科学家计划在分子水平上模拟人脑

最近由瑞士联邦理工学院科学家领导的一个“人脑项目”，计划到2023年左右，在分子水平上完成人脑模拟，用软件而不是血肉来支持其运行。该研究将在欧盟13个研究院的协助下进行。

人脑具有的能力是任何机器无法比拟的，其耗能只相当于一只30瓦的灯泡，却能学习、思考、预测行为结果、自我表达并理解他人的话。本次项目负责人、以色列籍南非教授亨利·马克拉姆指出，全世界有1/4的人口受到各种脑疾病的影响，而由于大脑过于复杂，导致药物研发成本居高不下。且全球约有20万名科学家在分别研究大脑的不同部分，产生了大量支离破碎的信息。

“人脑项目”的目标是要建造一个工具，把这些研究项目都转到一个和人脑一样的模型中，用真实的数据实现高度仿真模拟用以指导实验。

过去6年来，马克拉姆都在对其提出的名为“蓝脑”概念进行论证。他的研究小组2008年时造出了第一个微电路，可模拟1万个大脑皮层上的脑细胞单元。目前，“蓝脑”已能模拟约36万个神经元，这相当于小鼠脑中一个脑功能区的大小。然而要模拟人脑，还需要制造约1000亿个神经元。

虽然数字庞大，但研究小组已掌握了建造大脑的两个关键点：一是确定大脑结构的规则，这依赖于多种类型的神经元；二是神经元相互作用的功能规则，神经元通过脑电路的方式相互作用，这一规则并不随细胞数量的增加或小部分损坏而改变。这两个规则也解释了为什么人们即使每天失去1万个神经元，仍然变得越来越聪明。

另外一项发现是，每个微电路都能自发形成一个活动节奏，称为伽马震荡波。科学家认为这是整个大脑相互作用的特有特性，能产生统一的认知甚至意识。

马克拉姆说：“虽然这并不意味着微电路就是意识，但它的确能自发产生这种浮现的性质。利用‘蓝脑’模型，我们能系统地研究这些震荡波背后的机制，并进行虚拟预测实验，计算出现实中执行哪种方案最优。”