戴瓊海院士

他透露，近期有確切消息稱(chēng)，美國航空航天局在嫦娥四號無(wú)人探測器實(shí)現人類(lèi)首次軟著(zhù)陸月球背面后，就日前中國嫦娥四號在月球取得的數據請求與中國合作共享。這是美國罕見(jiàn)的登門(mén)尋求合作，也是自2011年之后中美雙方在太空領(lǐng)域的首次合作，之前美國曾頒布法律，禁止未經(jīng)美國國會(huì )同意擅自與中國進(jìn)行太空項目合作。

中美持續了近一年的貿易對抗，終于有了不一樣的氣象，不得不說(shuō)科技的力量是如此的強大。我國探月科技發(fā)達，美國才提出了合作的請求。

由此可見(jiàn)，這個(gè)時(shí)代誰(shuí)占領(lǐng)科技制高點(diǎn)，誰(shuí)就更加強大。目前，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)變革的智能產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)上升到了國家戰略的高度。

腦科學(xué)與人工智能給人類(lèi)帶來(lái)哪些機遇和挑戰？目前人工智能的規模，已非常龐大。

關(guān)于大腦，人類(lèi)仍不清楚它是如何運轉的。因為人腦構造非常復雜，擁有上百億的神經(jīng)元，還有分支等連接起來(lái)。而且大腦擁有兩個(gè)系統，一個(gè)是從腦神經(jīng)到各個(gè)器官的連接系統；另一個(gè)是通過(guò)免疫系統的再反饋系統。如何完全了解腦結構、元素，是科學(xué)界一直探索的重要問(wèn)題之一。

特別是目前類(lèi)人腦已成為人工智能發(fā)展的一個(gè)很重要的方向，人工智能急需用腦科學(xué)的研發(fā)成果來(lái)建模。

人腦是一個(gè)非常復雜的系統，腦神經(jīng)的連接、800多個(gè)神經(jīng)元和整個(gè)器官免疫系統連接，加起來(lái)超過(guò)整個(gè)光纖網(wǎng)絡(luò )的總和。

目前，人類(lèi)對于腦的困惑主要在于：首先，不了解800多個(gè)腦神經(jīng)具有什么樣的行為動(dòng)作；其次不清楚大腦結構圖；再次，人們不了解大腦神經(jīng)元在控制人的語(yǔ)音和視覺(jué)時(shí)，有哪些神經(jīng)元在視覺(jué)或聽(tīng)覺(jué)中起了作用；最后人類(lèi)不知如何尋找神經(jīng)細胞與個(gè)體行為之間的關(guān)聯(lián)性。這四個(gè)方向是腦科學(xué)研究需長(cháng)期探討的問(wèn)題，并與人工智能密切相關(guān)。

對于人工智能的發(fā)展，從機器感知、機器學(xué)習到機器思維再到機器決策的轉換，腦科學(xué)起到了引導和推動(dòng)作用。研究腦科學(xué)，必須借助高精度的觀(guān)測儀器。

眾所周知大腦包括兩部分，結構和功能，一個(gè)系統通常都是結構決定功能。神經(jīng)系統中，結構是首要的。在這里，藍色區域是光學(xué)顯微鏡，只占一塊，不能看全腦系統；下面是功能核磁，客觀(guān)測動(dòng)態(tài)腦區級功能活動(dòng)。了解到腦區的功能，但不能區分出邊界，腦細胞就是幾個(gè)微米大，分辨率也只能達到毫米。

目前包括加州理工、麻省理工、哈佛大學(xué)等世界上300多個(gè)團隊都在做高科技的觀(guān)測儀器。在國際上，大視野、高分辨的觀(guān)測儀器一直是研究的焦點(diǎn)。

他強調：如果這樣的儀器研發(fā)成功，那么計算神經(jīng)元的模型和機器學(xué)習的模型就有可能被打通。

但目前人工智能基本都是同類(lèi)大數據的學(xué)習，未能融入各種感知與記憶數據以及信息傳遞機制等。

他表示：他目前仍沒(méi)有找到腦信息的傳遞機制；將人工智能融入各種感知、記憶數據等，是全世界許多人工智能領(lǐng)域科學(xué)家正在苦苦探求的事情。

他的團隊目前正通過(guò)腦觀(guān)測和腦認知的結合來(lái)做人工智能的腦模擬，讓人工智能做到從感知到?jīng)Q策與控制，變?yōu)閺恼J知到?jīng)Q策與控制，具有主動(dòng)性?！拔覀兊挠嬎銛z像儀器，未能看到大腦的視覺(jué)連接行為，僅找到了它聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)的環(huán)路部分，但也不完整”。

他繼續講：“我們的計算攝像儀器，1 cm×1.2 cm的視場(chǎng)足夠大。最大特點(diǎn)是國際上同類(lèi)儀器中成像速度最快的，通量也是國際儀器中最大的。通量越多，描述時(shí)間的細節越豐富。我們的通量是5.78。2017年7月 ，我們拍到了第一張全腦的圖，腦皮層達到了100μm，是在動(dòng)態(tài)圖里截取出的?！?/p>

