十年一梦，欧洲“脑计划”或终败北

非田

2009年，瑞士神经科学家亨利·马克拉姆（Henry Markram）意气风发，面对全世界关注的目光，他高调宣布，依托于科技的进步，模拟人类大脑不再遥不可及。

4年后，欧盟正式启动了人脑计划（Human Brain Project，简称“HBP”），宣布要用超级计算机技术模拟大脑功能，进而实现超级人工智能，追赶在AI等先进科研领域与美国的差距。

在十年时间里，先后有19个国家超500位顶尖科学家参与到项目中，发表了2500多篇论文，欧洲也为之投入了6亿欧元以上（约合人民币47亿元）的资金，却远远未能达成当初设下的目标。

十年之期已到，今年9月以后，欧盟将不再为HBP投入资金。在没能找到新的资助方，也无法维持收支平衡的情况下，曾经承载着无数人希望的HBP，最终或许只能黯然收场，徒留一声又一声叹息。

按照他的推算，这样的算力仅足以模拟蠕虫的脑。

瑞士神经科学家亨利·马克拉姆

从鼠脑到人脑

1981年，哲学家普特南提出了一个假想：假如一个人的脑部被切除下来，放在足以维持其存活的营养液中，并用计算机连接脑的神经末梢，那这个人是否觉得一切如常呢？如此天马行空的假想，成为了《黑客帝国》《源代码》《盗梦空间》等电影的创作灵感。

随着计算机技术逐渐普及，如普特南般，对把大脑与电脑联系到一起的学者不在少数，马克拉姆就是如此。早在1994年，马克拉姆还是德国海德堡马克斯·普朗克医学研究所一名博士后研究员时，他就曾测量出老鼠大脑两个神经元之间电信号的强度，直观展示了突触被加强和削弱的过程。从此，研究和模拟大脑如何学习有了可能。

如此领先的成绩，让以色列魏茨曼科学研究所向他抛来了橄榄枝。1998年，他就成功晋升教授，并成为该领域最受尊敬的研究者之一。他的研究思路也变得更为“大胆”，希望直接用电脑模拟出大脑。

在马克拉姆看来，神经科学领域已经积累的数据丰富却零散，对全脑维度缺乏足够认知。他认为，如果不能认识脑的工作机制，就不能正确认识脑的病理，及开发相应的治疗手段和药物，用机器来实现人的智能更是天方夜谭。

因此，马克拉姆主张通过超级计算机，把所有已知的脑数据和知识整合到一个脑模型中，从而建立有生物学真实性的哺乳类动物脑模型。这项研究被称为“蓝脑计划”，为日后HBP的开展打下了一定基础。

与HBP将目光瞄准人脑不同，于2005年启动的蓝脑计划，想构建的只是鼠脑模型，IBM公司为之提供了一台名为“蓝色基因”的超级计算机作为支持。

马克拉姆表示：“现在是时候开始吸收过去一个世纪积累的大量数据，建立生物学上准确的大脑模型，以帮助我们理解大脑功能和功能障碍。”

电影《黑客帝国》剧照

“欧洲大脑研究奖”得主彼得·达扬

可当真正投入操作时，工作的难度还是让马克拉姆感到十分惊讶。多年以后他在接受《IEEE频谱》专访时表示，模拟小鼠的大脑，需要“泽”（zetta，即1021）次运算规模的算力，模拟人类大脑预计需要“尧”（yotta，即1024）次运算规模的算力。

与之相对的是，人类在2010年代，才开始掌握千万亿（1015）次超算—按照他的推算，这样的算力仅足以模拟蠕虫的脑。

在经历了一次次挫败后，时间来到2009年，蓝脑计划在大鼠全脑模型、神经编码上都未出现明显突破，以至于马克拉姆一度怀疑起了用超算模拟人脑的可能。

他在蓝脑计划网站中的问答处写道：“因为脑内的每个分子就是一台功能强大的计算机，而我们得仿真以万亿计的分子的结构、功能，以及其相互作用所遵循的全部规律，以目前和可预见未来的计算机技术而论，还不大可能仿真一个精确到细胞和突触层次的哺乳动物脑。”

抢先下注

依然是在2009年7月，就当全世界都以为蓝脑计划将以失败告终时，马克拉姆却在一次TED演讲中宣布，希望模拟人脑的86亿个神经元和100万亿个突触，于是就有了文章开头的那一幕。

与此同时，马克拉姆将他在蓝脑计划网站问答中，关于模拟人脑的消极回复全部删除，并在年底接受《发现》杂志采访时称，从技术层面而言，有望在10年内建立起人脑模型，但当下最大的阻力是经费不足。

短短几个月里，马克拉姆对于人脑研究的态度突然有了180°的變化，没人知道产生这种变化的原因所在，但如此割裂的态度，也为后来的HBP的混乱埋下伏笔。

经过数年的努力，马克拉姆最终说服了欧盟，在2013年正式启动了HBP，并担任项目负责人。

按照《自然》杂志的报道，HBP旨在开发一个综合大量大脑相关研究的基础设施平台，可供科学家研究和模拟大脑功能，更好地了解相关疾病与治疗方案。各方将拨出10亿欧元（约合人民币78.7亿元）的资金，在10年里分4个阶段发放。

