十年一夢，歐洲“腦計劃”或終敗北

非田

2009年，瑞士神經科學家亨利·馬克拉姆（Henry Markram）意氣風發，面對全世界關注的目光，他高調宣布，依托于科技的進步，模擬人類大腦不再遙不可及。

4年后，歐盟正式啟動了人腦計劃（Human Brain Project，簡稱“HBP”），宣布要用超級計算機技術模擬大腦功能，進而實現超級人工智能，追趕在AI等先進科研領域與美國的差距。

在十年時間里，先后有19個國家超500位頂尖科學家參與到項目中，發表了2500多篇論文，歐洲也為之投入了6億歐元以上（約合人民幣47億元）的資金，卻遠遠未能達成當初設下的目標。

十年之期已到，今年9月以后，歐盟將不再為HBP投入資金。在沒能找到新的資助方，也無法維持收支平衡的情況下，曾經承載著無數人希望的HBP，最終或許只能黯然收場，徒留一聲又一聲嘆息。

按照他的推算，這樣的算力僅足以模擬蠕蟲的腦。

瑞士神經科學家亨利·馬克拉姆

從鼠腦到人腦

1981年，哲學家普特南提出了一個假想：假如一個人的腦部被切除下來，放在足以維持其存活的營養液中，并用計算機連接腦的神經末梢，那這個人是否覺得一切如常呢？如此天馬行空的假想，成為了《黑客帝國》《源代碼》《盜夢空間》等電影的創作靈感。

隨著計算機技術逐漸普及，如普特南般，對把大腦與電腦聯系到一起的學者不在少數，馬克拉姆就是如此。早在1994年，馬克拉姆還是德國海德堡馬克斯·普朗克醫學研究所一名博士后研究員時，他就曾測量出老鼠大腦兩個神經元之間電信號的強度，直觀展示了突觸被加強和削弱的過程。從此，研究和模擬大腦如何學習有了可能。

如此領先的成績，讓以色列魏茨曼科學研究所向他拋來了橄欖枝。1998年，他就成功晉升教授，并成為該領域最受尊敬的研究者之一。他的研究思路也變得更為“大膽”，希望直接用電腦模擬出大腦。

在馬克拉姆看來，神經科學領域已經積累的數據豐富卻零散，對全腦維度缺乏足夠認知。他認為，如果不能認識腦的工作機制，就不能正確認識腦的病理，及開發相應的治療手段和藥物，用機器來實現人的智能更是天方夜譚。

因此，馬克拉姆主張通過超級計算機，把所有已知的腦數據和知識整合到一個腦模型中，從而建立有生物學真實性的哺乳類動物腦模型。這項研究被稱為“藍腦計劃”，為日后HBP的開展打下了一定基礎。

與HBP將目光瞄準人腦不同，于2005年啟動的藍腦計劃，想構建的只是鼠腦模型，IBM公司為之提供了一臺名為“藍色基因”的超級計算機作為支持。

馬克拉姆表示：“現在是時候開始吸收過去一個世紀積累的大量數據，建立生物學上準確的大腦模型，以幫助我們理解大腦功能和功能障礙。”

電影《黑客帝國》劇照

“歐洲大腦研究獎”得主彼得·達揚

可當真正投入操作時，工作的難度還是讓馬克拉姆感到十分驚訝。多年以后他在接受《IEEE頻譜》專訪時表示，模擬小鼠的大腦，需要“澤”（zetta，即1021）次運算規模的算力，模擬人類大腦預計需要“堯”（yotta，即1024）次運算規模的算力。

與之相對的是，人類在2010年代，才開始掌握千萬億（1015）次超算—按照他的推算，這樣的算力僅足以模擬蠕蟲的腦。

在經歷了一次次挫敗后，時間來到2009年，藍腦計劃在大鼠全腦模型、神經編碼上都未出現明顯突破，以至于馬克拉姆一度懷疑起了用超算模擬人腦的可能。

他在藍腦計劃網站中的問答處寫道：“因為腦內的每個分子就是一臺功能強大的計算機，而我們得仿真以萬億計的分子的結構、功能，以及其相互作用所遵循的全部規律，以目前和可預見未來的計算機技術而論，還不大可能仿真一個精確到細胞和突觸層次的哺乳動物腦。”

搶先下注

依然是在2009年7月，就當全世界都以為藍腦計劃將以失敗告終時，馬克拉姆卻在一次TED演講中宣布，希望模擬人腦的86億個神經元和100萬億個突觸，于是就有了文章開頭的那一幕。

與此同時，馬克拉姆將他在藍腦計劃網站問答中，關于模擬人腦的消極回復全部刪除，并在年底接受《發現》雜志采訪時稱，從技術層面而言，有望在10年內建立起人腦模型，但當下最大的阻力是經費不足。

短短幾個月里，馬克拉姆對于人腦研究的態度突然有了180°的變化，沒人知道產生這種變化的原因所在，但如此割裂的態度，也為后來的HBP的混亂埋下伏筆。

經過數年的努力，馬克拉姆最終說服了歐盟，在2013年正式啟動了HBP，并擔任項目負責人。

按照《自然》雜志的報道，HBP旨在開發一個綜合大量大腦相關研究的基礎設施平臺，可供科學家研究和模擬大腦功能，更好地了解相關疾病與治療方案。各方將撥出10億歐元（約合人民幣78.7億元）的資金，在10年里分4個階段發放。

