十年前轟動全球的「模擬人腦計畫」,為什麼最終沒有 Connect to the Future?

【為什麼我們要挑選這篇文章】人腦擁有 86 億神經元、百萬億個突觸,10 年前一位科學家獲得歐盟 10 億歐元投資,要用電腦模擬人腦運作。

10 年期限到了,外媒記者也發現計畫也默默地死了。(責任編輯:陳伯安)

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作者:量子位/安妮 郭一璞

10 年砸入 10 億歐元(約 340 億台幣),為了用電腦模擬人腦。這個十年前曾轟動全球的項目,如今徹底「死」了,死得悄無聲息。要不是有位外媒記者提起,人們幾乎已經完全遺忘。

模擬人腦?實際連一隻蠕蟲的大腦也模擬不出來。

2009 年的 7 月 22 日,瑞士神經科學家 Henry Markram 在 TED 大會上宣佈,將用電腦模擬人類的整個大腦,並進一步揭露意識的本質。

Markram 的項目雄心勃勃,將這個項目的時間線,訂到了 10 年後。歐盟政府牽頭下注,資助其 10 多億歐元用於研究。

這個項目宣佈後,曾引起了一時的轟動,BBC、科學美國人、英國衛報、人民網及中國多個網站都參與報導,還引發過 800 多名神經科學家的聯名上書。

放長線、大手筆的投入,換來的結果呢?

截止到今年 7 月,10 年已經過去,而 Markram 和其模擬人腦的項目已沒有了任何消息。別說人腦,其公佈過的兩項研究還止步於鼠類。

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還是大西洋報道的記者 Ed Yong 第一時間發現了此事,在推特上發文,再次引發對這個話題的討論,引發網友圍觀。

這場研究,開始時轟轟烈烈,結束時又悄無聲息。

這個項目來龍去脈如何?又是為什麼失敗的?

10 年前爆紅的「藍腦計畫」

模擬大腦的計劃由來已久,是 Markram 在德國海森堡普朗克醫學研究所擔任博士後時開始的「藍腦計畫」(Blue Brain Project),只不過那時的目標還不是人腦。

因為成功測量老鼠大腦兩個神經元之間電信號的強度,Markram 一戰成名,1998 年,他成為以色列雷霍沃特魏茨曼科學研究所的一名教授。

注意,這項研究的關鍵意義在於,給了電腦模擬人腦的學習能力一個可能。

於是,這就有了 2009 年,Markram 在 TED 大會上,向公眾宣佈了一個驚人大計劃:

他要在瞭解大腦結構的基礎上,用電腦創建一個複雜的數學模型,模擬人腦的 86 億個神經元和 100 萬億的突觸。

Markram 表示,研究一旦成功將對整個人類帶來極大意義:

為老年痴呆等疾病帶來革命性進展,研發出更智能認知能力更強的機器人,甚至幫助找到讓電腦處理速度更快的方式。

這個項目在公佈之後獲得了大量關注,甚至是政府。

2013 年,歐盟政府牽頭,聯合多個國家和地區的科研機構,打算資助這個看起來極其炫酷的實驗。

他們重金押注,一出手就是 13 億歐元(約 442 億台幣),將藍腦計劃更名為「人類腦計畫」,全稱 Human Brain Project,簡稱為 HBP。

拿到這筆巨額資金,HBP 項目進展似乎並沒有那麼順利。

據《科學美國人》報道說,當時美國出版社用「大腦迷霧」(brain fog)和「大腦沈船」(brain wreck)來嘲諷藍腦計劃,幾位瞭解這個計劃的科學家將 Markram 稱為「偏離軌道的天才」。

2014 年,輿論攻擊甚是猛烈,近 800 位神經科學家聯合上述,致信歐盟委員會,稱 HBP 項目,其管理結構和研究重點都需要改變,它本需要整個歐洲進行協作,就像人類基因組計劃一樣。

27 名科學家組成的評估組中,25 人不看好 HBP。

高喊模擬「人腦」的項目,卻只做到模擬「小鼠腦」

雖然質疑頗多,但 HBP 也不能說是毫無成就。

經歷諸多質疑後,2015 年,HBP 終於做出成績:其論文 Reconstruction and Simulation of Neocortical Microcircuitry,登上了當年 10 月的《Cell》封面。

論文傳送門

在這篇論文中,他們首次用電腦模擬了含有 207 種亞型的大鼠神經網路,共包含 31,000 個神經元和 3,700 萬個神經突觸。

Markram 的研究思路從這個論文中也多少得以體現,他們將大鼠大腦進行切片處理,分析每一部分的神經元、分子生物學信息和電生理學特徵,然後在超級電腦中像拼圖一樣將其重構。

