有钱有大计划,就能做出基础科学突破性成果吗?_网赚小游戏

2019-08-20 09:2318:37:17 发表评论

2019自行守业名目在都会交通拥挤不胜,灵活车尾气排放减轻污染的今日,自行车作为一种轻便轻盈、患上当个人出行的交通方法,早已经以迅雷不迭掩耳之势嵌入到咱们的生存当中。也越来越在都会筹划中受到重视。

在哥本哈根、布鲁塞尔以及蒙特利尔都有分部的城市筹划咨询公司Copenhagenize Design Company,从2011年末尾,每一两年宣布一次Copenhagenize Index,试图以综合而片面的角度分析摆列地球上最自行车友爱的城市。

在2019新宣布的指数中,Copenhagenize经过14个参数的评分系统,评估了来自环球差别角落的高出115个自行车分担率高出2%的城市,摆列出其中的前20名。

其中一些值患上关注的走光包罗:

● 丹麦国都哥本哈根、荷兰国都阿姆斯特丹以及荷兰城市乌特勒支成为这次2019年的前三名,与2017年指数的排名根本类似:哥本哈根对于峙第一位的地位,阿姆斯特丹与乌特勒支则排名对于调;

● 上榜的20个城市中,来自亚洲的只要两个城市:东京和台北;来自北美地区的也只要两个城市:蒙特利尔与温哥华;

● 德国城市不来梅、哥伦比亚首都波哥年夜、台北、和温哥华,这次都是第一次上榜;

● 14个评分参考参数包罗Streetscape Parameters街道参数、Culture Parameters文化参数、Ambition Parameters城市决心参数。

街道参数中包括自行车底子办法、自行车办法和交通舒缓3个参数;

文化参数包括性别比例、自行车分担率(指城市居民出行方法当挑选自行车交通的出行量占总出行量的比率)、自行车分担率在十年间的增加、平安系数、年夜众对自行车的认知和载货自行车6个参数;

城市决心参数包括建议、政治、同享单车和城市规划四个参数。

在这一共13个参数之外,另有一个bonus参数,指向能否有明显的主动或者结果。

01

COPENHAGEN

哥本哈根

哥本哈根连续引领自行车友爱城市列表,一直不断带给人惊喜,而这能够处置变日骑着车穿过Queen Louises Bridge大桥的41900名骑行者们那边得到印证。环绕着碳排放中立这个目标,哥本哈根一直在衡量自行车交通历久不衰的服从,以可连续的投资和无可比较的数据,当之有愧得到今年的第一。

在这个城市的自行车发展程度上,数据便是话语权:62%的城市居民都以自行车为下班或者上学的代步东西;哥本哈根人每一天加起来骑行到达144万公里;4个建好或在建的自行车大桥;新修的自行车友好地区高速公路达167公里;更不用说在2018年的市政推举中,那些政纲还在以汽车为底子的党派,基础没有机遇。而在过去的十年里,哥本哈根不停在一步一步拼接其自行车地图,用12座新修的自行车和行人友好的大桥毗邻这座城市。

自行车未然成为哥本哈根的重要通勤东西,不论人们能否为了健康,大约是否为了缓解交通压力、氛围污染和二氧化碳排放。而对付市当局来说,下一步,便是让人们继承冲破自行车服从的迷思,即使是休闲观光,也能够实行选用自行车和大众交通工具。

02

AMSTERDAM

阿姆斯特丹

阿姆斯特丹终究末尾办理大少数城市梦寐以求具备的那些题目——为这个城市众多的自行车利用者发明更多的空间,来提拔他们的舒服宁静安。

自上一次指数发布以来,阿姆斯特丹已经推出一个野心勃勃的新自行车2022年计划,针对点就是改进自行车停放和现有自行车基础设施,为这城市日渐增加的居民供给更健全的门路。其中就包括在高峰时段减轻自行车压力的办法,如拓宽现有自行车道来增加通畅容量、建自行车慢驶街道、从头计划紧张十字路口等等。

