談及自己投身的科研,身為北京市首批“腦科學(xué)”研究專項(xiàng)指導(dǎo)組專家、中國傳媒大學(xué)在職研究生腦科學(xué)與智能媒體研究院院長的曹立宏老師指指面前擺放的大腦模型,“我們就從這里說起吧,人的大腦是近千億的神經(jīng)元構(gòu)成的,每一個(gè)神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)似乎不很復(fù)雜,但這些神經(jīng)元通過鏈接組成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)成為了一個(gè)能夠具有感知、認(rèn)知、情感、思考和行動(dòng)的超級復(fù)雜系統(tǒng)。我們所要做的,便是依據(jù)大腦結(jié)構(gòu)和其中電生理化學(xué)等工作機(jī)理,抽象出精簡有效的生理數(shù)學(xué)模型,進(jìn)而研制大腦仿真平臺,使其可以模擬大腦進(jìn)行工作!睋Q言之,要有效復(fù)制和重現(xiàn)大腦,其復(fù)雜性和難度可想而知。
“路雖遠(yuǎn),不行不至”,為了實(shí)現(xiàn)這一宏大目標(biāo),繼歐盟“人類腦計(jì)劃”、美國“腦計(jì)劃”之后,2013年5月,在中國傳媒大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的重視和支持下,配合國家戰(zhàn)略,中國傳媒大學(xué)成立了腦科學(xué)與智能媒體研究院,開始進(jìn)行相關(guān)研究。到2015年,在北京市科委的大力支持下,又與北京大學(xué)、中科院自動(dòng)化研究所一起,共同承擔(dān)起了研制大腦仿真平臺,模擬大腦初級視覺系統(tǒng)功能的重大課題。
要完成從“認(rèn)識腦”向“制造腦”的轉(zhuǎn)變,有一個(gè)可供實(shí)驗(yàn)和反復(fù)試錯(cuò)的平臺,形成較為完備的算法尤為重要,雖然之前國外已有相關(guān)成果,但速度慢、規(guī)模小,精度低,難以滿足科研人員的需求。曹老師帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)便是要彌補(bǔ)這一不足。曹老師早年畢業(yè)于北大數(shù)學(xué)系,在美國獲得生物統(tǒng)計(jì)學(xué)博士,在美國國家衛(wèi)生總署(NIH)完成博士后,自1993年便投入到腦科學(xué)的研究中。來中傳后,經(jīng)過近三年的努力,構(gòu)建了高性能交互式大腦仿真平臺,實(shí)現(xiàn)了百萬級神經(jīng)元的仿真,彌補(bǔ)了國際相關(guān)領(lǐng)域的不足。
目前,曹院長和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)申請獲批了北京市科委類腦科學(xué)研究課題《千萬級腦仿真云平臺研發(fā)及示范應(yīng)用》。據(jù)悉,這一平臺的速度、規(guī)模和精度都會有更大突破,能進(jìn)一步提高仿真平臺的功用。同時(shí),他們還推出了腦模擬仿真云服務(wù),讓更多的科研團(tuán)隊(duì)能掌握并應(yīng)用這一高端技術(shù)。
曹院長告訴記者,腦仿真平臺的目標(biāo)是通過完成類腦計(jì)算,實(shí)現(xiàn)強(qiáng)人工智能。
談及工作,曹院長饒有興致地告訴記者,在他看來,腦科學(xué)與類腦智能的研究本身是一件極有趣的事,可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出觀賞好萊塢大片帶來的刺激,“能弄明白神經(jīng)元及其網(wǎng)絡(luò)是怎樣工作的,解答我們視、聽、情感、思考、行動(dòng)的奧秘所在,這本身就是最震撼的大片”。他笑著和記者回憶,有時(shí),即使在休息時(shí)也會有靈光一現(xiàn)的瞬間,一些困惑就此解決。
當(dāng)談到目前人工智能領(lǐng)域的現(xiàn)狀時(shí),曹院長不無憂慮。他告訴記者,當(dāng)前人工智能的發(fā)展異;鸨饕求w現(xiàn)在感知功能上的弱人工智能(深度學(xué)習(xí)方法),離具有理解和思考能力的強(qiáng)人工智能還相差甚遠(yuǎn)。通向強(qiáng)智能有兩條可能的路徑,其一是由現(xiàn)有的弱智能技術(shù)出發(fā),向強(qiáng)智能過渡。其二是參考弱智能技術(shù),但從腦科學(xué)入手,研究大腦模型和類腦計(jì)算方法,從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)人工智能。兩相比較,前者的在當(dāng)下的應(yīng)用性較好,但其缺乏有效的理論和模仿的對象,深度學(xué)習(xí)方法從弱智能到強(qiáng)智能的過渡已經(jīng)遇到了較大的阻力,發(fā)展前景具有較大的不確定性。后者雖然看起來要求更高難度也更大些,但事實(shí)上,伴隨著高性能計(jì)算機(jī)及腦科學(xué)相關(guān)領(lǐng)域近年來在國際上的飛速發(fā)展,它正越來越成為陽光大道般的捷徑。曹院長感慨,他說科研和技術(shù)應(yīng)用不同,科研需要的應(yīng)當(dāng)是認(rèn)清形勢、看清方向、攻堅(jiān)克難、實(shí)干加巧干地通向目標(biāo)。
在采訪中,記者提到這樣一個(gè)問題:在此次科研工作中,團(tuán)隊(duì)成員有哪些,他們分別承擔(dān)了怎樣的工作?