2013年，时任美国总统奥巴马提出了大脑活动图谱计划

人类脑计划（HBP）使用多种方法分析神经元连接，精确度最高达纳米级

脑科学领域有着大量现代科学未曾踏足的处女地。

其中，2013年至2017年为启动阶段，其目的是设计开发神经信息学、脑仿真、高性能计算、仿神经结构工程、神经机器人和医学信息学等6个专注于不同研究领域的信息平台，科学家将收集到的数据导入相关平台中。

而第一个核心阶段则是2016年至2018年，将在平台的基础上，开始研究人类大脑区域的详细数字模型，将人类大脑与其他物种的大脑进行比较研究，并开发大脑疾病模型。

2018年至2020年为项目的第二核心阶段。研究人员将上述平台与信息整合进一个包含多方面数据和功能的数据库EBRAINS。在2020年至2023年的第三核心阶段，研究者将在EBRAINS的基础上，结合超算技术，完成对人脑运行的具体模拟。

截至今年8月，该项目共获得6.07亿欧元的资金。如今，一些媒体将HBP失败的原因，归咎为欧盟押注马克拉姆上显得过于仓促，但如果代入当年的视角，会发现，欧盟的选择绝不是一时兴起。

刚进入2010年代，全球各国在脑科学领域展开了激烈的竞争与合作，就在欧盟在2013年1月刚通过了对HBP的资助方案后，时任美国总统奥巴马就提出了大脑活动图谱计划（Brain Activity Map Project），计划用10年时间和30亿美元（约合人民币220亿元）的资金，尽可能绘制出完整的大脑活动地图；而中日韩等国在不久后也提出了各自的脑科学计划。

这也就意味着，即便欧盟不出手，作为顶尖科学家的马克拉姆，也很大概率能得到来自其他方面的资助。

理论缺失，目的不明

轰轰烈烈启动后，HBP很快就遭遇到了反对的声音。

脑部尤其是人脑，是宇宙中已知最复杂、最神秘的结构之一。脑科学领域有着大量现代科学未曾踏足的处女地，使得HBP缺乏足够的基本理论框架支撑，而这也被认为是其失败的原因之一。

《科学美国人》杂志称，2014年起，就有不少科学类媒体用诸如“脑雾”“脑损伤”等来挖苦HBP的进度。

伦敦大学学院教授、神经科学界诺贝尔奖—“欧洲大脑研究奖”得主彼得·达扬（Peter Dayan）表示，神经科学的基础研究还有大量空白，大谈仿真人脑，无疑为时过早，而对仿真大脑的追逐，压榨的恰恰是那些本该属于神经科学的经费。

与达扬持类似观点的还有霍华德·休斯医学研究所研究员罗兰·朗格。在他看来，学界连神经系统只有302个神经元的蠕虫大脑，都未能研究透彻，模拟人类大脑无疑是一种奢望。

2018年，蓝脑计划发布了小鼠大脑每个细胞的数字3D图谱

《自然》杂志认为，HBP在欧洲的神经科学家间，划出了一道巨大裂痕。2014年，一封由150多名科学家联名的抗议信，被提交到欧盟委员会的案前，这些科学家认为HBP管理不善，对HBP的未来缺乏信心，要求欧盟在第二轮资助开始前重新评估这一项目。

欧盟随即成立了一个由27名独立专家组成的委员会，对HBP进行评估。除了2人最终弃权外，其余25人支持了反对者的全部观点。2015年，HBP董事会投票解散原本由马克拉姆等三人组成的执行委员会，更大规模的董事会接管了HBP。风波过后，项目依然没有更多的进展。

除了理论基础的缺失外，没有具体研究目标，也是HBP屡遭诟病的原因之一。《大西洋》的報道指出，HBP并没有试图解决任何特定的研究问题，也没有测试关于大脑如何工作的特定假设，就像是为了模拟而模拟。“HBP把一个根本不存在的问题复杂化……大脑注定是与其他事物相关，一个‘缸中之脑，又能告诉我们一个怎样的答案呢？”

对仿真大脑的追逐，压榨的恰恰是那些本该属于神经科学的经费。

失之东隅，收之桑榆。如今，欧盟委员会将对HBP进行审查，这一项目究竟将何去何从，最终结果预计将在明年1月公布。

而作为HBP“前身”的蓝脑计划，却取得了一定的成绩：其于2018年发布了小鼠大脑每个细胞的数字3D图谱，填补了相关领域的空白。今年，蓝脑计划更新了一个包含更多神经元类型的版本，图谱相关的数据、算法、软件等，都向科研领域公开。

作为神经科学领域的学者，复旦大学生命科学学院退休教授顾凡及相当关注HBP，曾多次撰文科普HBP。他在2015年HBP换帅后，曾如此评价：“HBP已获得批准并执行了一年半，煮成了一大锅‘夹生饭，想要一切推倒重来，再由其他人来把这锅饭煮得喷香可口，这即便不是不可能的，也会十分困难；而如果一切维持原状，则由于原计划先天具有致命弱点，后天又造成欧洲科学家的严重分裂，将难逃失败命运。”

如今看来，竟似一语成谶。

责任编辑吴阳煜 wyy@nfcmag.com