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人脑能“复制”吗

2013-02-08
人脑复制
【人脑能“复制”吗?】欧盟人脑研究项目是规模最大的神经学研究项目。它的缺陷是过于重视实现物理上的理解,而轻视功能上的理解,二者需要融为一体。
2013年02月07日 07:27 AM
人脑能“复制”吗?
美国纽约大学心理学教授 加里•马库斯 为英国《金融时报》撰稿

人脑中的约860亿个神经元以及这些神经元之间几百万亿的连接,使我们能够思考、行走、讲话、与他人互动。毫不夸张地说,人性皆在大脑中。我们对它的工作原理了解越深刻,就越能更有效地诊断和治疗孤独症和老年痴呆症之类的神经疾病。

欧盟委员会(European Commission)日前公布了为期10年、耗资11.9亿欧元的研究项目,旨在模拟完整的人脑结构。该项目的成本约为大型强子对撞机(Large Hadron Collider)项目的六分之一,是规模最大的神经学研究项目。它是人类朝着加深对大脑工作原理的了解迈出的重要一步,但也存在着缺陷。

缺陷在于它的目标不现实。用科学期刊《自然》(Nature)的话说,人脑研究项目(Human Brain Project)提出了完全模拟人脑的“惊人目标,但也招致了一些怀疑”。尽管该项目具有宝贵的价值——例如,帮助研究人员测试精神疾病药物的药效——但人脑结构太过复杂,难以通过目前的计算机精确建模。根据多数人的估计,这一目标很可能在几十年内都无法实现。

神经学家马特奥•卡兰迪尼(Matteo Carandini)近期观察发现,20多年来的人脑模拟试验成果寥寥,部分原因在于对复杂系统的建模难以达到足够的精度(试想预测两周后天气的难度有多大)。物理学家P•W•安德森(P.W. Anderson)在发表于1972年一篇的经典文章中写道:“人类能将一切事物简化到基本定律,不代表人类能从这些定律出发、重构出宇宙……事物的复杂度每变化一级,都会呈现出全新的性质。”大模型是可能实现的,但模型越复杂,对计算能力的要求就越高,出现误差的可能性也就越大。即便计算机处理能力继续以每18至24个月翻一番的速度发展,真正实现精确、完全的人脑模拟需要的时间可能也远不止十年。

此外,即使计算能力足够强,我们对神经元单独工作和互相协作的原理也缺乏足够的认识。

我们仍然欠缺基础性的认识(如大脑如何对记忆编码)。我们很难模拟出自己不了解的事物。

即便如此,人脑研究项目仍能够促进诸多有用科学的发展。关键的问题是:资金如何使用?建立起的基础研究架构将服务于数目繁多的科研项目,资金将支持80多家机构的250多名科学家,他们各有自己的研究计划。包括亚丁•杜达伊(Yadin Dudai,专攻记忆)、塞斯•格兰特(Seth Grant,研究神经功能的遗传和进化)和斯坦尼斯拉斯•德阿纳(Stanislas Dehaene,研究数学和意识的大脑意识)在内的许多人,都是非常杰出的科学家。

分门别类地对大脑各个部位编制目录,虽有新闻价值,却难以实现。人脑研究项目致力于实现这一目标,可能会浪费一部分预算经费。让我们做一个类比:设想500年前有一台笔记本电脑掉落在地球上,世界上最优秀的科学家试图揭秘它的工作原理。一种方法是“解剖”这台电脑,记录线路与晶体管的连接方式,并研制出显微镜和逻辑探头等工具,以彻底理解它的复杂结构。另一种方法则是运用软件探究它的功能。人们会希望结合功能(笔记本电脑可以做什么)和物理结构(电路的工作原理)这两个层面来理解它。单凭测量零件的尺寸,很难重新造出一台功能齐全的笔记本电脑。

现代神经学充斥着对轴突、树突和神经传递素,以及钙离子通道(它使神经元发挥作用)等技术机制的讨论。但至于这些要素如何相互协调,传递思想、表情和动作,人们知之甚少。对于短暂记忆等基本现象的认识也仍然十分匮乏。目前,人脑研究项目似乎过于重视实现物理上的理解,而轻视了功能上的理解。要想真正了解大脑,需要将二者融为一体。

本文作者是美国纽约大学(New York University)心理学教授,著有《吉他白痴》(Guitar Zero),并为NewYorker.com撰写科技文章。

译者/徐天辰



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