原标题:专访中科院院士张旭:脑科学与 AI 的“前世今生”

2018年3月21日,神经科学家、中国科学院院士张旭做客第151期南科大讲堂,为我校师生介绍脑科学与医学、人工智能间的联系。

原标题:探秘人脑超级芯片 上海脑智产业年投入逾10亿

图片 1

张旭长期从事神经系统疾病的分子细胞生物学机理研究,现任中国科学院上海分院副院长,中国科学院上海交叉学科研究中心主任和中国科学院上海临床研究中心主任,此外还担任中国神经科学学会副理事长、中国细胞生物学学会副理事长和上海市神经科学学会理事长等职。

  脑科学与类脑研究将成为上海科研领域的下一个发力点。

“做研究也是要成瘾的。”中科院上海分院副院长张旭忍不住笑了起来。

图片 2张旭院士作报告

第一财经记者日前获悉,坐落于上海浦东的张江实验室的上海脑科学与类脑研究中心(简称“上海脑中心”)在上海市政府的大力支持下已开始了实质性建设。著名神经科学家、中科院上海分院副院长张旭接受第一财经记者采访时表示:“新成立的上海脑科学与类脑研究中心的进展相当不错,将成为上海科技发展的下一个重点。我们将力求在体制和机制上有所创新,寻求深层次、系统性的突破。”

在普通人眼中,基础科研晦涩难懂、冗长乏味,不过,在张旭看来,这却是一件十分浪漫幸福的事情。从第四军医大学到瑞典卡罗琳斯卡医学院再到中国中科院,成为院士,张旭数十年来长期从事神经系统疾病的分子细胞生物学机理研究。

本期大讲堂的主题是脑科学与医学和人工智能。张旭介绍了脑科学的探索历程、世界各国战略性的脑计划,以及脑疾病的发病现状。随后他从痛觉的功能联结图谱,神经元种类及其神经环路,慢性痛及其神经网络,脑功能和脑疾病的临床研究等几个方面给大家介绍了现在脑科学的发展,脑科学与医学和人工智能之间的相互联系、交叉融合及突出效果。

对于大众来说,基础科学也许不太“接地气”,张旭总是试图用更形象的语言去介绍他的领域。就像曾经在一个报道中,记者问他如何介绍自己的科研。他说:我研究痛。“我们如果理解一个人的神经元水平和分子水平,就可能就会找到一些药物的靶点,一些诊断的标志物,可以帮助临床。”他这样解释自己做的事情。同时,他也提到了这件事情的难度系数:“神经系统疾病都是比较复杂的。实际上神经系统在正常状态就比较复杂,所以对该类疾病的研究存在‘理解正常才能理解异常’的双重难度。”

图片 3报告会现场

寻求体制突破

基础研究深奥,时间也拉得比较长,所以做基础科研的学者总有异于常人的坚持——往往一个好的科学家终身都在研究一个或者几个重要的科学问题以求其答案。作为这样的一个过来人,张旭回想起在瑞典的求学时光和回国后的助教、教授等日子,思绪像老电影一样放开。

张旭列举了许多中国科学技术的成果,如人脑成像技术和设备、脑功能术中信息刺激系统、脑起搏器与帕金森病治疗、克隆非人灵长类动物、寒武纪1A处理器、语音识别及多语种翻译技术、眼及其控制系统的仿生等。他高度称赞了当前新一代复合型科学家的竞争力,但也指出中国的AI技术与世界前沿仍有较大差距,要想追赶和超越,不仅要重视人才培养,还要重视基础理论的研究。

“站在改革开放40年的当口,这事对我们生物医药的发展至关重要。”张旭指出。不过他表示,要实现这样的突破具有很大的挑战,只有克服心理上的障碍和体系上的制约,才能有所进步。“我们不仅仅要扩大规模,更要实现本质上的跃升。这符合国家整体战略的需求,而不是针对某个系统、某个机构或者某个企业。”他说道。

“科学家最幸福的事情。”这是他的总结。

文字:学生新闻社王可悦

上海脑科学与类脑研究中心于今年5月14日揭幕。它将与北京脑科学与类脑研究中心一起,成为中国“脑计划”项目的一南一北两中心。“中国脑计划的推出,应该是针对我们的老百姓生活和社会发展需要什么,这并不是要跟谁比的问题,我们就是中国自己的模式,应该有自己的发展路径。”张旭对第一财经记者表示。

这种幸福体现在两个方面。一是“发现新大陆”的激动。”你是第一个知道某一个新知识的人,而且你会迫不及待地想把这些知识传授给别人。”他说。二是做基础科研让人成瘾的过程。“很多基础科研完全是全新的,没有可以经验跟随,而且也并不高大上。所以可能别人会用半信半疑的眼光去看你。但你的工作被人家认可并跟随后,你会感到宽慰和激励,然后继续向前走。”他说。

