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陷入困境的欧洲大脑计划

发布时间:2015-10-30浏览量:965

争议四起

【媒体跟风让科学家过分关注科学项目是否吸引眼球而非工作本身是否具有科学意义,这在本质上是与科学精神相违背的】

没人会料到,仅仅一年半之后,事情就出现了戏剧性的转折。2014年7月7日,150多位科学家联名向欧盟委员会发了一封公开信,控诉大脑计划造成的资源浪费和表现出的混乱不堪,他们认为大脑计划已经事实上造成了欧洲神经科学界的分裂,这在科学发展的历史上前所未见,这些科学家因此联合了另外超过700名科学家威胁抵制大脑计划的继续推进。

马克拉姆对此不以为然,他说签名者的做法完全是“意气用事”,他们只是接受不了该计划所体现的计算机建模这样“方法论上的范式转换”而已。而且,马克拉姆坚持认为几百个科学家的反对本身就不值一提,因为他可以找到数千个人签名支持大脑计划。这又引起了六名未参与公开信的一流神经科学家不满,他们愤怒地写信给《自然》杂志:“这个计划的领导不仅不承认确有问题和真诚对待科学家的关切,反而认为公开信的署名者是受了误导。”

迫于无奈,原本对马克拉姆持支持态度的资金供给者——欧盟委员会只能出面组织调查。一个由27名顶尖科学家组成的调查委员会详细对比分析了双方的观点,最终的结果差点让马克拉姆疯掉:除了两名科学家外,其余25人都完全支持反对派提出的每一条批评意见。

马克拉姆原本认为,面临对心怀梦想的大科学项目时,人们应该更加包容,因为这类项目通常都有很大的可能性失败,但即便失败,这类项目通常也会衍生出非常多的尖端成果。这就像种植一棵大树,人们不能因为这棵树没有长到预期的高度就对其枝繁叶茂视而不见。

这是一个古老的辩题。1961年,美国著名科学家、橡树岭国家实验室主任阿尔文•温伯格(Alvin Weinberg)在仔细考察了粒子对撞机、载人航天等耗资极其巨大的科学项目后提出了这样一个疑问:大型科学项目究竟是“拯救了科学”还是“摧毁了科学”?他认为媒体跟风让科学家过分关注科学项目是否吸引眼球而非工作本身是否具有科学意义,这在本质上是与科学精神相违背的。温伯格还指出了科学家在技能上的一个巨大的短板,那就是当他们突然拥有大量的资金时,他们其实并不会对其善加利用,“他们也可能会花钱,但是没想法”。

欧盟委员会明白,这类大规模、跨国界、跨学科的伟大事业必然会遭遇到一些障碍,只要跨越这些障碍就可以了。而且,欧盟委员会还怀有更大的诉求:他们希望能利用类似的研究缩小欧洲在信息技术领域与美国的差距,“这能让欧洲的工业重回世界之巅”。

欧盟委员会最初的态度因此是相当有利于马克拉姆的。在谈及大脑计划遭遇到的困境时,欧盟委员会的一位委员说到:“大脑计划启动至今只有9个月时间,对任何这样规模的严肃的科学事业来说,欧盟委员会相信,要现在就下结论说是成功了还是失败了,尚为时过早。”

但很快,欧盟委员会也意识到,这次情况与以往相比有很大不同。

蓝色基因计算机是马克拉姆研究构想的起点,但可惜,这个项目在进行十年之后才产生出第一篇论文

问题根源

【与发散性思维可能的成功相对,马克拉姆单一思想的正确性还存在争议】

用超级计算机模拟人脑的想法绝非马克拉姆的一时兴起。早在2005年,他就在瑞士洛桑联邦理工学院成立了“蓝脑计划”,IBM公司当时为其提供了一台名为“蓝脑基因”的超级计算机。借助这台计算机,马克拉姆用数据和软件来模拟大鼠大脑的一部分,从而获得了对大脑回路进行数学建模的知识,这让他雄心勃勃地四处游说,从而开启了大脑计划的研究。

这是一个太过巨大的挑战,因为脑研究缺乏基本的理论框架。历史上取得成功的大科学计划——例如“曼哈顿计划”“阿波罗计划”和“人类基因组计划”,在计划实施之初就有比较坚实的理论基础和相对成熟的技术思路,科学家们需要做的只是不断推进技术创新以提升效率。但面对这个世界上最复杂的系统——大脑时,大脑计划的所有科学家显然缺乏准备,对这个领域依然感到迷惘的他们甚至至今也没有形成一个关于大脑如何运作的理论框架。

“以建立能构建人脑的大规模仿真能力为主要目标,目前来看根本就为时过早,此计划从科学角度看将难逃失败的命运。此外,这个计划还吮取了神经科学研究本应得到的经费,后者相比于前者更有价值也更具基础性。”伦敦大学学院计算神经科学部主任达扬(Peter Dayan)批评说:“那种认为我们对应该仿真脑的哪些方面已有足够认识的看法只是痴人说梦。”

就在欧洲大脑计划出台前15个月,著名的科维里基金会刚刚邀请了一批神经学家和纳米科学家制定了神经科学研究的远景规划,即记录下数千甚至数百万神经元的电脉冲活动。这是人类理解大脑产生思想奥秘的惟一途径,而目前的技术只能记录单一神经元或小群神经元在某一时间内的活动,“这就像在电视上看着某一个像素而试图看明白电视节目一样。”

马克拉姆的个人魅力在推进大脑计划的过程中扮演了极其重要的角色。对于大脑计划,他应该有两个时间表,之一是理解大脑的运作方式,第二个则是利用这些知识去医治某些疾病——例如阿尔兹海默症。只不过,对于时间表,他没有办法给出详细的规划。

为了实现理想,马克拉姆在某些方面的表现或许背离了科学精神。2009年,他还沮丧地表示“以目前和可预见未来的计算机技术而论,不大可能仿真一个精确到细胞和突触复杂性水平的哺乳动物脑”;可四年后,获知资助后的他马上改口认为“从技术层面讲,利用计算机和数据采集技术有可能在10年内建立起人脑模型,我们面临的惟一问题就是经费”。可是,至今为止,他在2009年提出的“三年建立大鼠全脑模型”的目标仍是大脑计划的阶段性目标。

霍华德-休斯医学研究所珍利亚农场研究园区的朗格(Loren Looger)认为,这样的想法有些操之过急了。“认识人类大脑的最好方法是从更为简单的大脑研究开始。”朗格说,目前惟一完全在结构水平上完成作图的大脑只有实验室中无所不在但非常简单的蠕虫大脑:“它的神经系统有302个神经元。即使这样,许多奥秘依然未被破解。”与之相比,拥有约1000亿个神经元、每个神经元又拥有数千个突触的人类大脑对科学家来说无异于一部天书。

现在,每年关于大脑科学的研究报告超过六万篇,这些报告为人们从多角度认识大脑提供了可能。与发散性思维可能的成功相对,马克拉姆单一思想的正确性还存在争议,有待检验,极端还原论和自下而上的研究途径事实上已经陷于困境,一位神经信息科学家在评价马克拉姆的工作时指出:“即使经过马克拉姆的辛勤努力,大脑的许多细节依然非常不清楚,我想象不出这样多的细节如何能在今后十年里从啮齿动物的各个脑区中得出。”