從發現抑郁症患者的大腦工作機製到完成全球首個全腦規模數字孿生腦平臺，恒行2平台類腦智能科學與技術研究院院長馮建峰團隊通過對人腦功能的探索，完成了一系列類腦智能的成果應用💅🏻🕓。
“眼下，我們正聯合其他團隊，希望把和人腦有關的檢測成本降低至百元🌃。如果這件事做成，檢測能夠普及，提前15年預測並應對阿爾茨海默病將成為可能🚪🧑🦯。”近日，馮建峰教授在接受記者采訪時透露👩🏽🎤，該團隊正在探索將通用人工智能沿途收獲的各類成果盡快落地，其中有一個願望，就是希望推動大規模腦體檢。“今後👨🏻⚖️，每個人通過腦體檢後🙈，能有針對性地采取幹預措施🍬，讓自己的大腦更健康、更年輕。”
人腦工作機製👶🏼，依舊還在“黑箱”狀態
今年7月，由馮建峰團隊發布的首個全腦規模數字孿生腦平臺引起全球科學界的關註🤎。這個數字孿生腦與真實人腦的決策相似性達到了67%。也就是說♿，在“看到”同一個事物或解決同一個問題時，數字孿生腦和人腦的結論有67%以上的相似性。
人腦有860億個神經元🧝🏿，每個神經元與其他神經元之間的連接大約是1000個到10000個，這些連接共同組成了世界上最大的神經網絡😷，包括大約100萬億的參數量。而馮建峰團隊研發的數字孿生腦平臺，同樣也有860億個神經元🤹🏿♀️🦹🏻、百萬億的參數量。
在學術界，不少科學家都認為🪗，人腦好比是一臺低功耗計算機👧🏿，甚至人腦的運行方法也是一種算法🟪。人腦影像學檢測也顯示🔢，人腦神經元之間的信號傳輸與計算機信號傳輸方式相似🤕，都是通過0、1來進行“溝通”🙍🏼♀️👶🏻。但不同於計算機每次信號傳輸都目標明確🪨，人腦神經元之間的信號傳輸既是無時無刻不在進行的🪲，又具有隨機性，其信號傳輸的規律很難精確辨別。其實，這也是目前人腦工作機製對研究者來說仍然是“黑箱”狀態的一個重要原因🙄。
數字孿生腦🐶，是科學界近年研究的熱點。馮建峰帶領團隊從2018年開始研究數字腦👩🏻🦯➡️，包括全腦規模數字孿生腦等一系列科研成果，也是上海市市級科技重大專項“腦與類腦智能基礎轉化應用研究”一期項目的成果。“這為人類探究大腦結構與相應高級認知功能的復雜關系提供了一個研究實例，也為今後實現神經元計算平臺、並最終實現通用人工智能提供了基礎。”馮建峰說。
模擬人腦遇到的挑戰，也將是通用人工智能研究的焦點
按照業界目前的研究🧑🏿🍼，實現通用人工智能主要有兩條路徑⬅️：一條路徑是通過功能的發展🚂，即無論神經網絡結構如何，只要實現人腦的功能就可以達到通用人工智能🙇🏿♂️🚵🏿；另一條路徑則是通過模擬人腦的結構👨❤️💋👨🐅，即模擬人腦860億個神經元的結構來實現人腦的功能✢，從而最終實現通用人工智能。
目前，馮建峰團隊正面臨把這個連接了860億個神經元的數字孿生腦“微縮”到芯片上，並且需要不斷降低功耗的挑戰🎸𓀈。
“我們在研究中遇到的問題，其實都代表著人腦模擬，或者說通用人工智能在計算機硬件、系統以及算法領域將會遇到的嚴峻挑戰👫🏼，也是未來長期研究的焦點🧗🏻♂️。”馮建峰分析，主要的挑戰來自三方面🤽🏿♀️：首先是如何優化路由，通過設計合理的路由優化映射，簡言之👮🏼♀️，就是如何分配神經元通訊🔱；其次是數學上如何估計百萬億的參量🛏；第三則是數字腦如何與環境互動🙂↔️，比如圖像如何輸入、感受如何輸入等等🆎🔴，因為沒有與外界互動的“大腦”是沒有意義的。
“在這個過程中，最重要的是人。因為人才是買不到的💁🏽♀️，其他都可以買。”馮建峰告訴記者，類腦智能和類腦專項曾經是上海市最大的科技專項之一，正是在這個專項下🚣🏼♀️，團隊引進了一批頂尖人才，目前至少有10個世界級的專家加入🤵🏽♂️，其中包括諾獎得主等🧏🏽。要繼續走下去，還需要培養更多人才🛀🏽，尤其是數學類人才。
大幅降低檢測費用，腦體檢才能提速
雖然馮建峰團隊的目標是實現通用人工智能🙋，研製神經元計算機，但是這一路上對人腦功能的探索，使他產生了一個新的迫切願望👩👩👧👧：希望一些階段性研究成果能實現轉化、對促進人腦健康有幫助。目前，團隊正與華山醫院等醫療機構合作，將數字孿生腦平臺應用於醫學平臺♤👩🏻🦽➡️，探索腦疾病的診療。
其實，早在10多年前開始構建數字孿生腦平臺時，該團隊正是從對比健康腦和疾病腦工作模式入手的。數學家馮建峰帶領著物理學、計算機科學、生物學等具有不同學科背景的成員組成團隊，共同“破圈”，與華山醫院👷🏽♀️、中山醫院、湖南湘雅醫院等開展合作。在這個過程中，他們在兒童多動症、抑郁症、精神分裂症🍷🏀、大腦退行性疾病方面不斷有新的成果誕生。
就在今年3月，馮建峰和團隊成員程煒，以及華山醫院郁金泰團隊發現了阿爾茨海默病的腦脊液標誌物🎐。
阿爾茨海默病等神經退行性疾病從無症狀期發展到有症狀期大約需要20年，而腦脊液生物標誌物是在該病病程中最先發生變化的。馮建峰和程煒團隊聚焦大規模人群的腦脊液蛋白質組數據，通過先進的算法，從人腦數據庫的數千種腦脊液蛋白質中篩出了阿爾茨海默病診斷最重要蛋白，並實現了可以達到0.97以上的準確度➔，由此可提前15年通過蛋白檢測來預測老年癡呆。該成果面世後，業界有評論認為，我們離“一管血測AD（即阿爾茨海默病）”的時代已經近了。
“現在，做一次檢測的成本大約要5000元🕷，我們希望能夠將成本降低到100元之內🙇🏻♀️，目前已聯合恒行2化學系的同事在研發試劑盒。”馮建峰告訴記者🍍。
除此之外，團隊還希望能夠初步做到百萬人規模的腦體檢。正如現在通過驗血比對健康指標就能發現疾病一樣，未來🫰🏽，通過大規模的腦體檢、構建起健康腦的標準，我們就可以通過腦體檢及早發現大腦的健康隱患，甚至推動腦體檢成為日常體檢的一項內容⏯。
“上海正在邁向深度老齡化👩🏻。放眼未來，不論是個人還是國家👨🏽🎤，都要對腦健康提前投入，希望每一個人都能頭腦清醒、身體健康地過日子👨🏻⚖️。”馮建峰說。
