面向未来的中国科学院脑科学与类脑智能研究——强化基础研究,推进深度融合

脑科学与类脑智能技术相互借鉴、相互融合代表了未来脑科学与类脑智能研究的新趋势。中科院在脑科学研究上具有深厚积累和特色优势,率先启动了"脑功能联结图谱"战略性先导科技专项(B类),选择感知觉、学习记忆等几种重要大脑功能,绘制其神经环路图谱,解析其信息处理加工规律;率先在脑科学和智能技术两大领域进行实质性融合,在先导专项中扩充了类脑智能研究内容,成立了中科院脑科学与智能技术卓越创新中心,全面推进脑科学与类脑智能研究深度融合,为我国智能产业的发展提供科技引领与支撑。在分析国际脑科学与类脑智能发展态势的基础上,文章阐述了中科院在脑科学与类脑智能研究方面的部署,提出了进一步加强脑科学与智能技术融合的举措与建议。     

智能时代的脑科学与类脑智能研究

以智能科技为核心技术、智能算力为生产力的智能时代再次把脑科学推向世界科学与技术前沿。脑科学是研究人、动物和机器的认知与智能的本质和规律的科学。对神经系统结构和功能联结规律进行全面解析将最终绘制成脑功能联结图谱,近10多年来神经科学研究致力于系统性地解析神经系统的神经元类型和神经结构连接,在单细胞转录组分析、神经网络结构示踪等技术推动下取得了阶段性进展。解析人类大脑这一最为复杂的信息和智能系统,会启迪类脑智能理论和类脑智能技术,即脑科学/神经科学启发的智能理论和技术。在智能时代,脑科学研究的多学科交叉研究范式促使脑机接口、类脑智能计算等类脑智能研究领域加入脑科学。脑机接口的神经解码和编码技术为绘制人脑功能神经网络图谱提供了重要的功能研究技术和方法,并且可探索在脑疾病临床诊治上的应用。类脑计算正成为脑科学研究的一种新范式,借鉴脑处理信息和学习的基本原理发展高能效、高速和智能的新型类脑计算系统,利用发展的类脑计算系统可以加速发展脑模拟和数字大脑,促进理解大脑运行机制和治疗脑疾病,发展数字脑科学和脑医学。新近出现的脉冲神经网络智能处理器为构建大规模类脑智能计算系统奠定了基础,未来类脑超级算力极可能超过人类大脑算力,影响智能科技变革和人类社会发展。     

山东省脑科学与类脑科学发展战略研究

近年来,脑科学与类脑科学研究是全球科学技术发展的战略制高点之一。部分国家早已开展脑计划的战略布局,国内的脑科学研究亦逐渐形成北京、上海两大中心,广东、江苏位列第二梯队,经济发达地区脑科学与类脑研究机构分布密集的发展格局。本文通过综述国内外脑科学和类脑科学研究现状,对山东省目前在脑科学和类脑科学领域存在的问题进行分析,最后借鉴国内外研究的先进经验,对山东省脑科学和类脑科学的发展研究提出对策建议。     

脑功能联结图谱与类脑智能研究

人类大脑是自然界通过漫长进化而产生的最精细、最复杂、最优美和最成功的器官,脑科学是研究人、动物和机器的认知与智能的本质与规律的科学。智力的本质、创造性的来源以及理性、记性、忘性、个性、人性和决策机制等都是脑科学的核心问题,对这些问题的理解将是有效预测、干预和推迟脑衰老,并创造出具有自我学习能力的人工智能系统的科学基础。脑科学研究将拓展人类对自然和自身的认识,它对人类的知识创新、健康和幸福以及信息科学与人工智能、文化科学、社会科学、教育学、语言学等都将产生极大的辐射作用,对人类社会的进步和经济发展有深远的影响。对脑功能的破译需要在多个层次上解析脑网络系统的联结方式与规则,最终得到脑网络结构及其功能的“线路设计图”,这是脑科学的战略制高点。为了探讨脑网络图谱这一重大问题,中科院于2012年启动了战略性先导科技专项（B类）“脑功能联结图谱计划”（简称“脑功能图谱”）。2015年,在中科院的统筹部署下,将类脑智能研究领域加入该专项,扩充后的专项更名为“脑功能联结图谱与类脑智能研究”,在国际上首次实现了脑科学与智能技术领域的实质性融合,为脑智科学的发展和中国脑计划的启动打下了坚实基础。     