而到了2025年,这个城市将从市中心地区撤失落超11000个停车位,取而代之的则是自行车停车位、树木和更优良的行人步道。更紧张的是,阿姆斯特丹终究开始抑制电动车在市中心自行车道通畅,这个让当地自行车利用者担忧多年的顾虑,终于得到了当局的办理。

03

UTRECHT

乌特勒支

荷兰城市乌特勒支在很多年前就曾经经明白了这个道理:将火车和自行车有效地连合起来,才是塞满汽车之外,发展城市的最佳计谋。

与荷兰很多城市类似,乌特勒支受益于全国一流的骑行基础设施、高自行车分担率、便利快速的综合运输和百般百般的骑行者,但真正让这个城市在此次研究中崭露头角的还是其立异主动和政治决心。这个发展中的城市,自行车分担率的明显提高是创立在汽车所带来的结果之上的,政客们也用尽满身解数来宣扬自行车代步的价格,优先自行车而非汽车,盼望能够在2030年自行车通勤能够增长一倍。翰墨也正在化为举措,包括投放批示交通标识,为e-bike留出“快速通道”,以及扩大停放空间等等。

04

ANTWERP

安特卫普

在过去的两年间,比利时港口城市安特卫普不负众望地强化其自行车友好城市的下风,由大众建议、专家意见和政府举措所构成的铁三角,持续地鞭笞着这个城市向前发展。

基于对舒服度和便利性需要的明白,政府能够有效地回应大众需要,最近的Bicycle Plan自行车计划便专一在提拔和加强自行车道收集,比如改进十字路口、交通灯操持,以及把局部街道的限速都降到30千米/小时。为了加强通勤,安特卫普在火车站也增长了自行车停放区域,而且正在延长自行车友好的高速公路。正是因为这些办法,安特卫普的自行车分担率也从2014年的29%,回升至客岁的33%,其中有很多都是女性骑行者。

05

STRASBOURG

斯特拉斯堡

斯特拉斯堡不停以来都被觉得是法国抢先的自行车城市。尽管此外法国城市也在有样学样,但斯特拉斯堡之所以能够对峙前线,就因为它不但仅发奋于创立一其中心化的城市骑行收集而已。

这座城市新晋的自行车计划堪称野心勃勃,其中就包括了倡导人们挑选骑行、将现有网络变得当代化、将Vélostras骑行高速公路扩大到周边市区、而且试水载货自行车的大约性。

新计划的实行来自于强大的群众基础——16%确当地人都会选择自行车下班,其中近对折是女性。在这个城市里,公事员们、物流公司和平凡是民众使用如载货单车多么的工具来处理惩罚日常事件,已不是甚么奇怪事。

06

BORDEAUX

波尔多

依靠其低落的立异热忱,和始终在城市规划中把自行车放在重腹地位的决心,法国城市波尔多在此次排行榜中保持了其第六的高水准。

在过去的两年间,这座城市经过抑制汽车通行年月悠久的“pont de pierre”大桥,使得这条通道的自行车交通增加了20%,也成为了更得当步辇儿和骑行的中央。政府微弱的政治决心,持续缩减汽车空间为可持续交通让路的举措,都使得波尔多成为在值得继承关注的法国城市。

07

OSLO

奥斯陆

奥斯陆一直以来都是全国电动汽车方面的重要城市,而直到近年,它才真正开始严厉的自行车相干计划。过去的四年内,这个挪威首都城市一直在大步跃进,也用气力证明给世界,多少年里获得的成绩也可所以很丰富的。

作为近年发展迅猛的新兴自行车城市,奥斯陆在2017年挤进了排行榜前20,今年又升至第7位,也给局部的,特别是那些宣称因为丘陵或降雪多而倒霉于自行车交通发展的城市,作出了典范。

08

PARIS

巴黎

在通过公车+自行车的组合补充城市交通网络缺失的多少年后,巴黎终于进入形态,开始制作特地的自行车道,其中就包括了闻名的喷鼻榭丽舍小道。新的变化以及势头也使得巴黎一跃提高了五个位子。

