我院访问学者Edmund T.Rolls教授受邀参加浦江创新论坛

925日,我院访问学者、英国华威大学教授受邀参加2016年浦江创新论坛未来科学分论坛并做主题演讲。

浦江创新论坛是由中国科学技术部和上海市人民政府共同主办的重要官方论坛,创设于2008年。复旦大学自2014年起,连续三年受邀参与浦江创新论坛的组织策划工作,并担任未来科学分论坛的坛主,邀请全球学、政、商界的精英、领袖,围绕重大科学前沿问题和未来科学对人类社会的重大影响,开展广泛、多维和深入的对话与交锋。

复旦大学类脑研究院(2015年前为复旦大学计算系统生物中心)作为复旦跨学科交叉的重要国际合作平台,连续三年作为校内支持单位参与论坛的筹备和重要国际嘉宾的邀请。今年的未来科学分论坛以想象改变世界为主题,邀请全球5位来自生命科学、人工智能、虚拟现实等领域的科学家探讨前沿科技的重大进展和对未来人类社会生活的改变。Edmund Rolls教授在论坛上发表了《大数据在神经科学中的创新性应用:理解人类决策和情感系统》的报告。研究院师生代表参加了论坛。

Edmund Rolls教授

就职于英国华威大学计算机系计算神经学教授,从事全职研究工作。此前,他曾担任牛津大学实验心理学教授以及牛津大学基督圣体学院心理学研究员和讲师。Edmund Rolls先生是神经学专家,主要研究领域为计算神经学,包括与视觉、记忆、注意力以及决策相关的大脑神经元网络运行;视觉、味觉、嗅觉、进食、食欲控制、记忆和情感的功能神经成像;情绪神经障碍;包括精神分裂症在内的精神障碍;以及构成意识的基础性大脑运作机理。这些通过对病人进行实证分析而开展的研究旨在促进对大脑与健康之间关系的了解,并推动相关疾病的治疗手段发展。Edmund Rolls教授出版了12本关于神经学的书籍,发表相关长篇研究论文560余篇。

报告摘要:大数据在神经科学中的创新性应用:理解人类决策和情感系统

大数据在神经科学中的创新性应用:理解人类决策和情感系统,为研究精神疾病提供新方向。

在神经科学中使用大规模的数据,可为理解正常人与精神疾病患者的大脑系统工作方式提供了新的思路, 例如cheng以及Rolls所在研究组在2016年发表的研究,他们在体素级别的分辨率下研究1000个被试者的脑影像数据。这种大数据驱动的研究需要数学,统计,和神经科学等多领域的专业知识,而这些知识的融合需要具有创新精神的神经科学以及更加多元化的合作。这类方法结合了对涉及了数以万计神经元的大规模系统如何进行记忆,决策,知觉,情感,行为和认知功能的理解。对于这一点,神经科学,理论物理和数学专业知识的结合功不可没。这些方法推进了有关大脑疾病的研究;同时对将来发展新技术了解我们的大脑皮层具体是如何工作的这一终极目标,具有重要意义。

Rolls关于情感的理论中(2014年),眶额叶皮层处存在的奖励价值系统能够提供在神经元水平上通用的价值标准而不需要转化为货币的形式,并且也为腹内侧前额叶皮质处基于价值的决策系统提供了可输入。结合包括脑功能成像、神经生理学和理论物理的一些方法,我们已经证明了大脑皮层处做出的决定时采用吸引子网络的模式,也就是说网络的状态会因已有证据不同而不同。integrate-and-fire神经网络表明大脑中的决策概率是固有的,因为噪声是由于神经元的随机放电造成的(对于给定的平均速率)。这表明一个决定时的自信心理是决策过程自然出现的特征,人类功能磁共振成像研究已经测试和说明了这一问题。决策时的吸引子网络架构与短期记忆和注意力是类似的,一些脑区例如前额叶和颞叶皮层上这些网络的不稳定性被假定与精神分裂症和抑郁症有关。


欧洲人脑计划 SpiNNaker:用 100 万 ARM 芯片制造人类大脑

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 来源:EPSRC Pioneer Magazine

译者:闻菲

【新智元导读】计算机能揭开人脑的秘密吗?曼彻斯特大学教授、英国皇家学会会员、参与设计了 ARM 芯片的 Steve Furber,准备用 100 万个 ARM 微处理器创造一个大脑的电子模型。现在,这个被称为 SpiNNaker 的项目,作为欧洲人脑计划类脑计算的一个平台,能够达到人脑百分之一的比例,是第一个低功耗、大规模人脑数字模型。欧洲自然科学基金(EPSRC)最新一期 Pioneer 杂志,用封面文章对 Furber 和他的宏大计划做了介绍。Read more


《科学》开辟机器人子刊,华人科学家担任编辑,机器人研究迎来黄金时期!