类脑智能研究现状与发展思考

近年来人工智能研究的许多重要进展反映了一个趋势:来自脑科学的启发,即使是局部的借鉴都能够有效地提升现有人工智能模型与系统的智能水平。然而,想要真正逼近乃至超越人类水平的人工智能,还需要对脑信息处理机制更为深入的研究和借鉴。类脑智能研究的目标就是通过借鉴脑神经结构及信息处理机制,实现机制类脑、行为类人的下一代人工智能系统。文章从受脑启发的新一代人工神经网络、基于记忆、注意和推理的认知功能模型、基于生物脉冲神经网络的多脑区协同认知计算模型等角度,并结合研究团队在类脑智能领域的研究进展,论述类脑智能的研究进展、发展方向和对未来发展的思考。     

类脑计算芯片与类脑智能机器人发展现状与思考

类脑智能是以计算建模为手段,受脑神经和人类认知行为机制启发,并通过软硬件协同实现的机器智能。类脑器件以及类脑机器人分别作为类脑智能研究的重要内容,其在类脑研究领域受到国内外学者的广泛关注。文章首先分析了类脑器件与计算系统中的类脑芯片和类脑机器人的发展现状和应用前景,重点探讨了类脑芯片在模拟人脑神经元模型和认知计算方面,以及类脑机器人在感知控制和智能生长方面的研究内容。然后,文章介绍了在中科院先导专项支持下,我国在这一方面的初步研究进展以及未来发展方向。最后,针对现有研究中遇到的问题,文章对类脑计算芯片与类脑智能机器人的进一步研究提出了建议,并指出未来研究在仿人运动模型、类人神经运动控制、人机协同的智能机器人控制等方面有望取得重大突破。     

“脑功能联结图谱与类脑智能研究”先导专项研究进展和展望

对大脑的认知是人类认识自然和自身的终极挑战,脑科学研究的核心是理解脑功能的结构及物质基础。中科院在2012年启动了战略性先导科技专项(B类)"脑功能联结图谱计划"(Mapping Brain Functional Connections;简称:脑联接图谱;MBFC,2012—2020),目标是对特定脑功能的神经联结通路和网络结构的解析及模拟。专项代表了脑科学研究的战略制高点,对揭示脑的工作原理、推动智能科学技术进步、增进人类身心健康等方面都具有十分重要的意义。专项设立以来,在感知觉神经环路发育和功能、视觉与本能恐惧行为的神经环路机制、情绪的神经环路编码机制、成瘾和抑郁症等脑疾病机理、意识的神经基础、基因编译技术及脑疾病的非人灵长类模型、神经元分类和功能分析技术及其应用、神经环路双色钙成像方法、神经环路结构与功能研究工具开发、深度神经网络芯片研制,以及资源库与平台建设等方面取得了一系列重要的科学发现和技术研发进展。我们将进一步按照专项十年规划,开展脑认知科学、类脑人工智能技术、脑疾病早期诊断及干预3个前沿领域的科学研究,以及相关新技术研发和脑科技资源库建设,发挥中科院在脑与认知基础研究和技术研发等领域的引领作用。     

脑重大疾病的机理和诊治

脑疾病是我国乃至全球人口健康领域正面临的重大挑战。尽快部署脑疾病研究的中长期战略具有重大意义,将显著提升我国在该领域的国际竞争力,促进相关学科的发展以及新技术和新治疗途径的开发,实现脑疾病的精准医疗。脑疾病的研究正在从分子细胞机理、介观网络机制、生物标记物与分子分型、影像诊断和治疗策略研发等多个层面推进,其中介观网络研究是当前脑科学研究的新焦点,将填补分子细胞机理和宏观疾病症状之间的鸿沟。基于脑疾病的复杂性,非人灵长类动物可能是研究人类脑疾病的最优模型,我国在该领域具有明显优势;而脑疾病的早期诊断和早期干预是脑疾病治疗的关键,我国有丰富的临床资源库,亟需建立国际规范化、全国统一化的采样、处理、分析标准和共享的规则。此外,单细胞和单分子技术是微观研究的新趋势,也是精准医疗的关键技术,在解析复杂脑疾病机理方面具有重要的价值。     

脑科学和类脑研究领域科技项目布局优化探讨

通过分析2011—2020年广州市2万余个科技项目的管理数据,对脑科学和类脑研究领域可能产生突破的细分研究方向、技术路线、应关注的问题进行讨论,探讨广州市脑科学和类脑研究领域的科技项目布局优化策略.     

展望智能科学

智能科学研究智能的基本理论和实现技术，是由脑科学、认知科学、人工智能等学科构成的交叉学科。脑科学从分子水年、细胞水平、行为水平研究人脑智能机理，建立脑模型，揭示人脑的本质。认知科学是研究人类感知、学习、记忆，思维，意识等人脑心智活动过程的科学。人工智能研究用人工的方法和技术，模仿，延伸和扩展人的智能，实现机器智能。三门学     

我国海洋科技创新能力与海洋经济发展的协调性分析

运用层次分析、综合指数法对我国沿海地区海洋科技创新能力和海洋经济发展进行了评价,运用协调度模型对海洋科技创新能力与海洋经济发展的协调度进行了度量.结果表明:(1)近五年两系统间协调度平稳,无显著变化;协调度大于协调发展度,协调发展度呈下降趋势,整体协同效应有待加强;(2)沿海地区省际协调发展度差异明显,多数为海洋科技滞...     