对街道实验当代化举措有些工夫可真是艰巨的战役,巴黎近来的发展也明示着咱们,政客必要在淘汰汽车空间、鞭笞城市自行车友好方面,保持刚强不移立场。

09

VIENNA

维也纳

维也纳有着成为可持续交通抢先城市的宏大后劲,假如它最终能够将自行车基础设施和大众交通系统很好交融起来的话。固然城市在街道自行车基础设施方面的投资,只能说比力谦虚,但它还是依靠其创新性和建立性的雷同决心和政策,崭露头角。

10

HELSINKI

赫尔辛基

赫尔辛基是一个十分重视计划价格的城市,但在设计更优化交通方面,却略有些迟钝。而如今,它终于也赶上了大趋势,报告着这个世界,即使有着寒冷的冬季,你也可以制作一个自行车友好城市。

发奋成为世界有着最佳的可持续交通的少数市之一,赫尔辛基盼望能够在2020年将城市的自行车分担率提升至15%。在如今11%以及使用者性别均匀的环境下,它几乎在一步一个脚印行踪地,走向北欧自行车交通发展的领袖地位。

11

BREMEN

不来梅

妥当的发展步调,野心勃勃的自行车名目,不来梅不知不觉在德国这个自行车高潮显著提升的国家里,把此外城市甩在了背面。不内在政治上,它仍旧在与灵活车产业的紧紧操纵努力让步中。

12

BOGOTÁ

波哥大

尽管另有很多艰巨险阻必要克服,但哥伦比亚首都始终有着宏伟的城市愿景。固然离成为世界领先的自行车城市还有一段间隔,但至少现在,它曾经经通过本身的自行车基础设施,以及城市骑行的安全性,跨越了众多南美多数市。

13

BARCELONA

巴塞罗那

尽管有着不断扩大的自行车道、交通舒缓计谋以及城市公共自行车供给,这个地中海城市,仍旧在努力跟上宏大的市民需求,最近的“Urban Mobility Plan”城镇出行计划即是很好的印证。这个计划希望能够在今年末,自行车网络比拟于2015年的116公里,增长一倍至308公里,目标是89%的居民都能享受在300米的范畴内就有响应自行车道。当政府能够想到这些举措与目标,就已经空虚阐明其对付自行车作为一项正式、受承认的交通工具的重视程度。

同时,城市中的同享单车系统也在持续扩大升级,并且不断在实验更加坚固和高效的自行车型号。

14

LJUBLJANA

卢布尔雅那

尽管是今年上榜城市中面积最小的,斯洛文尼亚首都卢布尔雅那却有着13%的自行车分担率,差别年龄层和职业的人们在这里享受着自行车出行的爱好,自行车也早已成为支流交通方式。同时,这里也有不少的城市计划在助力着自行车交通的发展,不管是“Sustainable Energy Action Plan(可持续能源行动计划)”还是“Electromobility Strategy(电动出行策略)”。卢布尔雅那十分重视自行车这项交通工具,并且将其视为城市健康发展不可或缺的因素。

15

BERLIN

柏林

2018的自行车计划,对德国首都柏林来说黑白常重要的一步。这个计划里,决心要增加十万个新的自行车停车位,扩展自行车高速路的网络,以及在骨干道旁建造两米宽的、不受拦截的自行车道。载货自行车愈发成为街道上微弱的景物,而正如奥斯陆和维也纳同样,柏林也在倡导载货单车这个选项,供给至多三分之一的费用补贴。

16

TOKYO

东京

东京一直以来都是骑行者最爱的城市之一,不是因为它的基础设施,也不是因为民间对自行车的撑持,而是因为这里的人。在这个世界大都市里,每天都有众多的人们,在本身的Mamachari适用型自行车上载着孩子和物品,去商店,去学校,大概去地铁站。

东京民间公布的自行车分担率近年来一直在13-15%之间徘徊,而这里的居民更可能是将自行车作长途路程工具使用,作为公共交通之间的过渡,比如18%的地铁乘客会选择骑车到达地铁站,而后再通过列车到达更远的中央。