自1880年创立后,200多年间,《科学》杂志已经发展为世界顶级期刊,成为全世界最权威的学术期刊之一。《科学》期刊家族也在不断壮大,除了已有的Science、Science Advances、Science Immunology、Science Signaling、Science Translational Medicine期刊外,《科学》期刊家族又要迎来一位新成员:Science Robotics
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英女王亲自揭幕欧洲最大脑成像中心

中国传统的端午佳节小长假中,就在大家沉浸在节日气氛中时,全世界神经系统科学家和医学影像学者的微信朋友圈被一条BBC的消息刷屏:90岁高龄的英国女王亲临威尔士,为欧洲最大的脑成像中心CUBRIC(Cardiff University Brain Research ImagingCentre)揭幕。

CUBRIC中心位于英联邦威尔士卡迪夫大学(Cardiff University)校园内,耗资4400万欧元,这也是卡迪夫大学历史上单笔投资最大的科研项目。这笔巨额投资不仅来自于卡迪夫大学自身,其中也有英联邦政府和一些顶级医疗科研机构的巨额资金注入。

该中心是迄今为止欧洲最先进的脑成像中心,现代化的建筑里安装着四台当前世界上科技含量最高的磁共振成像系统,这些高端的磁共振系统来自西门子公司,被称为“脑科学研究中的哈勃望远镜”,是常规磁共振性能的六倍乃至更高。揭幕仪式结束后,女王参观了中心,特别是目前最高端的磁共振系统,并亲自与受试者对话沟通,了解实验感受。
CUBRIC中的四台超高端科研型磁共振成像系统包括一台7T、两台Prisma “准7T”以及一台Skyra Connectome 3T。其中Skyra Connectom  3T 磁共振被誉为脑科学“皇冠上的宝石”,是目前全球第二台。第一台Skyra Connectome 磁共振安装在美国波士顿麻省总医院(MGH),是为美国人类脑连接组计划(Human Connectome Project)特制的,这也是其得名的原因。

女王特地问道:“脑卒中(stroke)会损伤我们的大脑,对吗?”

CUBRIC中心主任 Prof. DerekJones回答:“您说的对,我们中心有一台磁共振系统的功能就是专门研究脑卒中后的大脑的特征以帮助患者从疾病中康复。”
事实上CUBRIC中心的研究远不止于此,人类大脑的信息交换依赖于脑白质,而脑白质是由类似于纤维束的结构组成的。这些纤维束比正常人头发丝还要细26倍,在常规的设备上无法观察到其细节,因此无法进行深入的研究。

Jones教授兴奋的说:“长期以来,我们都希望能看到脑白质纤维束的细节。现在我们拥有先进的设备,可以研究大脑是如何传递信息,在一些疾病如多发性硬化、痴呆、抑郁症等疾病发生时大脑到底出了什么问题,进而在疾病发生前就能预防。”

在研究脑疾病的同时,CUBRIC也会进行正常人的脑科研,例如研究为何一些人的大脑天生比另一些人聪明。

西门子公司是目前唯一能生产Skyra Connectome磁共振的厂商,不仅是人类脑连接组计划(Human Connectome Project)的指定设备供应商,同时也投入了大量的人力物力资源积极参与到大脑科研中,西门子公司更是CUBRIC的战略级合作伙伴。

事实上,人类对大脑的研究已经是科研界的热门话题和一致目标。美国的脑连接组计划(HCP,Human Connectome Project)已经于2012年启动并初见成效,并于2015年公布了第一批数据。欧洲也不甘落后,奋起直追,CUBRIC中心就是欧盟大脑研究计划的一部分,

继美国和欧洲后,目前日本也宣布了大脑研究计划。而中国,目前已经有很多研究团队在积极准备大脑科研计划,习近平总书记更是在5月30日全国科技创新大会报告中提及”脑连接图谱研究”的重要性,相信不久的将来,中国的科研团队也一定能用这些高端的设备去探索人类大脑的奥秘。


STM:科学家首次在活体大脑中揭示基因活力“开关”

