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戴瓊海院士

他透露，近期有確切消息稱(chēng)，美國(guó)航空航天局在嫦娥四號(hào)無(wú)人探測(cè)器實(shí)現(xiàn)人類(lèi)首次軟著陸月球背面后，就日前中國(guó)嫦娥四號(hào)在月球取得的數(shù)據(jù)請(qǐng)求與中國(guó)合作共享。這是美國(guó)罕見(jiàn)的登門(mén)尋求合作，也是自2011年之后中美雙方在太空領(lǐng)域的首次合作，之前美國(guó)曾頒布法律，禁止未經(jīng)美國(guó)國(guó)會(huì)同意擅自與中國(guó)進(jìn)行太空項(xiàng)目合作。

中美持續(xù)了近一年的貿(mào)易對(duì)抗，終于有了不一樣的氣象，不得不說(shuō)科技的力量是如此的強(qiáng)大。我國(guó)探月科技發(fā)達(dá)，美國(guó)才提出了合作的請(qǐng)求。

由此可見(jiàn)，這個(gè)時(shí)代誰(shuí)占領(lǐng)科技制高點(diǎn)，誰(shuí)就更加強(qiáng)大。目前，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)變革的智能產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)上升到了國(guó)家戰(zhàn)略的高度。

腦科學(xué)與人工智能給人類(lèi)帶來(lái)哪些機(jī)遇和挑戰(zhàn)？目前人工智能的規(guī)模，已非常龐大。

關(guān)于大腦，人類(lèi)仍不清楚它是如何運(yùn)轉(zhuǎn)的。因?yàn)槿四X構(gòu)造非常復(fù)雜，擁有上百億的神經(jīng)元，還有分支等連接起來(lái)。而且大腦擁有兩個(gè)系統(tǒng)，一個(gè)是從腦神經(jīng)到各個(gè)器官的連接系統(tǒng)；另一個(gè)是通過(guò)免疫系統(tǒng)的再反饋系統(tǒng)。如何完全了解腦結(jié)構(gòu)、元素，是科學(xué)界一直探索的重要問(wèn)題之一。

特別是目前類(lèi)人腦已成為人工智能發(fā)展的一個(gè)很重要的方向，人工智能急需用腦科學(xué)的研發(fā)成果來(lái)建模。

人腦是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，腦神經(jīng)的連接、800多個(gè)神經(jīng)元和整個(gè)器官免疫系統(tǒng)連接，加起來(lái)超過(guò)整個(gè)光纖網(wǎng)絡(luò)的總和。

目前，人類(lèi)對(duì)于腦的困惑主要在于：首先，不了解800多個(gè)腦神經(jīng)具有什么樣的行為動(dòng)作；其次不清楚大腦結(jié)構(gòu)圖；再次，人們不了解大腦神經(jīng)元在控制人的語(yǔ)音和視覺(jué)時(shí)，有哪些神經(jīng)元在視覺(jué)或聽(tīng)覺(jué)中起了作用；最后人類(lèi)不知如何尋找神經(jīng)細(xì)胞與個(gè)體行為之間的關(guān)聯(lián)性。這四個(gè)方向是腦科學(xué)研究需長(zhǎng)期探討的問(wèn)題，并與人工智能密切相關(guān)。

對(duì)于人工智能的發(fā)展，從機(jī)器感知、機(jī)器學(xué)習(xí)到機(jī)器思維再到機(jī)器決策的轉(zhuǎn)換，腦科學(xué)起到了引導(dǎo)和推動(dòng)作用。研究腦科學(xué)，必須借助高精度的觀測(cè)儀器。

眾所周知大腦包括兩部分，結(jié)構(gòu)和功能，一個(gè)系統(tǒng)通常都是結(jié)構(gòu)決定功能。神經(jīng)系統(tǒng)中，結(jié)構(gòu)是首要的。在這里，藍(lán)色區(qū)域是光學(xué)顯微鏡，只占一塊，不能看全腦系統(tǒng)；下面是功能核磁，客觀測(cè)動(dòng)態(tài)腦區(qū)級(jí)功能活動(dòng)。了解到腦區(qū)的功能，但不能區(qū)分出邊界，腦細(xì)胞就是幾個(gè)微米大，分辨率也只能達(dá)到毫米。

目前包括加州理工、麻省理工、哈佛大學(xué)等世界上300多個(gè)團(tuán)隊(duì)都在做高科技的觀測(cè)儀器。在國(guó)際上，大視野、高分辨的觀測(cè)儀器一直是研究的焦點(diǎn)。

他強(qiáng)調(diào)：如果這樣的儀器研發(fā)成功，那么計(jì)算神經(jīng)元的模型和機(jī)器學(xué)習(xí)的模型就有可能被打通。

但目前人工智能基本都是同類(lèi)大數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，未能融入各種感知與記憶數(shù)據(jù)以及信息傳遞機(jī)制等。

他表示：他目前仍沒(méi)有找到腦信息的傳遞機(jī)制；將人工智能融入各種感知、記憶數(shù)據(jù)等，是全世界許多人工智能領(lǐng)域科學(xué)家正在苦苦探求的事情。

他的團(tuán)隊(duì)目前正通過(guò)腦觀測(cè)和腦認(rèn)知的結(jié)合來(lái)做人工智能的腦模擬，讓人工智能做到從感知到?jīng)Q策與控制，變?yōu)閺恼J(rèn)知到?jīng)Q策與控制，具有主動(dòng)性。“我們的計(jì)算攝像儀器，未能看到大腦的視覺(jué)連接行為，僅找到了它聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)的環(huán)路部分，但也不完整”。