东京的自行车使用者男女老幼皆有,来自多种多样的配景,但自行车用作长途观光始终未成为支流,来由起因也在于,城市里几乎缺失了不受拦截的自行车通道区域。

尽管官方已经答应要为2020年奥运会建造新的自行车步道,但现在城市里只有13公里的雷同设施,远远达不到本地居民和旅客对便利和连通性的请求,可工夫已剩的未几了。

17

TAIPEI

台北

台湾一直以来都是自行车制造产业的中心,但尽管有如此的历史,直到最近,台北这个省城城市才真正重视起这个重要进口商品,将自行车作为城市出行更加舒适的选择,本次第一次挤进了前20名。

过去的十年间,台北推出了YouBike浅笑单车多么的公共自行车租赁系统,开始修建自行车基础设施,并且在2016年景为了第一个进行Velo-City Conference环球自行车城市大会的亚洲城市。而在现在市政府推动、骑行者男女比例均衡、以及年底市中心自行车道增加两倍的近况下,台北在这个榜单里的气力,不容小觑。

18 (并列)

MONTRÉAL

蒙特利尔

作为自2011年起独一上榜的北美城市,蒙特利尔这个加拿大法语区的经济和文化中心一直都在前20名的边沿徘徊,来由起因就在于创新性的缺少。不外如今,新的政府已出台了这个城市史上最斗胆勇敢的自行车计划“Réseau Express Vélo”——总长184公里的、特地的单向自行车道。除了此之外,城市已经在现有的街道网格中增加和延长毗邻口,并且在使人眼花纷乱的市政事变系统中调停与自行车设施实行相干的部分和行政流程。

18 (并列)

VANCOUVER

温哥华

在过去的十年里,温哥华渐渐成为一个在创新性可持续发展范畴值得关注的北美城市。通过妥当发展其延伸至市区的自行车网络,这个城市将在自行车流量上获得显著增加。

20

HAMBURG

汉堡

汉堡今年下降了三个位置,但并非因为努力缺少,而是因为合作城市太强大。这个德国北部都市已经再也不满意于近况,预备好要将每日自行车出行发展至下一个阶段,在各个层面都希望得到提升。而假如最终钱的确能用到该用到之处的话,汉堡无疑将是近几年值得关注的城市。

  根源:返朴    ID:fanpu2019

  1993年,美国启动过一个“人类脑计划”(HumanBrainProjectUS),目标是建立一个全球网络,分享无关脑迷信的所有数据,当时多国(包括我国)响应,迷信工作者欢乐鼓动。后来,此项目无疾而终,再也没有人说起此事了。

  难过的“讣告”

  7月底,国内许多科普民众号忽然发布头条音讯,以比比皆是之势报道了欧盟人脑计划失利的音讯,所用的题目也非常吸收眼球,大有语不惊人逝世不断之势。

  可是,如果稍细致读一下,就会发明所有这些文章都源自EdYong今年7月22日发布的一篇推文《人脑计划并未实现其诺言》(TheHumanBrainProjectHasn’tLivedUptoItsPromise),讲的是在瑞士工作的以色列科学家马克拉姆(HenryMarkram)(图1)2009年7月22日在TED构造的一次集会会议上宣称他可以在十年内做到在盘算机上仿真人的全脑(当时他还没请求人脑计划呢),到今年7月22日恰好是十年,而他并无做到这一点。

图1。HBP的提倡人马克拉姆和贰亲爱的鼠皮层柱微回路仿真结果。(引自02BB000007384273-photo-henry-markram.jpg)

  实际上,正式启动于2013年的欧盟人脑计划(HumanBrainProject,下文简称HBP)早已在2015年就公然保持了这一目标,马克拉姆也从人脑计划说一不贰的领导岗位上黯然下台[1]。

  以是Yong的题目并不错,虽然有些“马后炮”了。如果说马克拉姆的家养全脑之梦已逝世,那末这个讣告密得晚了些。而如果说全部欧盟人脑计划(HBP)已经死了,这个讣告密得又有些早了。该计划要到2023年才到期,官方网站(https://www.humanbrainproject.eu/)到现在也还在运行,并不断发布新闻,7月26-28日HBP的仔细人AloisKnoll博士还到上海参加“2019类脑智能研究会”呢。