别被上面大脑图中的橘红色和柠檬黄亮瞎了“眼睛”。如果它的发明者是正确的,这意味着:一种全新的神经影像学工具出现了,它首次在活的大脑中发现了基因打开或关闭的位置。这项研究近日被发表在《科学.转化医学》(Science Translational Medicine)期刊上。Read more


人工智能和机器人,硅谷的新生意

作者:约翰·马尔科夫,来源:今日头条(ID:headline_today)近十几年来,硅谷的科技投资商和企业家执迷于社交媒体和移动 app ,它们帮助人们寻找新’…

近十几年来,硅谷的科技投资商和企业家执迷于社交媒体和移动 app ,它们帮助人们寻找新朋友、打车回家或众包一个产品或一部电影的评论。如今,硅谷找到了下一个新的引爆点。而且它不需要人们「点赞」。

硅谷的新纪元以人工智能和机器人为中心,许多人相信这次转变最终会在个人电脑产业或商业互联网上产生规模化收益,而先前这两个时代将计算机技术传播至全球。计算机已经开始说话、倾听和睁眼看世界,而且长出了腿、翅膀和轮子,从而可以无拘无束地在世界上行动。

这一转变在美国劳氏公司 (Lowe’s) 本月的家庭装修商店里得到验证,当时,由波萨诺瓦机器人公司 (Bossa Nova Robotics) 开发的原型车库检查器在这家店里悄然无声地滑过通道,并使用计算机视觉自动完成一份人类几个世纪以来手工完成的任务。

这个机器人能熟练地自动给顾客让路,避开走道上始料不及的障碍物,用柔和的鸟鸣啁啾声提醒人们它的出现。它以悠闲的节奏从走道中间滑下时,能识别货架上的条形码,并使用激光器检查哪些物品脱销了。

硅谷的金融家和企业家正在以极大的热情钻研人工智能。硅谷这片区域现在至少有 19 家设计自动驾驶汽车和货车的公司,而五年前只有少数几家。另外还有超过六类的移动机器人正处于商业化中,包括机器侍者和航拍无人机。

「我们见证了机器人投资的缓慢积累,然后突然爆发——似乎有十二家公司保证大规模投资轮,关注特定机器人领域的商机。」Martin Hitch 说。他是 Bossa Nova (在美国旧金山有基地)的首席执行官。

根据市场研究公司 CB Insights 的数据,对人工智能创业公司的投资从 2011 年的 1.45 亿美元上升到 2015 年的 6.81 亿美元,涨了四倍以上。据 CB Insights 估计,今年新的投资将达到 12 亿美元,比去年增加了 76% 。

「无论何时只要出现一种新的观点,硅谷就会蜂拥而来,紧抓不放。」 Jen-Hsun 说。他是芯片制造商 Nvidia 的首席执行官。Nvidia 为视频游戏业务制造图片处理器,但是去年毅然决然地转型于人工智能应用程序。「但是,你不得不等待好的想法,而好的想法不会每天都出现。」

相比之下,对社交媒体创业公司投资在骤降之前于 2011 年达到最高点。那一年,风险投资公司达成了 66 比关于社交媒体的交易,投入了24 亿美元。根据 CB Insights ,到今年目前为止,对社交媒体只有十次投资,共计 690 万美元。上个月,全球最大的职业社交网站领英 (LinkedIn) 被微软以 262 亿美元收购,此事突显出社交媒体已经成为了一个饱和的市场板块。

甚至硅谷最大的社交媒体公司现在也进入人工智能领域,就和其它科技巨头一样。 Facebook 正使用人工智能改善其产品。谷歌不久将与亚马逊的 Echo 和苹果的 Siri 竞争,这些人工智能设备伴有一款能在家里倾听、回答问题和下电子商务订单的设备。微软总裁 Satya Nadella 最近出现在阿斯彭理念大会 ( Aspen Ideas Conference),号召人类与人工智能系统协作,用设计出来的机器增强人类。

汽车工业也在硅谷建立了营地,从而学习如何制造能自动为你驾驶的汽车。科技公司和汽车公司都声称,日益强大的传感器和人工智能软件将能够让汽车在十年后就能一键启动自动驾驶——尽管最近特斯拉交通事故引发了一个疑问:自动驾驶技术取代人类司机会有多快?