這項研究表明,動物大腦中的皮質柱(cortical column)是可以被仿真模擬的。

2018 年,HBP 再次有了進展,推出了首張小鼠大腦中每個細胞的數字 3D 圖譜:The Blue Brain Cell Atlas。

論文傳送門

在這項研究中,Markram 將研究主體放至小鼠,通過這份圖譜可對小鼠大腦中每個區域進行可視化,還能下載相關數據用於自己的分析和建模。

Markram 表示,這份圖譜是當時關於小鼠腦細胞全部區域最準確的預估結果。

昔日輝煌已成過去,無論過程如何曲折,從結果來看,「10 年內用電腦模擬人腦」的計劃,終究成為了「曾經誇下的海口」。

模擬人腦 86 億神經元,根本不切實際

神經科學家們不看好 HBP,可不是一兩天的事了。

四年前,HBP 團隊在 Cell 上發佈小鼠大腦建模成果時,就引來了各國科學家的批評,他們認為這個項目沒什麼實際意義,純屬浪費錢,建模不是解決問題的途徑,建模就是問題本身,沒有試圖解決某個特定的研究問題。

當時,里斯本 Champalimaud 中心的神經科學家 Zachary Mainen 評價說,這個項目沒什麼吸引人的,只是工作量大而已。

德國法蘭克福馬克斯普朗克腦研究所主任 Moritz Helmstaedter 覺得,雖然把數據做出來是好的,但 HBP 只是拉大旗作虎皮,大肆宣傳,但實際上什麼新發現也沒有,「把一大堆數據放在一起並不是科學發現。」

而且,當時公佈的小鼠大腦模型遺漏了腦組織的許多要素,比如血管、神經膠質細胞,它們佔到了大腦中 90% 的細胞,Markram 對此的解釋是這只是初稿,將來還會增加更多數據。

但前面那位德國學者 Helmstaedter 卻發出了嘲諷:「這就跟『我想登上月亮,我已經把梯子架在了大樹上』一樣。」

倫敦大學學院(UCL)的神經科學家 Peter Latham 也覺得,這個項目工作量非常龐大,但實際上並沒有研究出來大腦究竟是如何工作的。

加拿大滑鐵盧大學的理論神經科學家 Chris Eliasmith 則認為,這個項目有點「高射炮打蚊子」了:「你完全可以用一個小一點的模型來實現這個結果。」當時 Eliasmith 已經發佈了一個包含 250 萬個神經元的模型,但它的模型比 HBP 小得多。

依照這些科學家們的批評,似乎藍腦項目就像是一個巨大的搬磚項目,磚搬了很多,但實際上什麼房子都沒有蓋起來。

不只是「沒有意義」這一點讓人質疑,其後,不少專家學者都覺得 Markram 的想法實在是太難實現了。

神經科學家 Grace Lindsay 認為,對秀麗隱桿線蟲的 302 個神經元做映射和建模已經很難了,模擬 86 億神經元的人類大腦,是完全不現實的,甚至單單把這個作為目標都是一件不靠譜的事情。「你的腦袋裡面有一個大腦了,然後你在電腦裡放了一個大腦,這能說明什麼呢?」

至於 Markram 所說的,要把這個模擬出來的大腦做成某種測試環境,Lindsay 承認測試環境有價值,但是測試環境需要基於循環邏輯,而且,所測試的研究想法必須非常先進。「當神經科學『完成』了,我們應該做這樣一個模型,但現在做恐怕很難。」

甚至,加拿大 Neurolinx 研究所的 Klaus M. Stiefel 和辛辛那提大學的 Daniel S. Brooks 還專門寫了一篇論文來闡述為什麼針對人類大腦的模擬做不成。他們認為,即使是低等動物,也需要大量參數,對哺乳動物來說,參數、組織層次限制和大腦特定生態學特徵會讓這件事情無法達成。

網友反諷:「最大的 bug 就是 Markram 本人」

悉尼科學家 Jon Brock 想起了自己的「悲慘歲月」:

我 2013 年也被叫去弄一個澳大利亞版本的「HBP」,那會兒所有人都覺得這特別搞笑,但是沒人能想到啥更厲害的項目,所以我們最後提了一個沒這麼宏大的目標,最後不了了之了。

也有人覺得立 10 年 flag 這事太開玩笑:

對 10 年後最靠譜的預測只有:十年後我的體重會超過現在。

還有不少人,質疑歐盟給 10 億是有錢燒的:

要我說,這項目最大的 bug 就是 Markram 本人,歐盟怎麼能把 10 億歐元這麼大一筆錢扔給一個人管呢?這就跟寡頭一樣。還好他走了。

不知道他們之前這樣花了多少個 10 億歐元?

可能很多錢都花在了類似的項目上。

(本文經 AI 新媒體 量子位 授權轉載,並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題,原文標題為 〈模拟人脑项目彻底宣告失败:耗资 10 亿欧,10 年前轰动全球,如今死得悄无声息 〉,首圖來源:Unsplash, CC Licensed。)

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