电脑能模拟大脑吗？

　　好几年前，Henry Markram便已声称自己能在十年之内用电脑模拟出人类的大脑。终于，在2013年1月23日这一天，欧盟委员会让他去证明自己的这一设想——经过两年的竞争，他充满野心的人类大脑工程（HBP），终于打败了其他几个同样宏伟的计划，获得了欧盟委员会前所未有、高达10亿欧元的巨资赞助。

　　不过，十年之内，他能实现自己的许诺吗？人类脑壳里面那一坨由860亿个神经元组成、重达1.4公斤的集群，已然是世界上最强力的计算机了，用电子计算机来模拟它，真的有可能吗？

　　构建神经元细胞网络

　　光是用计算机模拟人脑这个主意，便已在许多神经科学家中引起了骚动，而在现在这样科学研究经费拮据的时期，人类大脑工程竟能得到如此巨额资助，更是非同小可。普遍的反对意见认为，大脑这个东西实在是太复杂，无法模拟，何况我们对大脑的理解还停留在非常初级的阶段。

　　然而，Markram有他自己的策略。自上世纪五十年代起，神经科学家们已经建立了许多模拟神经元的计算机程序，但其中的绝大部分都把这些细胞当作单个的抽象点来对待。Markram说，他想要的是，把神经元按照其本来的形态来模拟，包括其中的任何细节，以及充斥在细胞中的活性基因和电流活动。

　　在所有信息中最关键的一块拼图，也是Markram团队投入最多时间来攻关的问题，就是关于哪些基因在哪些神经元中具有活性的一个完整清单。

　　神经元并不是完全相同的，它们分为很多种类，分别扮演不同的角色，并激活不同的基因。Markram很有信心，只要他能获得这个完整的列表，他就能推断出在大脑的各个部分中不同神经元是如何混合在一起的，进而复制出每一类细胞的电行为，甚至模拟出神经元细胞是如何从无到有地长出其树枝状结构。Markram说：“我们正在揭示出将大脑组装成形的生物学原理。”

　　在过去二十多年中，Markram的研究小组已梳理出老鼠的神经元的基本细节，并且建立起了一系列虚拟的圆柱形大脑切片，称为大脑皮质柱。目前的模拟程序含有100个这样的皮质柱，而每一个又含有大约1万个神经元——这相当于老鼠大脑中神经元总量的2%，也仅相当于人类大脑的0.001%出头。

　　“我们先对啮齿类动物实施模拟，因为我们需要确认这样的方法的确适用，然后靠选点抽查来检验同样方法可以移用到人类身上。”Markram说道。

　　来自布雷因公司的Eugene Izhikevich曾经参与建立过一个包含1000亿个神经元的模型。他确信，我们的能力足以建立一个从解剖结构到联结方式都与真实大脑无异的网络模型，即便让一个专家来把它切开，也无法发现有任何不同。

　　理解人脑 功能第一

　　没错，那无疑将会是个极好的大脑模型，只不过是一个空缸子里的死的大脑。一个真正的活大脑可是充满了电的脉动——从沿着神经元线路传播的小规模电流，到横扫整片脑叶的大型波浪。再者，真正的大脑居于人体之中，会与周围的环境互动。如果我们的模型能把所有这些机制都包括在内，又会冒出些什么来呢？学习能力、智能，甚至意识？

　　“人们以为我想做出的神奇模型有一天将会开口说话，或者做出别的什么有趣的事来，”Markram说，“事实上，这个模型能够做什么是次要的。我们并非想尝试让机器具有类似人的行为，我们想做的只是把数据给组织起来。”

　　加拿大安大略省滑铁卢大学的神经科学家Chris Eliasmith对此表达了忧虑：“这项工程令人印象深刻，但也有可能让人产生疑惑：怎么会有人投入这么多的时间和精力，却只是为了造出一个什么功能也实现不了的东西呢。”

　　Eliasmith所走的是一条完全不同的道路，他要把功能放在第一位。去年11月，他就推出了一个叫做“Spaun”的模型，尽管只模拟了区区250万个神经元，但却显示出了行为。该模型也还是模拟了单个神经元的生理和连结方式，但是依据了我们关于大脑的架构的已有知识来组织这些神经元。它能够记忆和拷贝数列，进行简单的算术运算，还能解决基本的推理问题。甚至连它犯错的方式都与我们相像——例如，它更容易记住一个列表的最前面几项和最后面几项。

　　神经学的测试平台

　　然而做“Spaun”的目标也不是要造出一个人工的大脑。不如说它是一个神经科学的测试平台——我们可以利用它来理解大脑的工作原理。想知道区域X是否控制着功能Y？那就把它做出来看看是不是吧。如果我们把区域X敲掉，Spaun是否会变成某种特定的脑残？试试看就知道了。

　　这一类的实验如果要用人类大脑工程那样自下而上的架构来做，可就困难了。即便模型真的显示出智能或之类的属性，也很难理解清楚这些属性到底从何而来。如果你是想真正地理解大脑，然后你又对大脑做出了非常完美的模拟，那么问题来了……你通过模拟所得到的也就是一坨大脑而已，而大脑还是非常复杂。

　　除此之外，Izhikevich又指出另一问题：科技已经在许多原本人脑擅长的领域迅速赶超人脑。“比起靠自己的脑子，我在计算器上做算术可以做得更好；计算机下国际象棋更是比你强……”他说。即便有朝一日模拟的大脑已经进步到，可以完美复制人脑的一切功能，到那时其他的技术又可以把同样的功能实现得更快更好了。Izhikevich表示，到那时，“这个课题也就不再有趣”。

　　这么说来，模拟人的大脑本身并不是目标，而是实现某些目标的手段。它是将工具、专家和数据组织起来的一种方式。如Izhikevich所说，“攀登的过程才是最重要的”。■

　　（文章选自BBC 译者：kirejt）

　　By 埃德杨