  现在的人脑计划和马克拉姆昔时提出时的人脑计划的目标已截然不同。现在的人脑计划已经力求酿成一个基于信息学通信技艺的研讨脑、认知神经科学和仿脑盘算的公共平台,酿成有某种永久性共享基础设施的国内构造[2]——虽然到2023年,这一减少了的目标是否能成功,乃至2020年进入末端阶段时欧盟是否还会继续拨款,都还有待不雅察。HBP最终是否能成功,将取决于严惩神经科学家是否乐意使用这个平台来进行研究,并且得出故意思的结果。不过,不论这个计划现在毕竟是白白胖胖还是骨瘦如豺,但至少尚未寿终正寝。

  至于有些报道中说欧盟人脑计划(EUHumanBrainProject,HBP)是蓝脑计划(BlueBrainProject,BBP)的改称,则是分比方过错的。蓝脑计划是马克拉姆2005年在瑞士联邦政府撑持下在他地点的瑞士联邦洛桑理工学院启动的一个计划,一直运行至今。马克拉姆的确是在蓝脑计划的基础之上,连合了其余科学家提出人脑计划的,但这仍然是两个不同的计划,蓝脑计划也有自己自力的官方网站(),马克拉姆现在的工作多以此计划的名义颁发[3]。

  以上仅仅是厘清一些根本的究竟。本文的目标主如果想检验一下马克拉姆提出“用大科学计划的形式实现家养全脑”失利的原因是甚么,给我们带来了哪些经历教导。

  致命缺点

  对于马克拉姆“仿真全脑计划”的失败,Yong在文章里罗列了不少原因,归纳起来大概有下面这几点:

  ①  我们对脑的认识还很绵薄,未知之处多于已有的认识;

  ②  其目标不是针对某个特定题目,而是为仿真脑而仿真;

  ③  犯了轮回逻辑的过错,即用仿真脑的方法来认识脑,而为了仿真脑又必须先认识脑。

  以上的确是问题地点,不过在笔者看来,Yong尚未深入谈到一些更深层次的原因。实在,不用等到今日,只要回顾一   下蓝脑计划的过去,以及以往大科学计划的成败,就不难预感到马克拉姆的失败。

  2013年HBP刚开始启动时,笔者就颁发过一篇题为《欧盟人脑计划不大大概在十年内创建一个人工全脑》(TheHumanBrainProjectEUIsUnlikelytoCreateanArtificialWhole-BraininaDecade)的批评文章[4] 。2014年,笔者又在拙作《脑海探险:人类怎么样认识自己》[5] 一书中对“十年内造不出人工全脑”作了进一步的分析。在这里,我们先提一个仿真全脑计划最主要的致命伤:脑科学还没有任何实际框架。

  回顾历史,所有成功的大科学计划天性上都是一些工程技艺性的计划,如制造原子弹的曼哈顿计划、探月的阿波罗计划,以致分析DNA序列的人类基因组计划,这些计划的背面都有坚固的实际基础。而美国尼克松总统提出的“向癌停战法案”就缺乏坚固的理论基础——它虽然意思庞大,却无疾而终。仿真全脑计划也存在这一缺点:人的全脑是怎么样工作的,我们至今乃至还没有任何理论框架。

  差未几数个世纪从前,1968年,为了怀念操纵论降生20周年,科学家已经开过一次谈论会,当时一些科学家就已经断言,神经科学的环境就像19世纪末元素周期表创造以前化学的情况:已经积聚了少量的实验材料,可是缺乏一个理论框架把这些材料组织起来。差不多数个世纪过去了,这个理论框架仍然没有呈现。

  脑科学的现状让我想起20世纪20年月和30年代份子生物学和胚胎学的形态。发现了许多风趣的究竟,每年在许多方面都取患了稳步的希望,但主要的问题仍然没有得到解决,而如果没有新的技术和新的思路,那末这些问题也不大可能得到解决。份子生物学在20世纪60年代变得成熟了,而胚胎学才方才开始成熟。脑科学还有很长的路要走,但是这个学科的魅力和谜底的重要性将不可防备地将其推向进步。[6]

