中國腦科學和類腦智能技術的優勢領域

3月22日上午，北京市腦科學中心在北京中關村生命科學園宣布成立。北京市政府和中國科學院等攜手共建，打造國家一流腦科學中心。北京市政府和中國科學院、軍事科學院、北京大學、清華大學、北京師範大學、中國醫學科學院、中國中醫科學院等8家單位共同簽署了《北京腦科學與類腦研究中心建設合作框架協議》。

該中心將採取全新的體制、機制，吸納海內外頂尖專家，在認知障礙相關重大腦疾病研究、類腦計算與腦機智能、兒童青少年腦智開發、腦認知原理解析等研究方向集中開展科技攻關，力爭實現前沿技術突破，在腦科學與類腦研究領域產出一批重大原始創新成果，將北京腦科學中心建設成為國際一流的腦科學與類腦研究研發機構。

腦科學與類腦研究是兩個目標完全不同的領域：腦科學的目標是要理解大腦的結構和功能、演化來源和發育過程，以及神經信息處理的機制。類腦研究的目標是研發出新一代的智能技術，推動信息產業的發展。

但在競爭激烈的國際科技界，哪個國家能領先佔領腦科學和類腦研究的高地，很大程度要看誰能首先做到這兩個領域真正地融合發展。

中國腦科學和類腦智能技術

的優勢領域

國家經費支持概況

《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020）》將「腦科學與認知」列入基礎研究8個科學前沿問題之一。在國家的大力支持下，我國已培養了一批積极參与國際腦科學前沿工作的科學家團隊，建立了一些國際先進水平的技術平台。

腦科學優勢

在腦和神經元發育的分子機制、基因組分析和基因操作技術、突觸可塑性、膠質細胞與神經元的交互作用、視覺感知功能環路、情感情緒的調控機制、學習記憶和抉擇等腦認知功能的神經基礎、多模態腦成像技術、腦電信號採集分析、宏觀和介觀層面腦網路結構的觀測和分析技術等方面，已取得了一批國際水平的成果；

理解腦疾病（如老年痴呆症、帕金森病、抑鬱症、精神分裂症、毒品成癮等）的發病機制、精神類疾病的相關基因研究、精神神經藥物研發和進一步研發腦疾病的預防、早期診斷和治療手段等方面已具有了初步的條件；腦疾病的轉基因獼猴模型製作，已居國際領先；多種腦重大疾病患者的資源庫建設、致病基因和早期生物標記的篩選等領域已立了一定的基礎。

但是，與發達國家相比，我國整體水平仍有相當差距，尤其是支撐腦科學研究的先進技術的原創和研發能力差距甚大；國際影響力有限，同時缺乏整體、系統性的統籌規劃。面對時不我待的新形勢，我國必須抓住機遇，推動腦科學研究的跨越式發展。

類腦智能技術優勢

腦機智能也得到了我國「973」「863」和自然科學基金項目的支持，其分布在《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020）》前沿技術中的「智能感知」和「虛擬現實」等領域，同時在重點領域與優先主題中「數字媒體內容技術」也包含了人工智慧技術。

「973」「863」計劃和科技支撐計劃等從不同角度對人工智慧研究進行了支持。

自2008年開始，國家自然科學基金委啟動了重大研究計劃「視聽覺信息的認知計算」，連續5年資助了73個項目。「在感知特徵提取、整合和表達」「感知數據的機器學習和理解」以及「多模態信息協同計算」等核心科學問題上取得進展。

2012年起中科院啟動的B類先導專項「腦功能聯結圖譜計劃」，從2015年開始也專門將智能技術納入其中，進行融合。

通過以上項目的實施，我國在計算機視覺、語音識別、機器翻譯和自然語言理解等領域已達國際先進水平，並在產業化方面邁出了堅實的步伐。同時我國也在深度學習晶元體系架構方面有所創新，並在類腦智能機器人方面率先進行了布局。

但是，與發達國家相比，在支撐類腦智能的前沿研究以及軟硬體結合的類腦智能機器人領域的原創與研發能力方面差距甚大。迫切需要按照「頂天立地」的原則，一方面抓兩個學科的融合，產生原始創新的理論和方法；另一方面要進一步加強技術的應用和產業化，迎頭趕上人工智慧浪潮的到來。