2013年，時任美國總統奧巴馬提出了大腦活動圖譜計劃

人類腦計劃（HBP）使用多種方法分析神經元連接，精確度最高達納米級

腦科學領域有著大量現代科學未曾踏足的處女地。

其中，2013年至2017年為啟動階段，其目的是設計開發神經信息學、腦仿真、高性能計算、仿神經結構工程、神經機器人和醫學信息學等6個專注于不同研究領域的信息平臺，科學家將收集到的數據導入相關平臺中。

而第一個核心階段則是2016年至2018年，將在平臺的基礎上，開始研究人類大腦區域的詳細數字模型，將人類大腦與其他物種的大腦進行比較研究，并開發大腦疾病模型。

2018年至2020年為項目的第二核心階段。研究人員將上述平臺與信息整合進一個包含多方面數據和功能的數據庫EBRAINS。在2020年至2023年的第三核心階段，研究者將在EBRAINS的基礎上，結合超算技術，完成對人腦運行的具體模擬。

截至今年8月，該項目共獲得6.07億歐元的資金。如今，一些媒體將HBP失敗的原因，歸咎為歐盟押注馬克拉姆上顯得過于倉促，但如果代入當年的視角，會發現，歐盟的選擇絕不是一時興起。

剛進入2010年代，全球各國在腦科學領域展開了激烈的競爭與合作，就在歐盟在2013年1月剛通過了對HBP的資助方案后，時任美國總統奧巴馬就提出了大腦活動圖譜計劃（Brain Activity Map Project），計劃用10年時間和30億美元（約合人民幣220億元）的資金，盡可能繪制出完整的大腦活動地圖；而中日韓等國在不久后也提出了各自的腦科學計劃。

這也就意味著，即便歐盟不出手，作為頂尖科學家的馬克拉姆，也很大概率能得到來自其他方面的資助。

理論缺失，目的不明

轟轟烈烈啟動后，HBP很快就遭遇到了反對的聲音。

腦部尤其是人腦，是宇宙中已知最復雜、最神秘的結構之一。腦科學領域有著大量現代科學未曾踏足的處女地，使得HBP缺乏足夠的基本理論框架支撐，而這也被認為是其失敗的原因之一。

《科學美國人》雜志稱，2014年起，就有不少科學類媒體用諸如“腦霧”“腦損傷”等來挖苦HBP的進度。

倫敦大學學院教授、神經科學界諾貝爾獎—“歐洲大腦研究獎”得主彼得·達揚（Peter Dayan）表示，神經科學的基礎研究還有大量空白，大談仿真人腦，無疑為時過早，而對仿真大腦的追逐，壓榨的恰恰是那些本該屬于神經科學的經費。

與達揚持類似觀點的還有霍華德·休斯醫學研究所研究員羅蘭·朗格。在他看來，學界連神經系統只有302個神經元的蠕蟲大腦，都未能研究透徹，模擬人類大腦無疑是一種奢望。

2018年，藍腦計劃發布了小鼠大腦每個細胞的數字3D圖譜

《自然》雜志認為，HBP在歐洲的神經科學家間，劃出了一道巨大裂痕。2014年，一封由150多名科學家聯名的抗議信，被提交到歐盟委員會的案前，這些科學家認為HBP管理不善，對HBP的未來缺乏信心，要求歐盟在第二輪資助開始前重新評估這一項目。

歐盟隨即成立了一個由27名獨立專家組成的委員會，對HBP進行評估。除了2人最終棄權外，其余25人支持了反對者的全部觀點。2015年，HBP董事會投票解散原本由馬克拉姆等三人組成的執行委員會，更大規模的董事會接管了HBP。風波過后，項目依然沒有更多的進展。

除了理論基礎的缺失外，沒有具體研究目標，也是HBP屢遭詬病的原因之一。《大西洋》的報道指出，HBP并沒有試圖解決任何特定的研究問題，也沒有測試關于大腦如何工作的特定假設，就像是為了模擬而模擬。“HBP把一個根本不存在的問題復雜化……大腦注定是與其他事物相關，一個‘缸中之腦，又能告訴我們一個怎樣的答案呢？”

對仿真大腦的追逐，壓榨的恰恰是那些本該屬于神經科學的經費。

失之東隅，收之桑榆。如今，歐盟委員會將對HBP進行審查，這一項目究竟將何去何從，最終結果預計將在明年1月公布。

而作為HBP“前身”的藍腦計劃，卻取得了一定的成績：其于2018年發布了小鼠大腦每個細胞的數字3D圖譜，填補了相關領域的空白。今年，藍腦計劃更新了一個包含更多神經元類型的版本，圖譜相關的數據、算法、軟件等，都向科研領域公開。

作為神經科學領域的學者，復旦大學生命科學學院退休教授顧凡及相當關注HBP，曾多次撰文科普HBP。他在2015年HBP換帥后，曾如此評價：“HBP已獲得批準并執行了一年半，煮成了一大鍋‘夾生飯，想要一切推倒重來，再由其他人來把這鍋飯煮得噴香可口，這即便不是不可能的，也會十分困難；而如果一切維持原狀，則由于原計劃先天具有致命弱點，后天又造成歐洲科學家的嚴重分裂，將難逃失敗命運。”

如今看來，竟似一語成讖。

責任編輯吳陽煜 wyy@nfcmag.com