  ——DNA双螺旋布局发现者克拉克,1990

  今天的神经科学还处在法拉第阶段,还没有到麦克斯韦阶段,要想平步青云是毫偶然义的。[7]

  ——印度裔美国精神病学家拉马钱德兰,1998

  2006年,当我为将要创刊的《认知神经能源学》(CognitiveNeurodynamics)杂志起草发刊词时,曾请美国神经科学家弗里曼(WalterJ。Freeman)审视,他在我的底稿里加了一段:

  五十多年前,受到发明数字计算机和建立遗传的DNA模型的鼓动,科学家们满怀决心地觉得,认识生物智能和创造板滞智能的任务已经胜算在握。在开始时,希望看下来非常敏捷。占满空调房间的巨大电“脑”减少到可以放到手提包里。计算速度每两年就翻一番。

  这些进步所表现进去的实在并非是问题的解决,而是问题的坚苦性。我们就像那些“发现”了美洲的天文学家同样,他们在海岸上看到的并不但是一串小岛,而是有待探险的全部大陆。使我们深为震动的与其说是在脑怎样思考的问题上我们作出的发现的深度,还不如说是我们所负担的阐明和复制脑初级成果的任务是多么的坚苦。[8]

  这是我写不进去的,因此就全文照录。我以为,弗里曼的这段话到现在也依然建立。缺乏全脑工作机制的理论框架,在脑研究中依然有大片几乎空白的范畴有待勘察,这些现状是马克拉姆无法兑现答应的致命伤。

  清醒的认识

  人脑计划被提出而还没有正式启动之时,在科学界就已经引起了极大的爱好,许多人非常高兴,但是也不乏像笔者这样的猜忌论者。当我和某位共事谈论时,这位共事盛情地劝说我说:“这些都是些聪明人,他们不会想不到连我们也能想到的问题。”这话并不是没有道理。其实马克拉姆自己对此并不糊涂,2009年,在还没有更新过的蓝脑计划官网上,他答复了一些提问,表现出清醒的认识。对于进一步建立全脑模型(开始是鼠脑,最终是人脑)的问题,马克拉姆是这样说的:

  “以目前和可预感将来的计算机技术而论,看来还不大可能仿真一个正确到细胞和突触巨大性水平(分子层次以上)的哺乳动物脑。”

  问:你是否信任计算机真的能切当地仿真人脑?

  马:以目前和可预见将来的计算机技术而论,看来还不大可能仿真一个正确到细胞和突触巨大性水平(分子层次以上)的哺乳动物脑。……这很少可能,也没有这个须要。要这样做黑白常困难的,因为脑内的每个分子就是一台成果强大的计算机,而我们得仿真以千兆(trillion)计的分子的布局和功能,还得仿真这些分子相互感化所按照的全部规律。你至少需要比现在大1012(trillion)倍和快1012倍的超级计算机。哺乳动物自己即可以繁殖,我们无需用计算机来复制哺乳动物。这不是我的目的。我们只是想认识生物系统是怎样工作的,又为什么会失常,这将造福人类。”

  问:我们真的能造出一个这样的人工大脑,它会故认识吗?

  马:我真的不知道。如果认识仅仅是由非常少量的相互感化产生的,那么大概有可能吧。但是我们对意识毕竟是什么都不知道,所以很难说。

  虽然,这些问答在现在的HBP网站或蓝脑计划网站上已经找不到了。这些满是笔者昔时下载下来保存在电脑里的资料。

  急转直下

  马克拉姆当时对这些问题的答复和笔者以前对人脑计划的估计基本是同等的。转折点呈现2009年。正如Yong所说,马克拉姆在2009年7月22日TED组织的大会上一反不久前的清醒认识,公布发表要在十年内造出人工全脑。紧接着,在同年12月出版的《发现》(Discover)杂志对他的专访[9]中,他表现:“我想我能够有空虚把握地说,建立起一个脑模型是完整可能的。”当记者问“什么时间您本领仿真人脑,而不但是某个部分的鼠脑”时,他的回答是:

