中国脑科学和类脑智能技术的优势领域

3月22日上午，北京市脑科学中心在北京中关村生命科学园宣布成立。北京市政府和中国科学院等携手共建，打造国家一流脑科学中心。北京市政府和中国科学院、军事科学院、北京大学、清华大学、北京师范大学、中国医学科学院、中国中医科学院等8家单位共同签署了《北京脑科学与类脑研究中心建设合作框架协议》。

该中心将采取全新的体制、机制，吸纳海内外顶尖专家，在认知障碍相关重大脑疾病研究、类脑计算与脑机智能、儿童青少年脑智开发、脑认知原理解析等研究方向集中开展科技攻关，力争实现前沿技术突破，在脑科学与类脑研究领域产出一批重大原始创新成果，将北京脑科学中心建设成为国际一流的脑科学与类脑研究研发机构。

脑科学与类脑研究是两个目标完全不同的领域：脑科学的目标是要理解大脑的结构和功能、演化来源和发育过程，以及神经信息处理的机制。类脑研究的目标是研发出新一代的智能技术，推动信息产业的发展。

但在竞争激烈的国际科技界，哪个国家能领先占领脑科学和类脑研究的高地，很大程度要看谁能首先做到这两个领域真正地融合发展。

中国脑科学和类脑智能技术

的优势领域

国家经费支持概况

• “973”“863”计划和科技支撑计划等对脑科学研究总投入约14亿元人民币。

• 国家自然科学基金委资助脑研究的经费近20亿元人民币。

• 2012年起中国科学院启动的B类先导专项“脑功能联结图谱计划”，每年投入经费约6000千万元人民币。

《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020）》将“脑科学与认知”列入基础研究8个科学前沿问题之一。在国家的大力支持下，我国已培养了一批积极参与国际脑科学前沿工作的科学家团队，建立了一些国际先进水平的技术平台。

脑科学优势

在脑和神经元发育的分子机制、基因组分析和基因操作技术、突触可塑性、胶质细胞与神经元的交互作用、视觉感知功能环路、情感情绪的调控机制、学习记忆和抉择等脑认知功能的神经基础、多模态脑成像技术、脑电信号采集分析、宏观和介观层面脑网络结构的观测和分析技术等方面，已取得了一批国际水平的成果；

理解脑疾病（如老年痴呆症、帕金森病、抑郁症、精神分裂症、毒品成瘾等）的发病机制、精神类疾病的相关基因研究、精神神经药物研发和进一步研发脑疾病的预防、早期诊断和治疗手段等方面已具有了初步的条件；脑疾病的转基因猕猴模型制作，已居国际领先；多种脑重大疾病患者的资源库建设、致病基因和早期生物标记的筛选等领域已立了一定的基础。

但是，与发达国家相比，我国整体水平仍有相当差距，尤其是支撑脑科学研究的先进技术的原创和研发能力差距甚大；国际影响力有限，同时缺乏整体、系统性的统筹规划。面对时不我待的新形势，我国必须抓住机遇，推动脑科学研究的跨越式发展。

类脑智能技术优势

脑机智能也得到了我国“973”“863”和自然科学基金项目的支持，其分布在《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020）》前沿技术中的“智能感知”和“虚拟现实”等领域，同时在重点领域与优先主题中“数字媒体内容技术”也包含了人工智能技术。

“973”“863”计划和科技支撑计划等从不同角度对人工智能研究进行了支持。

自2008年开始，国家自然科学基金委启动了重大研究计划“视听觉信息的认知计算”，连续5年资助了73个项目。“在感知特征提取、整合和表达”“感知数据的机器学习和理解”以及“多模态信息协同计算”等核心科学问题上取得进展。

2012年起中科院启动的B类先导专项“脑功能联结图谱计划”，从2015年开始也专门将智能技术纳入其中，进行融合。

通过以上项目的实施，我国在计算机视觉、语音识别、机器翻译和自然语言理解等领域已达国际先进水平，并在产业化方面迈出了坚实的步伐。同时我国也在深度学习芯片体系架构方面有所创新，并在类脑智能机器人方面率先进行了布局。