硅谷的人工智能新纪元强调硅谷不失时机地重塑自己和快速追随最近科技动态的能力。

「这是硅谷文化的核心,它可以一直追溯到淘金热时期 (Gold Rush) 。」长期技术观察员和奇点大学教员 Paul Saffo 说「硅谷建立在这样的思想之上,即总是有重新开始,找到新起点的道路。」

科技变革刺激人才涌入竞争激烈的人工智能领域。

「这是荒谬的。」 Richard Socher 说。他是软件制造商 Salesforce 的首席科学家,在斯坦福大学开设被称为深度学习的机器智能技术的课程。「因为现在的学生对人工智能知之甚少,想让学生中途退课的人是极其之多」

硅谷追求再次创造,这可追溯到 20 世纪70 年代中期,当时它从航空业严重衰退的灰烬中冉冉升起的初期,成为生产记忆芯片、视频游戏和数码手表的消费电子制造中心。20 世纪 90 年代早期萎靡不振的个人计算机市场被随后的万维网 (World Wide Web) 和网络消费者的全球扩张取代。

十年后的 2007 年,就在移动手机的创新即将从硅谷转移到欧洲和亚洲时,苹果推出了第一代 iPhone ,重新调整移动通信市场,并确保硅谷——至少对下一代——仍然是世界的创新中心。

在最新的这场变革中,人工智能的一些新观点首先出现在加拿大的认知科学家和计算机科学家(例如:Geoffrey Hinton, Yoshua Bengio 和 Yann LeCun)的过去十年的工作中。他们三人是深度学习这种新技术的先驱。深度学习是一种机器学习方法,能非常有效地应对模式识别的挑战,比如视觉和语音。在对人脑工作原理的整体了解的基础上建立模型,深度学习帮助技术员在广泛的人工智能领域里迅速地取得进步。

人们热烈讨论着人工智能的繁荣将走多远。对于一些技术员,今天的科技进步为不久将拥有人类水平的智能的真正聪明的机器奠定了基础。

然而,硅谷在投入人工智能之前就已经面对过错误。在 二十世纪 80 年代,早期的那一批企业家还相信人工智能是未来的浪潮,会带来一批创业公司。当时那些创业公司的产品只有少许的商业价值,所以商业热情归于失望寂灭,造成了如今称为「人工智能寒冬」的阶段。

人工智能当前的复苏不会是昙花一现,几位投资者说,他们相信在新的效率和新的应用程序方面,其经济潜力是巨大的。

「不会再有一次新的寒冬。」 Shivon Zilis 说。他是 Bloomberg Beta 的投资者,专注于机器智能创业公司。

John Shoch 是位于加利福尼亚州帕罗奥图的投机公司 Alloy Ventures 的资深风险投资家,他说,深度学习对人工智能公司的成功可能性有重要的意义。他说「你拿到一套新的工具,可以去深入研究一系列新的问题,这将让你拓展应用的边界。」


【视点】刘成林:模式识别急需借鉴脑和神经科学

随着计算机硬件、互联网、大数据的发展和深度学习的广泛应用,模式识别作为人工智能的一个重要分支,其方法不断更新发展,并已在许多领域中被推广应用,关注度与日俱增。Read more


复旦大学冯建峰团队首次绘制大脑功能网络动态图谱或将助推人工智能发展

近日,研究院院长冯建峰教授团队在BRAIN杂志在线发表题为“Neural, electrophysiological and anatomical basis of brain-network variability and its characteristic changes in mental disorders”的论文,该研究通过核磁共振扫描技术度量人类大脑各个区域的动态相互作用模式,并揭示其动态变化的产生机制,从而首次绘制了脑功能网络的动态图谱。

研究发现:大脑功能网络的动态变化与人类的智能高度相关。根据这一发现,未来将有可能通过赋予人工智能系统内部各部件动态相互作用的模式,使机器人真正产生人类的思维方式,这一重大成果或将对人工智能的发展带来革命性的影响。

该论文被选为Brain编辑推荐和当期封面论文,《英国每日邮报》等海外几十家媒体给予焦点报道。

这项工作是我们在理解大脑网络动态变化道路上的一块重要基石 (an important stepping-stone)

评论《The flexible brain》

by 2014年美国麦克阿瑟天才奖得主、

宾夕法尼亚大学Skirkanich讲座教授

Danielle Bassett

“传统智商测试因无法准确反映一个人的真实智力而受到诸多质疑。随着脑成像技术,特别是近年来功能核磁共振技术的发展,为我们定量化人类的大脑,并在此基础上充分洞悉人类智力提供了重大契机。我们的研究工作最初是从理解精神疾病如精神分裂症、抑郁症等疾病的大脑动态变化机制和疾病诊断出发,但却意外的通过这一工作,在解析人类智力上有惊人的发现,相信这将对目前如火如荼的人工智能技术发展带来更大的推动。”