他繼續(xù)講：“我們的計(jì)算攝像儀器，1 cm×1.2 cm的視場(chǎng)足夠大。最大特點(diǎn)是國(guó)際上同類(lèi)儀器中成像速度最快的，通量也是國(guó)際儀器中最大的。通量越多，描述時(shí)間的細(xì)節(jié)越豐富。我們的通量是5.78。2017年7月 ，我們拍到了第一張全腦的圖，腦皮層達(dá)到了100μm，是在動(dòng)態(tài)圖里截取出的?！?/p>

戴瓊海的實(shí)驗(yàn)室是國(guó)際上第一個(gè)看到在小鼠聽(tīng)音樂(lè)時(shí)全腦神經(jīng)元變化的研究組。小鼠聽(tīng)音樂(lè)時(shí)，那邊是神經(jīng)元的整個(gè)連接狀態(tài)。亞細(xì)胞級(jí)、結(jié)構(gòu)功能的統(tǒng)一，他們?cè)趪?guó)際上第一個(gè)獲得了這樣的成果。

小鼠的狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的神經(jīng)圖就是腦連接的狀態(tài)。同時(shí)還可以看到，小鼠海馬區(qū)分層神經(jīng)元的連接狀態(tài)，在這里他的團(tuán)隊(duì)找到了部分信息傳遞的這種機(jī)制方式。

這是一個(gè)毫米級(jí)的神經(jīng)元在傳遞。他希望借此能分析出它們的模型，找到它們的工作規(guī)律，為人工智能的信息傳遞機(jī)制帶來(lái)一些有用的計(jì)算方法和模型。

目前，他們計(jì)算攝像儀器的分辨率和視場(chǎng)加起來(lái)不是國(guó)際最領(lǐng)先的，但他們的通量是國(guó)際領(lǐng)先的，后面會(huì)突破400 nm，實(shí)現(xiàn)國(guó)際領(lǐng)先。目前儀器的元器件已完成，計(jì)劃在今年1月底前完成400 nm最高分辨率集成。自從他們的計(jì)算攝像儀器做出來(lái)以后，引發(fā)了不少國(guó)際學(xué)者的關(guān)注。

回想自己的研發(fā)工作，他表示：多年研發(fā)經(jīng)歷讓他深感，想要出成果，必須具有端正的科研態(tài)度和優(yōu)良的科研作風(fēng)。

他以自己實(shí)驗(yàn)室的工作人員為例，他的實(shí)驗(yàn)室研究方向發(fā)生過(guò)多次變化，從研究流媒體轉(zhuǎn)到立體視頻，之后轉(zhuǎn)到計(jì)算攝像學(xué)，最后從事于腦科學(xué)與人工智能研究。

由于實(shí)驗(yàn)室成員踏實(shí)肯干、努力進(jìn)取，所以他們?cè)趶氖碌拿總€(gè)研究方向上都取得了突出成果：他們的立體視頻重構(gòu)及顯示技術(shù)，獲2012年國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)；新一代立體視覺(jué)關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化，獲2016年國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)；團(tuán)隊(duì)研發(fā)成功了世界上最大視場(chǎng)的高速高分辨光學(xué)顯微鏡等科研成果。

他認(rèn)為，搞科研的人，只要耐得住寂寞，不計(jì)個(gè)人得失，勇于追求探索，就一定能夠成功。

在談及實(shí)驗(yàn)室同學(xué)如何成長(zhǎng)時(shí)，他表示：當(dāng)靈感突現(xiàn)時(shí)，一定立刻抓住。自己曾在凌晨4點(diǎn)時(shí)突然產(chǎn)生一個(gè)好想法，就立刻把它發(fā)到工作群里與大家討論，第二天就與相關(guān)人員探討自己想法可行性，后來(lái)因此獲得了很多的收獲。

“研究者要么能做出別人想不到的；要么做出別人做不到的事；要么將一種研究做到極致。當(dāng)然，還要低調(diào)做人，扎實(shí)做事。做研究要頂天立地、嚴(yán)謹(jǐn)負(fù)責(zé)、一定不能學(xué)術(shù)不端?！边@是他一直信奉的。

對(duì)于自己熱愛(ài)的人工智能領(lǐng)域，他對(duì)人工智能的未來(lái)發(fā)展有著深刻、獨(dú)到的見(jiàn)解。

關(guān)于人工智能，他認(rèn)為未來(lái)可能朝著三個(gè)方向發(fā)展：第一，生命不斷發(fā)生變化，生命已經(jīng)進(jìn)化到現(xiàn)在的人工智能階段，隨著材料科學(xué)的發(fā)展，未來(lái)生命會(huì)發(fā)生新的形態(tài)、業(yè)態(tài)的變化，例如人造器官，人工智能和人的器官已經(jīng)在一起了，真正實(shí)現(xiàn)了一個(gè)主動(dòng)式的人工智能。

第二，目前有團(tuán)隊(duì)正在求證“意識(shí)”是否能夠存儲(chǔ)，這也是時(shí)下的熱點(diǎn)問(wèn)題。

第三個(gè)方向是光電計(jì)算?，F(xiàn)在的電子計(jì)算機(jī)基于硅級(jí)的納米，量子計(jì)算離我們已經(jīng)不遠(yuǎn)了。

將光子器件和硅基集成在一起，這樣的計(jì)算機(jī)對(duì)人工智能的發(fā)展產(chǎn)生了非常大的作用。

當(dāng)下復(fù)雜的算法使研究者很多工作難以推進(jìn)。能用好光電計(jì)算，可以引領(lǐng)新一代摩爾定律的產(chǎn)生。光電計(jì)算一旦產(chǎn)生，存儲(chǔ)、計(jì)算一體化將變?yōu)槠っ准?jí)的工作?，F(xiàn)在是納米級(jí)的，等到了皮米級(jí)的工作，就可以帶來(lái)新的摩爾定律的發(fā)生。