图片:唐凌云

中国脑与智能科技领域研究和开发力量的增强、社会发展需求的增加、产业升级的机遇和政府支持及社会投资力度加大等多方面因素促成了脑智科技的黄金时代。据不完全统计,仅上海地区来自政府科研经费、商业投资、公司投入等多种形式每年投入脑智科技和产业发展的资金不少于10亿元。张旭向第一财经记者介绍称:“上海脑科学与类脑研究中心将会整合并且加强脑智科技的基础科学研究和核心技术研发。”

与很多人印象中科研工作者较为呆板的形象不一样,张旭并没有沉寂在基础科学理论的层面,而是很开放活跃地与多学科的人才,多领域的人士打交道。张旭除了科学家,还是一位行政管理者。”我其实和政府、同事、学生、家长、病人、医生、企业家、投资人都有互动,期间产生了很多的思想碰撞。也许大家有同一个目标,但却有不同的想法和做法。”他说。

在谈到上海脑科学与类脑研究中心的运行制度时,张旭对第一财经记者表示,必须要实现体制上的突破。他说道:“我们一味地把美欧的模式拿过来也是有问题的,2000年起我们就开始参照美国大学系统的PI(独立实验室负责人)制度,国家投了不少经费,的确在整体科研水平上有了大幅度提高,但是我们的科技实力仍然与国家的社会经济发展需求有较大的差距,这说明不完全是资金规模的问题,而是要在体制机制上做更深层次的努力。”

思维的碰撞或者跨领域的交流让张旭并不是闭门造车,相反,他对当下的热门技术也是行家。是的,张旭对
AI
也颇有见解。一方面,人工智能中的神经网络理论其实和神经科学的一些逻辑类似。另一方面,张旭所在的生物学科和医疗紧密的连在一起,而
AI 医疗也是一个热门话题。

“尽管我们论文发表了很多,但发达国家不是这么简单地看问题,这也不可能成为衡量一个国家科技水平和实力的唯一标准。”张旭对第一财经记者表示,“现在脑科学研究能够与人工智能技术结合,中国好像从中看到了机会,但要知道我们在人工智能方面还不是最强的,尽管我们已有了一些全球领先的突破点。”

说起 AI ,张旭有他自己的见解。很多人都喜欢说 AI +
医疗,不过张旭特别强调应该是医疗 +
AI。从张旭所在的神经学、脑科学领域,他解释了他的观点:“脑科学和 AI
的结合根本还是要解决医学问题。”他曾表示脑科学和神经科学这样的基础科学对于当代社会的发展有着不可替代的巨大作用,甚至可以将脑科学称为人工智能的鼻祖。比如,如果我们能对脑连接了解更多的话,将对人类认识脑和发展人工智能产生重大影响。其实,脑科学与人工智能的关系并不难理解,就像我们平时将人工智能系统称为“机器大脑”。

张旭于1994年瑞典博士毕业后就回国工作,历经近年来中国科研发展的各个阶段,深谙其中的薄弱。在美国,PI制度的优势是显然的,因为它的国家科技战略和实施体系布局已发展成熟,科研机构、大学和公司的综合性参与度高,资金差异性投入及分工明确,系统性实施力极强,因此能够将支持基础研究的总经费分成很多的大小课题经费,支持研究和人员费用,能够发挥更多人的才能。

我们也许可以简单的理解为“脑科学其实是人工智能诞生的重要元素之一”。那么,人工智能其实也会反作用于这个学科的发展,这时候就必须要体现张旭说的“解决医学问题”。这个“医学问题”包括效率等。首先,除了技术与具体应用结合的问题,他表示数据数标准化是首先值得注意的。“大多医院用的设备不一样,产生的数据也不一样,这种情况下很难讲技术标准化。从技术本身角度来讲,这个是一个逃不了的过程。”张旭提到医学数据庞大复杂,这对算法的要求、模型的训练等都是挑战。当然,他强调了
AI
与医疗的关系目前说不上取代。“医生给予的人文关怀是医疗中最有温度的一部分,这个机器没法替代。”他说。

建大科学装置

而对于目前很火的 AI 市场,张旭也表达了自己的看法。虽然做 AI
的公司很多,但他始终坚信“突破和创新”才是一个 AI
时代引领者的必备素质。“要走别人没有走过的路。”他说。

去年9月,张江实验室揭牌。该实验室的重点攻关研究方向包括生命科学和信息技术两大领域,类脑智能研究是两者间的衔接桥梁。目前实验室内部已经建立了共享机制,各研究机构科研人员能够共同使用昂贵的实验设备,尤其是新建成的大科学装置,并且建立一个统一的数据库,收集研究和临床试验的相关信息,把一些原有的数据孤岛打通。

我们可能更多的将 AI 划分为应用科学,但其实所有的 AI
应用都离不开基础科学的融合。而对于国内基础科研较缺乏的现状,张旭认为还需要更好的研究环境,以及人文环境:“我们的学生在研究过程中,不应该为了发文章而痛苦,而是应该为发现而感到自豪。这一点我们国家需要多一些方式来支持他们少一点功利性,激发那种探索的激情和创造的氛围。”