  “这只是一个范例的问题,也是一个精度的问题……从技术层面上讲,使用计算机和数据搜罗技术,有可能在10年内建立起人脑模型。实际上独一的问题是经费问题。不过这得一步步来。下一步我们要花3年时间建立大鼠的全脑模型,以及分子层次上鼠脑中2亿个神经元相互作用的大雅模型。”

  对于记者进一步的问题“一旦我们建立起人脑模型,我们是否即可以体验侧重建人的心智?”他的回答是:

  这并非真的那么复杂。为了使我能读出你的脑筋,我需要能看到你的形式,并把它转换成读出……这就是神经编码。

  由于我们正变得更擅长对神经信息举行解码,我想这将不会成为多大的问题。……我们已非常接近于解决神经编码问题,所有统统都表白在未来的几年里就会有很猛进展。

  为什么对统一个问题的见解,在科学上没有出现任何打破的情况下,会产生一百八十度的大变化?笔者以“小人之心”推测,生怕其原因就出在他的那句话“实际上唯一的问题是经费问题。”不过这并不是笔者的凭空猜想,各种千头万绪都表示着这个原因。

  首先是机遇。在马克拉姆开始其蓝脑计划的时候,IBM以极端优惠的代价供给了一台当时开始辈的蓝色基因(BlueGene)超级计算机,大概是由于IBM的绰号叫做“大蓝”(Bigblue)的原因吧,马克拉姆把他的计划也叫做了蓝脑计划。无疑,他希望IBM能长期赐与帮忙。但是后来,他发现在IBM外部有一个以莫德哈(D harmendraModha)为首的合作者,他们用点神经元仿真了一个猫脑范围的神经网络,而当IBM表现出更方向自己人的时候,马克拉姆极可能产生了猛烈的危急感,导致在2009年给IBM的CTO迈耶森(BernardMeyerson)写了一封异乎平常的函件,并且抄送了许多媒体。在这封信里,他对莫德哈大加冲击,用“圈套”、“弥天大谎”、“笨拙”等等辞汇来描述莫德哈的工作,甚至说出“我曾以为会有一个伦理委员会把这个人倒吊起来”这样日常在一般的学术争辩中不会使用的重话[10]。这使人不得不猜忌,马克拉姆和自己盼望的资助商IBM关连搞崩了。

  而正在这个时候,即2009年12月,欧盟公布发表要帮忙两个2013-2023年度高危害、但可能带来巨大变革的“未来和新兴技术(futureandemergingtechnologies,FET)旗舰项目(flagshipprojects)”,每个项目的资助额为10亿欧元,为期10年。马克拉姆作为27名顾问团的成员之一,天然在第临时间就知道了这一消息。

  “近水楼台先得月”,马克拉姆抢得后手,以蓝脑计划为基础,在经过近两年的筹办以后,联合了欧洲19个国家的117个研究单位,于2013年1月28日以“人脑计划”为名赢患了欧盟公然招标的“未来和新兴技术旗舰项目”,并在同年10月7日正式启动。

  为了赢得这样一个高危害而又可能带来高报答的旗舰项目招标,还有什么课题能比“在计算机里仿真出一个人脑”更让人印象深入呢?再说,以这样一位卓有孝敬的闻名神经科学家领衔,联合了那么多科学家共同提出的项目,怎样可能是一场圈套呢?

图2。人脑计划要把从离子通道到全脑的所有常识都整合在一个模型之中。图中从上到下显示的是脑的各个层次:生物大分子层次、细胞层次、回路层次、区域层次和全脑层次。马克拉姆已经在超级计算机“蓝色基因”上仿真了最后面的三个层次,现在他想进一步仿真最后两个层次。[11]

  更何况,马克拉姆在实行蓝脑计划时,也确实在脑的最底层的三个层次(图2,顶上的3个层次)作出了结果。他们在2005年建立起三维的生物学实在性的神经元模型,在这些神经元模型中考虑了200种不同的离子通道及其在细胞膜上的分布,还有神经元的形状。2009年他们在一台超级计算机上构建了一个出身2周后大鼠的新皮层柱模型,其中包括10,000个简化的神经元模型;同时考虑了几百种不同范例神经元在新皮层柱中的分布与密度,每个神经元又可能跟好几千个神经元发生联系……这无疑令人信任,人脑计划已经有了很好的基础。至于一些令人感触怀疑的地方,则每每被搁置一边。究竟,“这些都是聪明人,怎样会想不到你我所能想到的问题呢?”