近年来,冯建峰教授与其带领的复旦大学类脑研究院团队和英国华威大学团队,一直致力于利用来自世界各地的数以千计被试者的大脑静息态磁共振数据,定量刻化人脑的动态变化,识别人脑不同区域之间动态相互作用的机制以及其在精神疾病中的改变。这项研究发现,人脑中与学习、记忆紧密关联的脑区表现出高度的“可变性”。这意味着这些区域同大脑其他部分之间的连接模式变动更加频繁,可发生在短短几分钟甚至数秒之间。另一方面,人脑中与智力相关性小的区域,包括视觉区、听觉区和感觉运动区,皆表现出了低“可变性”和低“适应性”。一个人的大脑“可变性”越强或越灵活,个体的智力以及其创造力也就越高。

目前,人工智能系统并不具备“可变性”和“适应性”。而这两种人类独特的智能特性,已被该研究证实对于人类大脑的学习能力至关重要的。大脑网络动态图谱的绘制,未来可被应用于构造更先进的人工神经网络,使计算机具备学习、成长和自适应的能力。这一研究成果还在脑重大疾病的诊疗上带来重大发现,在精神分裂症患者、自闭症患者以及多动症患者的大脑默认网络中,都可以观察到“可变性”的状态变异。这也意味着,大多数精神疾病的根源来自于大脑可变性或可塑性方面的改变,这一认识可使科学家们能够更有效的治疗甚至是预防精神疾病的发生。

类脑智能科学与技术研究院

据悉,冯建峰教授是上海国家数学中心的首席科学家,2015年受聘为复旦大学新成立的类脑智能科学与技术研究院首任院长。该研究院成立一年多以来,致力于开展脑科学与人工智能交叉前沿研究,在智能算法的发展及其对脑疾病的精准诊断上取得了多项重大突破,其中包括:利用多达数千例的脑疾病数据,开发了大数据驱动的全脑关联性分析方法(BWAS)的统计学方法,利用这一方法可实现在全脑数10亿的功能联接中寻找出病根:发现了精神分裂症病人中以丘脑为中心的脑功能异变网络(2015年Nature子刊Nature Partner Journal Schizophrenia),发现了自闭症儿童与人脸识别、社交相关的神经功能环路的显著变化(2015年Brain);研究发现了抑郁症病人大脑中憎恨环路的减弱和消失(2013年Nature子刊Molecular Psychiatry);同时,团队还发现了与纹状体相关的奖励预期行为受到VPS4A和RAC1基因的调控(2015、2016年PNAS)等,揭示了精神分裂症的脑结构具有“自愈”功能(2016Psychological Medicine)。这些突破性成果被CNN、福布斯等媒体给予集中报道,被誉为“在脑疾病的寻根和靶向治疗上找到了前所未有的新途径”。

目前,研究院正在积极开展国际脑科学研究合作计划。2016年7月,在瑞士召开的人类脑图谱年会美、中、英、法、德等六国闭门会议上,冯建峰教授发起了国际脑科学研究数据字典合作计划,建立了重大脑疾病多尺度数据(遗传、神经、影像、行为和环境等)标准化采集规范,与世界最大的多尺度数据库ADNI, IMAGEN, IMAGEMEND, BIOBANK开展数据共享。“我们正在利用全维度、多中心的生物大数据,发展一系列新型智能算法,期望在脑重大疾病寻根和大脑的定量化研究中,取得更大的突破。”


全球第一款石墨烯产品出炉,看完震撼

文:互联网热点互联网行业主编贺菁,微信号:webhot

北京时间7月8日,石墨烯基锂离子电池产品发布会在京举办,国内最早进入石墨烯领域的上市公司之一东旭光电推出了世界首款石墨烯基锂离子电池产品——“烯王”。这次石墨烯基锂离子电池产品的问世,代表着我国在石墨烯技术上已领先于别国,这是历史性的一刻,恭喜祖国!Read more


最后的前沿——浅谈“连接组”与中国脑计划

image1我们每个人都有一个小宇宙”——大脑。人类大脑重约三磅(三市斤),被戏称为三磅的宇宙。因为具有高度发达的大脑,人类成为万物之灵,创造了绚烂文明,不断探索并发现宇宙间万事万物的规律。美国著名长篇科幻漫画Star Trek曾将探索浩瀚宇宙称为人类科学最后的前沿,但在科学家看来,人类的大脑一点都不比无穷宇宙简单。Read more