已经建设完成的大科学装置包括上海光源、国家蛋白质实验中心等,其中国家蛋白质实验中心建筑面积为3.3万平方米。总投资为7.56亿元,这也是生命科学领域的首个大科学装置。

当提及张旭所在的上海,他对这个城市的创新有很中肯的评价。首先,他对上海所具有的创新能力表示兴奋,“以我接触较多的生物医药和集成电路为例,这两个领域积累了相当的功底,因此在未来的发展方向中,会有很大的人才号召力。”他说。然而,上海也有明显的短板。他认为,上海缺乏计算机人才、而且上海对于年轻人来说生活成本比较高。所以对年轻人要有更多关爱才能使他们安心做一些爱做的事情。”上海需要考虑如何吸引更多的高尖青年人才,同时还能留下中间这部分建设上海的人才。“张旭说。

张旭对第一财经记者表示:“生命科学领域的大科学装置是非常罕见的。国家蛋白质研究中心为脑科学中的神经递质受体结构和功能等生命科学研究提供技术基础设施。蛋白质结构是最核心的科学研究问题之一,比如知道药物作用的靶点在哪里,有助于药物的诊断和开发,蛋白质研究的技术平台,无论从生物技术本身的科学问题,还是药物开发、疫苗,包括现代化的农业都是需要的。在脑科学领域,则有助于对神经系统和疾病的理解。”

专访中科院院士张旭:脑科学与 AI 的“前世今生”动点科技。返回搜狐,查看更多

张旭还介绍称,目前在上海张江,走在神经系统疾病研究最前面的是中科院上海药物所。最近一款名为GV971的抗老年痴呆症药物已经通过Ⅲ期临床试验,是药物研究的突破性进展,期望很快就能进入审批上市。

责任编辑:

为什么要在张江做那么大跨度的交叉学科?张旭告诉第一财经记者:“就是因为这对我们的知识结构,对理解神经系统或者药物研发是一个综合性的体系。我们需要更多科学家、更多思想的交融,激发创新,这是一个科学的生态环境,这里就好像是生物医药界的硅谷,科学家能够在更大的科学设施支撑的基础上,进行新的研究和开发。”

产学研一体化

同样是在去年9月,张旭从寒武纪科技创始人兼CEO陈天石手中接过“院士工作站专家”聘书,从此我国脑科学的前沿探索力量,与计算科学及人工智能芯片的产业化的力量深度融合,基础研究科学家与计算信息技术专家共同开启世界类脑智能研究前沿和高科技产业大门,这种跨界合作的模式以往并不多见。

寒武纪作为我国首家人工智能芯片初创公司,已经研制出了超低能耗、超高效率的深度学习神经网络芯片。陈天石曾对第一财经记者表示,早在2016年寒武纪科技就在临港科技城注册公司,他看中的不仅仅是上海在集成电路制造领域的深厚积累,更具战略意图的是,加入落地在临港的“上海脑-智工程”所打造的类脑智能产业化生态圈。张旭正是该工程的项目负责人。

由中科院上海分院牵头的“上海脑-智工程”自2014年启动至今,不仅汇集了中国神经科学最前沿的科学家,也吸引着来自科大讯飞、寒武纪、爱观视觉等人工智能科技领先企业入驻,共同探索类脑智能的产业化之路。“谁说基础研究只会烧钱?恰恰相反,实验室里的每一个小的进步,都有可能带来产业的大变化。”张旭说道,“如果企业家能及时看到这些变化,就能及时将它们应用到产业中。”

张旭举起手上的华为mate手机告诉第一财经记者:“这部手机中采用的麒麟970人工智能芯片,寒武纪贡献了其中神经网络处理单元(NPU),它是基于中科院计算技术研究所的基础研究成果,‘上海脑-智工程’促成了它的产业化,它的第一个大用户就是华为,也是全球用户最多的手机之一。”根据多家机构的研究报告,今年二季度,华为手机在全球的市场份额已经超越苹果位居第二,仅次于三星。2018年8月31日华为最新发布的全球最先进的麒麟980人工智能芯片承载了双核寒武纪NPU芯片。

在芯片行业,一般一个芯片的成果要大规模供给到市场上,需要一个非常漫长的过程,但是寒武纪通过自己的努力,不到一年时间就完成了。“这不仅体现在我们的科技水平、科研团队素质的日益提升,也是改革开放40年以来,在科技研究和产业化转移转化、产学研结合的过程中所迈出的重要一步。”张旭说道,“同时也证明我们在一个优秀的科研成果顺利转化为优秀产业,不仅仅依赖于政府的优秀资源和政府基金,更重要的是依赖于市场资本。”

展望未来,神经科学家研究的脑功能联结图谱也将会给神经网络芯片带来新的启示。这也是陈天石这样的人工智能领域的科学家和高科技创业者最关心的问题之一。返回搜狐,查看更多

责任编辑:

相关文章