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饶毅:探寻脑的奥秘

 霃楓 2016-12-03


施一公、饶毅和王晓东三人在主题演讲后,与金沙江创业投资董事总经理丁健对话。


饶毅作“探寻脑的奥秘”主题演讲。



今天的讲台对我们研究科学的人非常陌生,其特点是现场很暗,灯光聚焦于演讲者,创造明星的效果。君不知:无论天上还是人间的明星,无论多亮,自身不发光,可以折射、反射光;而科学家不是明星,是通过原创性发现,给人类带来智识之光、甚至智慧之光。


要公开预计未来,我很忐忑不安,研究过科学的人感到未来难以预计。科学家敢预计未来,但只有少数人、少数时候预计对,所以一般不敢公开预计未来,我们私下谈、私下争论,不宜面对大众,唯恐危害百姓。我也不认为有未来学,如果有这样的学科,就不会经常性股市垮台、周期性经济危机、批量性官员入狱。


今天第一场演讲的三位做计算机、信息出身,他们喜欢讲人工智能、甚至直接就讲人脑,他们与真正的大脑研究者——神经生物学家完全不同。首先不清楚人工智能是智能、还是伪智能,而大脑功能就是智能的标准;其次,投身计算机、信息、AI的人通过其想象,创造出新的技术,为社会带来巨大的推动、有时还是良性的推动,每一发明都让他们觉得自己伟大,而研究大脑的科学家每发现一点奥秘,都觉得人类对自身了解的太少,觉得科学家在大脑面前还很渺小。当然,也可以说计算机“科学家”、信息工程师们其实心里还是颤颤巍巍的,要不然他们不会把最好的工作称为人工智能。


要预计未来,需要知道过去。人类社会最大的过去都在于大脑。


人脑毫无疑问是已知世界最奇妙的物体。在没有任何科学以前就有人思考过什么是灵魂,用现代的语言就是大脑如何工作。如果要我预测未来,我坚信:所有科学都消失之后还有人在思考大脑是怎么工作的。这一预计可以公开,因为即使错了也不会危害社会、毒害青少年。


先有大脑才有人类社会,才有各种人文艺术,自然科学、社会科学,所以研究大脑的科学,可以研究很多很高深的问题。但其实还研究很多与大家日常相关的看似简单的问题:怎么打架、怎么谈恋爱。科学家对情感、认知、意识等更复杂的问题理解还很少,因为太难研究。


所有伟大的人都思考过大脑,反之亦然。达芬奇、米开朗基罗都对神经生物学有兴趣,达芬奇不仅画过很多大脑的图,而且曾试验寻找灵魂所在。有人认为笛卡尔是数学家、或哲学家,我认为他是神经生物学家,他提出神经传导的机制,还提出灵魂位于脑内的松果体,两样错了,但他也另有很正确的理解,可以称之为神经生物学先驱。


有了现代技术的今天,我们可以从分子、细胞、到整体研究脑的功能。可以结合多种学科,包括物理、化学、信息、数学等等来研究脑。神经生物学家的研究改善了人类健康,通过发现和发明也顺便推出了有很大经济效益的药物等。


我实验室最近的工作,包括还没发表的工作,如果算是介绍未来,只是一两年、三五年其他人就可以看到的未来,不是百年后的未来。


这张画面的左边录像是我实验室发表过的果蝇打架的研究,改变一个基因后,打架减少。右边录像是老鼠交配,台下北京八中的孩子们不宜看,我们改变一个基因后,雄鼠不仅对雌鼠感兴趣而且对雄鼠感兴趣。


我们还没有发表猴子的实验,可以看到下一个录像中一个笼子里的小猴自然靠近旁边笼子的母猴。另外一个录像显示,在我们改变一个基因以后,小猴不靠近母猴。


我们不仅研究果蝇、老鼠、猴子,也研究人,人类基因分析需要用到数学,用到大数据,分析哪些基因参与人类特有的行为和认知。


我们还用物理。这张图片显示我们用物理学技术(功能核磁共振成像,fMRI)检测人脑在特定行为时的活动,以此了解哪些脑区参与这一行为。以上研究的实际是不同类型的社会行为和社会认知,有同性之间的、两性间的,还有两代之间的社会关系,我们希望理解其分子和细胞机理。


我们通过分子生物学和遗传学,改变和操作基因,从而跟踪细胞和环路,操纵细胞的活性,并可以在脑内进行逻辑门控——我们也有信息技术。当然只限于果蝇、老鼠,不能、不敢操纵人脑。


我们最近倾力研究貌似简单的脑功能:睡眠。大规模筛选参与果蝇睡眠的基因,发现单个基因突变后分别造成:白天睡觉过多、白天睡觉过少、晚上睡觉过少、晚上睡觉过多、白天晚上都不睡觉、还有睡眠日夜颠倒的果蝇(这些基因是否称为毛基因?)。我们可以看到基因表达在哪里,看到神经细胞如何连接。 我们也研究人类睡眠,通过合作寻找导致人类睡眠的基因,特别是如果家族性睡眠异常有助于我们的研究。这是我们从基因到神经环路到行为,研究简单而基本的行为。


睡眠这么简单的行为,科学了解还很有限。脑还有很多奥秘有待研究、有待理解。迄今为止神经生物学不能很好地帮助计算机、人工/伪智能的研究者。我们希望更多了解脑的奥秘,建立更好的基础,也许在哪一天可以帮助大家设计人工智能,甚至能够预测未来。


(1月20日,在北京举行的未来论坛创立大会上,新时期海归的代表、优秀华人科学家施一公、饶毅、王晓东三位科学家首次同台主题讲演。本文由《赛先生》记者陈晓雪采访整理。王晓东、施一公的精彩讲演全文将陆续刊登。)


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