但是，与发达国家相比，在支撑类脑智能的前沿研究以及软硬件结合的类脑智能机器人领域的原创与研发能力方面差距甚大。迫切需要按照“顶天立地”的原则，一方面抓两个学科的融合，产生原始创新的理论和方法；另一方面要进一步加强技术的应用和产业化，迎头赶上人工智能浪潮的到来。

中国科学院脑科学研究力量

脑科学与智能技术卓越创新中心

中国科学院于2014年8月成立了“脑科学卓越创新中心”，以上海生科院神经科学所为依托单位。鉴于脑科学与类脑研究交叉和融合发展的需求，“脑科学卓越创新中心”在2015年扩容为“脑科学与智能技术卓越创新中心”（简称为“脑智中心”）。脑智中心是跨学科、跨院校的组织；目标在以科学问题为导向，凝聚中科院的科研实力，通过团队合作和学科交叉融合，解决在脑科学和类脑智能技术两个前沿领域的重大问题。

神经科学国家重点实验室

中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所

神经科学国家重点实验室成立于2009年10月。实验室定位于神经科学的基础研究，瞄准国际神经科学研究发展前沿和国家人口健康发展需求，以揭示脑功能的神经基础为突破口，从不同层次解析脑功能的神经基础，揭示大脑工作原理和脑重大疾病发生的机制。

2017年11月27日，世界上首个体细胞克隆猴“中中”在中科院神经科学研究所、脑科学与智能技术卓越创新中心的非人灵长类平台诞生。

模式识别国家重点实验室

中国科学院自动化研究所

模式识别国家重点实验室筹建于1984年。以模式识别基础理论、图像处理与计算机视觉以及语音语言信息处理为主要研究方向，研究人类模式识别的机理和有效的计算方法，为开发智能系统提供关键技术，为探求人类智力的本质提供科学依据。

脑与认知科学国家重点实验室

中国科学院生物物理研究所

脑与认知科学国家重点实验室2005年科技部批准建设，2007年通过验收并正式开放运行。

实验室围绕“认知的基本单元”“学习和抉择”“视觉意识”等认知科学重大科学问题，开展了多进化层次、多认知层次、多学科层次的研究，取得系统的、原创性的成果。开展了认知的分子神经机制及认知障碍的卓有成效的研究。建设了以超高场磁共振成像为核心、多种脑成像方法结合为特色的在世界上屈指可数的脑成像设施。注重发挥认知科学对脑疾病研究不可替代的作用，在认知变量，认知实验范式，脑认知成像等方面，开展多种精神和神经疾病的科学定义和行为模型、客观行为检测和诊断方法的创新研究。

动物模型与人类疾病机理重点实验室

中国科学院昆明动物所

中科院动物模型与人类疾病机理重点实验室依托于中科院昆明动物所，于2008年12月19日正式通过中科院批准成立。

实验室立足于云南省丰富的生物资源优势，围绕灵长类动物和树鼩建立人类重大疾病如神经系统疾病、感染性疾病、肿瘤和代谢性疾病的动物模型，开展疾病机理解析，发现鉴定疾病诊断和治疗标志物以及新的治疗靶点，研发疾病治疗药物和方法。

脑功能与脑疾病重点实验室

中国科学技术大学

中科院脑功能与脑疾病重点实验室成立于2009年12月。

在感觉系统疾病、神经变性病、情感认知障碍等方面，从蛋白质的翻译后修饰、细胞的离子通道与受体、神经内分泌调节、行为认知水平上研究了相关疾病的发病机制，形成了以人体（组织或整体）结合动物疾病模型为研究对象，以分子生物学、病理学、电生理学结合心理物理学和行为认知科学为手段，以神经科学的基础问题为出发点与脑疾病的发病机制密切联系的研究特色。

文章节选自：

蒲慕明, 徐波, 谭铁牛. 脑科学与类脑研究概述. 中国科学院院刊, 2016, 31(7): 725-736.

神经科学国家重点实验室. 中国科学院院刊, 2016, 31(7): 835-836.

模式识别国家重点实验室. 中国科学院院刊, 2016, 31(7): 837-838.

脑与认知科学国家重点实验室. 中国科学院院刊, 2016, 31(7): 839-840.

中国科学院动物模型与人类疾病机理重点实验室. 中国科学院院刊, 2016, 31(7): 841-842.

中国科学院脑功能与脑疾病重点实验室. 中国科学院院刊, 2016, 31(7): 843-844.