戴瓊海的實(shí)驗室是國際上第一個(gè)看到在小鼠聽(tīng)音樂(lè )時(shí)全腦神經(jīng)元變化的研究組。小鼠聽(tīng)音樂(lè )時(shí)，那邊是神經(jīng)元的整個(gè)連接狀態(tài)。亞細胞級、結構功能的統一，他們在國際上第一個(gè)獲得了這樣的成果。

小鼠的狀態(tài)，對應的神經(jīng)圖就是腦連接的狀態(tài)。同時(shí)還可以看到，小鼠海馬區分層神經(jīng)元的連接狀態(tài)，在這里他的團隊找到了部分信息傳遞的這種機制方式。

這是一個(gè)毫米級的神經(jīng)元在傳遞。他希望借此能分析出它們的模型，找到它們的工作規律，為人工智能的信息傳遞機制帶來(lái)一些有用的計算方法和模型。

目前，他們計算攝像儀器的分辨率和視場(chǎng)加起來(lái)不是國際最領(lǐng)先的，但他們的通量是國際領(lǐng)先的，后面會(huì )突破400 nm，實(shí)現國際領(lǐng)先。目前儀器的元器件已完成，計劃在今年1月底前完成400 nm最高分辨率集成。自從他們的計算攝像儀器做出來(lái)以后，引發(fā)了不少?lài)H學(xué)者的關(guān)注。

回想自己的研發(fā)工作，他表示：多年研發(fā)經(jīng)歷讓他深感，想要出成果，必須具有端正的科研態(tài)度和優(yōu)良的科研作風(fēng)。

他以自己實(shí)驗室的工作人員為例，他的實(shí)驗室研究方向發(fā)生過(guò)多次變化，從研究流媒體轉到立體視頻，之后轉到計算攝像學(xué)，最后從事于腦科學(xué)與人工智能研究。

由于實(shí)驗室成員踏實(shí)肯干、努力進(jìn)取，所以他們在從事的每個(gè)研究方向上都取得了突出成果：他們的立體視頻重構及顯示技術(shù)，獲2012年國家技術(shù)發(fā)明一等獎；新一代立體視覺(jué)關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化，獲2016年國家科技進(jìn)步二等獎；團隊研發(fā)成功了世界上最大視場(chǎng)的高速高分辨光學(xué)顯微鏡等科研成果。

他認為，搞科研的人，只要耐得住寂寞，不計個(gè)人得失，勇于追求探索，就一定能夠成功。

在談及實(shí)驗室同學(xué)如何成長(cháng)時(shí)，他表示：當靈感突現時(shí)，一定立刻抓住。自己曾在凌晨4點(diǎn)時(shí)突然產(chǎn)生一個(gè)好想法，就立刻把它發(fā)到工作群里與大家討論，第二天就與相關(guān)人員探討自己想法可行性，后來(lái)因此獲得了很多的收獲。

“研究者要么能做出別人想不到的；要么做出別人做不到的事；要么將一種研究做到極致。當然，還要低調做人，扎實(shí)做事。做研究要頂天立地、嚴謹負責、一定不能學(xué)術(shù)不端?！边@是他一直信奉的。

對于自己熱愛(ài)的人工智能領(lǐng)域，他對人工智能的未來(lái)發(fā)展有著(zhù)深刻、獨到的見(jiàn)解。

關(guān)于人工智能，他認為未來(lái)可能朝著(zhù)三個(gè)方向發(fā)展：第一，生命不斷發(fā)生變化，生命已經(jīng)進(jìn)化到現在的人工智能階段，隨著(zhù)材料科學(xué)的發(fā)展，未來(lái)生命會(huì )發(fā)生新的形態(tài)、業(yè)態(tài)的變化，例如人造器官，人工智能和人的器官已經(jīng)在一起了，真正實(shí)現了一個(gè)主動(dòng)式的人工智能。

第二，目前有團隊正在求證“意識”是否能夠存儲，這也是時(shí)下的熱點(diǎn)問(wèn)題。

第三個(gè)方向是光電計算?，F在的電子計算機基于硅級的納米，量子計算離我們已經(jīng)不遠了。

將光子器件和硅基集成在一起，這樣的計算機對人工智能的發(fā)展產(chǎn)生了非常大的作用。

當下復雜的算法使研究者很多工作難以推進(jìn)。能用好光電計算，可以引領(lǐng)新一代摩爾定律的產(chǎn)生。光電計算一旦產(chǎn)生，存儲、計算一體化將變?yōu)槠っ准壍墓ぷ鳌，F在是納米級的，等到了皮米級的工作，就可以帶來(lái)新的摩爾定律的發(fā)生。