【关键词】脑科学 类脑智能 前沿科技 未来产业 前瞻布局 【中图分类号】R318 【文献标识码】A

人脑拥有近1000亿个神经元和约100万亿个连接，可称得上是已知宇宙当中最复杂的构件，也是人类区别于其他生物最具标识性的功能器官之一。科学、全面地破解人脑之谜，不仅有助于找出困扰生命健康的诸多疾患之症结所在，而且将有力地推动类脑智能的深度开发利用。千百年间，人类从未停止过对大脑的探索。近现代医学、生物学体系逐步完善带动了人脑研究不断向纵深发展。伴随着新一轮科技革命和产业变革浪潮，世界主要经济体纷纷加大投入力度，前瞻布局脑科学和类脑智能，力图揭示人脑的生命密码和工作机理，引领生命科学、医疗健康、仿生科技、人工智能、军事安防等前沿科技和未来产业的创新发展。

世界主要经济体推出“脑计划”的主要进展及影响

第一，世界主要经济体“脑计划”发展现状。脑科学是研究大脑结构和功能的学科，旨在发现人与动物认知、意识、智能的本质及其规律，被视为理解人和自然的“终极疆域”①。过去十余年间，世界主要经济体的大规模投入、高密度布局将脑科学推向了全球创新热点和科技竞争焦点。2013年，欧盟、美国几乎同步启动了脑科学计划。其中，欧盟的“人脑计划”（Human Brain Project）首期获得了来自“未来和新兴技术旗舰项目”10亿欧元的资助，该计划意在发挥欧洲领先科研基础设施的优势，在神经科学、计算机以及与脑科学相关的医学领域开展为期10年的科学探索和研发创新。同年，美国推出了“创新性神经技术大脑研究”计划（Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies，简称BRAIN），这项雄心勃勃的美国版“脑计划”投入研究经费总计高达近50亿美元，设立了生成多尺度大脑图谱、认清人脑基本功能及工作原理、展示个体脑细胞和复杂神经环路时空相互作用机制等宏大且具象的科学目标。继欧盟和美国之后，日本于2014年发布了名为“综合神经技术用于疾病研究的脑图谱”（Brain Mapping by Integrated Neurotechnologies for Disease Studies，BRAIN/ MINDS）的脑科学计划，由日本文部科学省、日本医学研究与发展委员会在10年内提供3.65亿美元经费，用于绘制灵长类动物（狨猴）的脑图谱，为精准了解人脑机理打下科学基础。

第二，主要经济体推出“脑计划”的内在动因。除了美国、欧盟、日本，加拿大、澳大利亚、韩国等国家和地区也先后制定了独立的脑科学和类脑智能计划，或者做出了跟随性的策略安排。值得注意的是，对人脑的深入研究及相关领域成果的集中产出业已持续了半个多世纪，此番主要科技和工业大国不约而同地实施“脑计划”，背后有着更深层的动因。首先，从科学史的角度观察，经过数轮科技革命，人类越来越迫近认知的“前沿线”。对于那些有关宇宙演化和生命本源的“根问题”，只有调动、集成多学科的知识积累，通过数理科学与生命科学、信息技术与材料科学、工程学与医学的深度融合，才能实现颠覆性创新，获得实质性突破，这也意味随着重大科学发现和关键技术创新对团队的依赖程度显著提高，政府的战略布局和创新规划将在科学发展和科技竞争中发挥日益重要的作用。脑科学恰恰属于人类认清自我的“根问题”，仅靠个人单打独斗几乎不可能攻克脑科学和类脑智能及其细分领域的科学难题，也很难走完科技成果产业化过程，政府主導的大型脑科学研究项目在一定程度上有利于撬动多元化的社会资本和科研资源，分散基础研究难度大、投入多、周期长带来的风险，克服前沿科技催生出的未来产业发展的不确定性。

其次，就现实需求而言，一方面，随着人类寿命延长，加之社会生活日益多样化、人际交往趋于复杂，世界范围内自闭症、抑郁症、精神分裂症、阿尔茨海默症等与神经元发育不全、认知障碍、脑功能损伤相关的疾患发病人数快速增加。此类疾病不仅严重影响患者身心健康，而且给个人、家庭和社会造成了沉重的负担。世界卫生组织预计，到2030年，抑郁症的总体医疗负担将跃升至世界第一位。对于人均寿命较长、精神压力普遍偏大的发达国家来说，居民脑健康面临的形势更为严峻。目前，全球抑郁症的平均发生率约为3.1%，发达国家这一比率接近6%，不断激增的医疗支出和社会成本导致政府、家庭、公共卫生系统不堪重负。另一方面，作为新一轮科技革命的通用技术和主导产业，近年来人工智能技术突飞猛进，在多个方向上开始转入产业化、市场化、规模化应用阶段。从技术演进的动力及趋势上看，人工智能未来发展归根结底取决于脑科学和类脑智能的关键性突破。只有全面吸收、融合来自认知体系结构、计算神经科学与人工智能的科学理论及其进展，才能为真正意义上的脑机智能奠定科学性的未来②。主要发达国家的“脑计划”正是基于上述两方面的迫切需要，重点资助两条研究主线：在发现大脑工作原理基础上，一是探寻脑病的症结，研发有效的药物、器械和治疗方案，提升脑健康水平，缓解老龄化社会压力；二是开发出能够模拟人脑运作原理的新一代信息技术和人工智能，尝试在类脑微处理器和类脑计算架构上开展新型计算，进而拓展脑机接口、类脑计算芯片、人工神经网络等具有产业化前景的应用方向。

第三，发达国家“脑计划”进展情况。综上可见，主要经济体前瞻布局脑科学和类脑智能，既是科学活动自身发展的必然结果，也是面向现实需求的战略选择。同时还应看到，脑科学和类脑智能的蓬勃兴起在很大程度上得益于前期积累的研究基础和趋于完备的客观条件。在这些因素共同推动下，美、欧、日的“脑计划”经过近十年的实施和升级，总体上取得了以下方面的进展：

一是重要成果相继涌现，实现了多项阶段性目标。如在其国家“脑计划”资助下，美国科学家于2021年发布了在分子水平上绘制的哺乳动物初级运动皮层细胞类型特征图，该成果是迄今为止最全面、最细致展示哺乳动物大脑的科学图谱；日本也在其“脑计划”实施4年后完成了该项目的核心科学任务，成功绘制出狨猴大脑的3D图谱，为研究人类帕金森症的分子机制提供了实验和病理依据；欧盟则提出了立足于充分实验结果的全新人脑理论模型。