综合集成研讨厅的研究现状及AI时代发展机遇

综合集成研讨厅是钱学森系统科学理论的重要代表和思想结晶,在系统科学和系统工程领域曾得到广泛的研究推广和应用。但近年来,随着计算机科学以及信息技术研究的迅速发展,综合集成研讨厅的研究热度却有所降温,引起了这一“传统”系统科学思想是否过时的思考。基于此,本文首先梳理了综合集成研讨厅的基本理论,分析了其在应用过程中存在的问题,然后重点总结分析了其近年来的研究趋势和现状。在此基础上,深入讨论了综合集成研讨厅与大数据技术、知识管理、人工智能等新兴技术相结合的发展机遇,探索了智能技术支撑下综合集成研讨厅在战略评估领域的应用前景,为系统科学领域的方法理论创新提供一定的借鉴和参考。     

互联网科技发展新趋势及对金融发展的影响分析和对策研究

近年来由于互联网创新的推动,互联网在中国经济中扮演越来越重要的角色,随着携号转网和5G牌照发放等新举措推出,中国移动互联网将会迎来跨越式发展,也会对金融发展产生更深远的影响。在这个背景下,本文对互联网技术发展趋势进行了研判,分析了互联网技术对金融发展的影响,为了分析互联网后发地区如何缩小与发达城市的差距,本文调研了常州市互联网科技与金融耦合发展情况,分析了该地区的金融发展存在的问题,并根据调研情况给出了促进科技金融发展的具有可操作性的对策建议。     

四川省农业科技创新发展的金融支持现状与模式探析

农业科技创新与金融支持的有机结合是解决“三农”问题的重要手段。四川是农业大省，近年来农业科技发展较快，融资需求呈增长趋势，区域金融对四川农业科技创新的支持力度不断加大，但依然存在金融支持不足，投入结构有待调整；市场融资不活跃，供需关系失衡；风险分担机制不健全等问题。因此，针对四川农业科技创新金融支持发展的现状和问题，提出相关对策建议，探析四川农业科技创新金融支持发展模式，即：“政策投入引导+金融机构联盟”多元化主体投入模式；“政府+担保+保险+政策+金融机构”全方位风险保障模式；“金融工具+服务+平台+多重融资”一体化灵活资本市场模式。     

美国脑计划组织实施体制机制和管理特点研究

系统梳理美国脑计划的决策部署、组织架构和主要管理机制等情况，以期为相关领域国家重大科技项目的组织实施提供参考和借鉴。     

农业科技资源配置能力区域差异分析及驱动因子分解

农业科技资源配置公平性对提高农业科技资源配置能力至关重要。文章利用Dagum分解的基尼系数分析中国农业科技资源配置能力的区域差异,并对其驱动因子进行分解。研究发现,中国农业科技资源配置能力差异明显,仅14个省市区农业科技资源配置能力不断提升;东北与西北2区农业科技资源配置能力总体呈下降趋势,华北、华东、中南、及西南4区则呈上升趋势。中国农业科技资源配置能力总体差距呈波动上升的趋势,且具有"波动上升"、"波动下降"及"稳定上升"的阶段特征。区域内(间)农业科技资源配置能力差异明显,且中国农业科技资源配置能力的差距主要来自于区域间的差异。     

大脑与手：从工业革命论科学与技术的关系

以瓦特发明蒸汽机为例,探讨科学和技术的紧密关系,并对工业革命的技术革命进行图示分析,认为工业革命的技术构成是加工机械、动力机械和应用机械,而科学家和工匠在这些方面是相辅相成的。指出中国在工业上的落后既有技术上的也有观念上的原因,在对人手进化分析的基础上,提出科学与技术的关系是"脑"与"手"的关系,二者对于人类发展缺一不可。     

科技外交的新发展与中国的战略对策

近几年,科技外交出现新的发展趋势,其背后的动力是全球化发展的挑战、国际关系的变化、科学技术自身发展的需要以及全球公民社会的兴起。美、英、日等发达国家把科技外交纳入国家战略之中,并采取措施促进科技外交。面对科技外交的新发展趋势,中国应该做战略上的谋划,并采取积极的措施,促进科学技术的发展,并使科学技术在国家外交事业中发挥充分的作用。