中國科學院腦科學研究力量

腦科學與智能技術卓越創新中心

中國科學院於2014年8月成立了「腦科學卓越創新中心」，以上海生科院神經科學所為依託單位。鑒於腦科學與類腦研究交叉和融合發展的需求，「腦科學卓越創新中心」在2015年擴容為「腦科學與智能技術卓越創新中心」（簡稱為「腦智中心」）。腦智中心是跨學科、跨院校的組織；目標在以科學問題為導向，凝聚中科院的科研實力，通過團隊合作和學科交叉融合，解決在腦科學和類腦智能技術兩個前沿領域的重大問題。

神經科學國家重點實驗室

中國科學院上海生命科學研究院神經科學研究所

神經科學國家重點實驗室成立於2009年10月。實驗室定位於神經科學的基礎研究，瞄準國際神經科學研究發展前沿和國家人口健康發展需求，以揭示腦功能的神經基礎為突破口，從不同層次解析腦功能的神經基礎，揭示大腦工作原理和腦重大疾病發生的機制。

2017年11月27日，世界上首個體細胞克隆猴「中中」在中科院神經科學研究所、腦科學與智能技術卓越創新中心的非人靈長類平台誕生。

模式識別國家重點實驗室

中國科學院自動化研究所

模式識別國家重點實驗室籌建於1984年。以模式識別基礎理論、圖像處理與計算機視覺以及語音語言信息處理為主要研究方向，研究人類模式識別的機理和有效的計算方法，為開發智能系統提供關鍵技術，為探求人類智力的本質提供科學依據。

腦與認知科學國家重點實驗室

中國科學院生物物理研究所

腦與認知科學國家重點實驗室2005年科技部批准建設，2007年通過驗收並正式開放運行。

實驗室圍繞「認知的基本單元」「學習和抉擇」「視覺意識」等認知科學重大科學問題，開展了多進化層次、多認知層次、多學科層次的研究，取得系統的、原創性的成果。開展了認知的分子神經機制及認知障礙的卓有成效的研究。建設了以超高場磁共振成像為核心、多種腦成像方法結合為特色的在世界上屈指可數的腦成像設施。注重發揮認知科學對腦疾病研究不可替代的作用，在認知變數，認知實驗範式，腦認知成像等方面，開展多種精神和神經疾病的科學定義和行為模型、客觀行為檢測和診斷方法的創新研究。

動物模型與人類疾病機理重點實驗室

中國科學院昆明動物所

中科院動物模型與人類疾病機理重點實驗室依託於中科院昆明動物所，於2008年12月19日正式通過中科院批准成立。

實驗室立足於雲南省豐富的生物資源優勢，圍繞靈長類動物和樹鼩建立人類重大疾病如神經系統疾病、感染性疾病、腫瘤和代謝性疾病的動物模型，開展疾病機理解析，發現鑒定疾病診斷和治療標誌物以及新的治療靶點，研發疾病治療藥物和方法。

腦功能與腦疾病重點實驗室

中國科學技術大學

中科院腦功能與腦疾病重點實驗室成立於2009年12月。

在感覺系統疾病、神經變性病、情感認知障礙等方面，從蛋白質的翻譯後修飾、細胞的離子通道與受體、神經內分泌調節、行為認知水平上研究了相關疾病的發病機制，形成了以人體（組織或整體）結合動物疾病模型為研究對象，以分子生物學、病理學、電生理學結合心理物理學和行為認知科學為手段，以神經科學的基礎問題為出發點與腦疾病的發病機制密切聯繫的研究特色。

文章節選自：

蒲慕明, 徐波, 譚鐵牛. 腦科學與類腦研究概述. 中國科學院院刊, 2016, 31(7): 725-736.

神經科學國家重點實驗室. 中國科學院院刊, 2016, 31(7): 835-836.

模式識別國家重點實驗室. 中國科學院院刊, 2016, 31(7): 837-838.

腦與認知科學國家重點實驗室. 中國科學院院刊, 2016, 31(7): 839-840.

中國科學院動物模型與人類疾病機理重點實驗室. 中國科學院院刊, 2016, 31(7): 841-842.

中國科學院腦功能與腦疾病重點實驗室. 中國科學院院刊, 2016, 31(7): 843-844.