不料,這個(gè)看似平常的話題觸動(dòng)了曹院長心頭另一個(gè)敏感點(diǎn)。他向記者坦言,這項(xiàng)研究的大部分工作是由他獨(dú)自完成的,雖然其它成員起到了一定得協(xié)助作用。他說,在國內(nèi),腦科學(xué)與人工智能之間的關(guān)系近幾年才受到關(guān)注,而我校腦科學(xué)與智能媒體研究院也僅僅成立了不到四個(gè)年頭,無論師資隊(duì)伍還是相關(guān)人才培養(yǎng)依然具有很大的潛力可挖。
腦與智能是一門復(fù)合性學(xué)科,研究院的特色是類腦計(jì)算和計(jì)算神經(jīng)學(xué),需要研究者對計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物等都有所涉獵,除具備復(fù)合型的學(xué)科知識背景外,還需要研究者對人工智能和腦科學(xué)有綜合性的理解,其要求之高可見一斑。關(guān)于科研,曹院長有兩個(gè)愿望,其一是著眼當(dāng)下,希望對腦科學(xué)有濃厚興趣、具備理工科背景和相關(guān)專長的研究人員能加盟研究院,充實(shí)人才,更好地推進(jìn)、拓展和完善相關(guān)領(lǐng)域的研究。
第二個(gè)愿望則面向未來。要進(jìn)行這樣的高端研究,僅僅從別的專業(yè)招收跨專業(yè)研究生還不夠。我們應(yīng)該從本科生抓起,如果能開設(shè)相應(yīng)本科專業(yè),讓學(xué)生在本科期間系統(tǒng)接受數(shù)學(xué)、物理、生物、化學(xué)、計(jì)算機(jī)、人工智能等學(xué)科的教育,為腦科學(xué)與人工智能高層次人才選拔培養(yǎng)擴(kuò)大來源基礎(chǔ)。4月22日,我國《智能科學(xué)與技術(shù)一級學(xué)科論證會》剛剛成功舉辦,“腦與認(rèn)知”被列為第一個(gè)二級學(xué)科。相信很快我們將迎來以腦科學(xué)為核心基礎(chǔ)的強(qiáng)人工智能時(shí)代。
在非全日制研究生人才培養(yǎng)方面,研究院已經(jīng)積累了較為豐富的教學(xué)資源和經(jīng)驗(yàn)。曹院長談到“我們從2015年起,已經(jīng)在學(xué)校開設(shè)了《腦科學(xué)基礎(chǔ)》、《類腦計(jì)算與深度學(xué)習(xí)》等研究生相關(guān)課程,并為廣大師生開設(shè)了《腦科學(xué)》公開課,很受大家歡迎!毖芯吭赫谘兄频3D交互式大腦模型將大大提高大眾對大腦的理解能力,研究院正在完善的深度學(xué)習(xí)平臺可以幫助學(xué)生快速掌握深度學(xué)習(xí)的基本技能,而大腦仿真平臺則是專業(yè)人員學(xué)習(xí)類腦計(jì)算技術(shù)的重要工具。研究院已經(jīng)培養(yǎng)出的部分學(xué)生已經(jīng)在一些科研項(xiàng)目中起到重要作用。
短短四年時(shí)間,中國傳媒大學(xué)腦科學(xué)與智能媒體研究從無到有,并且完成了具有開創(chuàng)性的重要科研項(xiàng)目,進(jìn)展可喜。相信,在未來,在這所看似不起眼的地方會在平靜中揭示出關(guān)于“人腦”更多不為人知的奧秘。