本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
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当黑客想要侵入计算机系统时,他们通常会尝试逆向工程操作系统,以更好地了解其工作原理(当然,也包括其漏洞)。虽然多年来研究人员也采取了类似的方法来更好地了解我们灰质的各个部分,但神经科学家现在表示,在十年内,就有可能创建一个数字模型,复制人脑的所有功能。
尽管大脑有数万亿个突触、数十亿个神经元、数百万个蛋白质和数千个基因,但科学家们已经开始构建小鼠、大鼠、猫、灵长类动物和人脑的详细模型,瑞士洛桑联邦理工学院神经科学和技术主任亨利·马克拉姆说。他在2002年创立了脑心研究所 (BMI)。进一步推进这项工作的关键之一是科学家之间的合作,他们正在汇集过去一个世纪收集的关于大脑如何工作的信息碎片。
这样的模型将驻留在超级计算机上,使研究人员能够测试关于大脑的理论,并更好地理解这个神秘器官中的电磁化学模式如何转化为我们的感知。“我们认为我们是用眼睛看东西,但事实上,我们‘看到’的大部分是由我们的大脑作为投射生成的,”马克拉姆在一份声明中说。“那么,当我们看着‘外部’的东西时,我们实际上在看什么呢?”
更好地了解大脑可以帮助医生更好地治疗脑部疾病,同时减少进行实验室研究所需的动物数量。“对于任何一种脑部疾病,我们都不真正了解处理过程、回路、神经元或突触中哪里出了问题,”马克拉姆说。他的BMI 蓝脑计划自 2005 年以来,一直在 IBM 超级计算机的帮助下构建模拟,以在分子和细胞水平上逆向工程大脑。他们的最终目标是模拟整个大脑。
蓝脑计划并不是唯一逆向工程大脑的努力。美国国防部研究部门国防高级研究计划局 (DARPA) 去年向 IBM 阿尔马登研究中心提供了 490 万美元,用于一个名为“SyNAPSE”的项目,该项目旨在逆向工程大脑的计算能力,以更好地理解其感知、觉察、行动、互动和理解不同刺激的能力。尽管大脑仍然没有被很好地理解,但“我们有足够的定量数据来开始将碎片拼凑在一起,”IBM 阿尔马登认知计算主管达门德拉·莫德哈今年早些时候在庆祝电气和电子工程师协会 (IEEE) 成立 125 周年的活动上说。莫德哈预测,到 2018 年,计算机将能够模拟人脑的运作。
在《大众科学》2008 年机器人特别报道中,Kurzweil Technologies, Inc. 的首席执行官雷·库兹韦尔提出,逆向工程大脑最快的方法可能是研究真实的大脑。库兹韦尔指出,一位被判刑的杀人犯已经允许扫描他的大脑和身体,现在可以在国家医学图书馆网站上访问这位已被数字化的囚犯的所有 150 亿字节的数据。库兹韦尔认为,另一种选择是:微型机器人(或“纳米机器人”)被注入血液中,并被编程来探索每一根毛细血管,监测大脑的连接和神经递质浓度。
图片:大脑新皮层的活动受到此处显示的抑制性神经元的严格控制,这些神经元可以防止癫痫(© 蓝脑计划;洛桑联邦理工学院)