)體進(jìn)化有優(yōu)勢(shì)。生物群體研究指出:生物群體至少有兩個(gè)類型,一種群體叫做有等級(jí)的群體,就是有類似蜂王的群體。第二種是無(wú)等級(jí)的群體,比如魚群是沒(méi)有等級(jí)的,根據(jù)這個(gè)原理就可以做出機(jī)器人的情景智能。現(xiàn)在比較常見(jiàn)的就是無(wú)人機(jī)的群體智能,無(wú)人機(jī)使用蜂群戰(zhàn)術(shù)比單個(gè)飛機(jī)具有很大優(yōu)勢(shì)。我們可以派無(wú)人機(jī)群進(jìn)行群體偵察、群體打擊以及群體干擾。在民用領(lǐng)域也一樣,我們現(xiàn)在的機(jī)器人只能做一件事情,如果機(jī)器人要做幾件事情,組成一個(gè)團(tuán)隊(duì)肯定更好?,F(xiàn)在的民用集群機(jī)器人還處在表演階段,并沒(méi)有進(jìn)入實(shí)用階段,但我相信機(jī)器人的群體智能是下一個(gè)發(fā)展方向。
六、腦科學(xué)研究的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)
第一,美國(guó)腦計(jì)劃。
美國(guó)腦計(jì)劃是奧巴馬政府提出來(lái)的,于2013年開始實(shí)施。它的關(guān)鍵目標(biāo)是為探索腦內(nèi)細(xì)胞與環(huán)路在思維過(guò)程中的實(shí)時(shí)相互作用開發(fā)新技術(shù),以期解析腦功能與行為的復(fù)雜關(guān)系。它的終極目標(biāo)是深入理解心智的內(nèi)在原理,提高腦疾病的治療與診斷水平。
第二,歐盟腦計(jì)劃。
歐盟腦計(jì)劃于2013年1月啟動(dòng),旨在獲得腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)信息,利用超級(jí)計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人腦。它的目標(biāo)是:建立和運(yùn)行歐洲腦科學(xué)、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)和腦啟發(fā)科學(xué)的研究架構(gòu);收集、組織與傳播關(guān)于腦與腦疾病的數(shù)據(jù);運(yùn)用超級(jí)計(jì)算機(jī)模擬腦結(jié)構(gòu)與功能;建立腦的多尺度支架理論與模型;開發(fā)腦啟發(fā)計(jì)算。
第三,日本腦計(jì)劃。
日本腦計(jì)劃于2014年6月啟動(dòng),總體目標(biāo)是建立絨猴的腦圖譜,為掌握大腦的工作原理以及神經(jīng)疾病的治療提供基礎(chǔ)。它的具體目標(biāo)是:發(fā)展絨猴為神經(jīng)科學(xué)模式生物;構(gòu)建多尺度的絨猴腦圖譜;發(fā)展試驗(yàn)新技術(shù);建立腦疾病的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物,并整合轉(zhuǎn)化成果;與全球的腦計(jì)劃合作,共享技術(shù)與資源。
第四,中國(guó)的腦科學(xué)研究現(xiàn)狀。
中國(guó)腦計(jì)劃還在籌劃中,但中國(guó)的科學(xué)家很早就關(guān)注到美國(guó)和歐盟的腦計(jì)劃。2013年5月,美國(guó)、歐盟提出腦計(jì)劃后,時(shí)任國(guó)務(wù)院副總理劉延?xùn)|即批示科技部、中科院、教育部、基金委組織了多次研討。2014年3月至11月,由科技部會(huì)同各部委組織了腦科學(xué)、類腦智能、腦疾病等多次專題研討會(huì),制訂了發(fā)展戰(zhàn)略,細(xì)化了具體方案。2015年3月,中國(guó)腦計(jì)劃專家組向劉延?xùn)|匯報(bào)了“腦科學(xué)與類腦研究”專項(xiàng)籌劃過(guò)程和內(nèi)容。2016年5月,習(xí)近平總書記在全國(guó)科技創(chuàng)新大會(huì)上指出,腦連接圖譜研究是認(rèn)知腦功能并進(jìn)而探討意識(shí)本質(zhì)的科學(xué)前沿,這方面探索不僅有重要科學(xué)意義,而且對(duì)腦疾病防治、智能技術(shù)發(fā)展也具有引導(dǎo)作用。
中國(guó)的腦科學(xué)研究比較全面,以揭示腦認(rèn)知原理為主體,同時(shí)有三個(gè)應(yīng)用方向:一是用腦功能解析來(lái)驅(qū)動(dòng)與認(rèn)知障礙相關(guān)的重大腦疾病診治;二是用于幫助兒童和青少年的腦智開發(fā);三是用腦機(jī)融合的方法來(lái)推動(dòng)內(nèi)腦智能技術(shù)的發(fā)展。
第五,全腦介觀神經(jīng)聯(lián)接圖譜國(guó)際合作計(jì)劃。
人類的基因有基因圖譜,人腦也要建立圖譜。人腦圖譜,是神經(jīng)科學(xué)的基礎(chǔ)。介觀圖譜就是將每個(gè)細(xì)胞的聯(lián)接方式搞清楚。現(xiàn)在全球的科學(xué)家正在合作進(jìn)行這項(xiàng)研究,并召開了多次研討會(huì)。
探索腦的奧秘是人類認(rèn)識(shí)自然、認(rèn)識(shí)自身的重大挑戰(zhàn)。通過(guò)腦科學(xué)研究促進(jìn)人的創(chuàng)新能力發(fā)展,提升人民健康水平,是國(guó)家重大需求;社會(huì)各界對(duì)腦科學(xué)研究可能帶來(lái)的技術(shù)創(chuàng)新和新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展有著重大期待。我們應(yīng)抓住機(jī)遇,積極籌劃,盡快啟動(dòng) “中國(guó)腦科學(xué)計(jì)劃”及“全腦介觀神經(jīng)聯(lián)接圖譜國(guó)際合作計(jì)劃”,參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng),搶占戰(zhàn)略制高點(diǎn),實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。
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(責(zé)任編輯:李穎)
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