  论点与毛病

  为了给人脑计划立项大造声势,马克拉姆在2012年6月的《科学美国人》(ScientificAmerican)上发表了一篇题为《人脑计划》(Thehumanbrainproject,片面叙述了他的脑筋。

  他曾在突触可塑性等方面做出过很出色的工作,但是在文章中,他声称:

  我知道我在我的科门生活上可以再这样二、三十年地做上来,但这无助于我认识脑是如何工作的。

  (神经科学领域)每年都会发表60,000篇无关脑研究的论文,每篇都是出色的研究,但是每一篇都范围于一隅。

  马克拉姆认为,如果按照老例方法,在各种前提下对各物种的各个年龄段,并在健康的和种种疾病的前提下,一一测量脑里面的每个基因、蛋白质、细胞、突触与回路,那么即使再过一个世纪或者更长期间,也还是解决不了问题。为克服这一困难,必须把全球所有已知的和新研究出来的数据都整合在一起。这样就必须研发全新的信息和计算技术——包括超级计算机——借以把这些数据整合在统一的计算机模型之中,并对脑进行仿真。

  他相信,只有这样本领发现脑的工作形式和组织原理,找出我们人类知识的缺失的地方,并以新的实验来弥补空白。他相信,在这样做了以后,就可以从已知的知识猜测其余未知之处。他认为,这样建立起来的模型将说明神经回路是如何组织起来的,举动和认知是怎样产生的(图2)。

  这就像刚到新大陆的探险家,以为要深入本地,一块一块地勘察太费时间,就发起“让我们依照现有知识来造一个沙盘模型吧,只要有了这个模型,我们就能把所有的知识组织起来,我们的勘探也就可以完成了”。虽然勘探新大陆并无多少层次的问题,比起研究脑机制来说要远远简单很多。即便如此,我想探险队中的其他成员生怕也不会有多少人赞同的。

  马克拉姆在《人脑计划》一文中说道:

  我们的研究方法的关键在于尽心研究脑赖以产生的基本蓝图:也就是在整个退化进程中、并在胚胎发育进程中再一次结构出脑的整套准绳。从理论上来说,这些准绳正是我们入手建造脑所需要的全部信息。人们的质疑不无道理:这些原则所生成的复杂性是惊人的——所以我们才需要超级计算机来解决这个问题。不过发现这些原则本身要好办很多。如果我们找到了这些原则,那么从逻辑下去说,我们没有因由不能利用生物学上产生脑的蓝图去异样建造一个“硅脑”。

  在笔者看来,可怜的是,正如马克拉姆向媒体发表的许多宣扬那样,这段话也用了“如果我们找到了这些原则”的假设语气——要知道,“这些原则”可以说正是整个神经科学研究的工具,“如果”我们发现了所有这些原则,那几乎将是神经科学的闭幕,而这在可预见的未来几乎是不可能的。

  从上述这段话中可以看出,马克拉姆好像认为建立脑研究的理论框架“好办得多”,而其实这正是问题的关键所在。脑是我们已知宇宙中最为复杂的系统,它有着极多的层次(图2中其实只画出了最粗分别的层次),在每个层次上都会产生下一层次所没有的“出现性质 ”(emergentproperty)。对脑的认识,我们还有大量的未知领域,而不只是马克拉姆所讲的“毛病”(gap)而已。

  比方马克拉姆自己承认的、对脑功能非常重要的胶质细胞,我们现在就还很不了解。尽管已研究了好几十年,但是至今仍所知不多。如果仿真人脑计划增进到需要在模型中纳入胶质细胞的时候了,谁能保证神经科学家就肯定能按马克拉姆的请求搞清楚了胶质细胞的功能和机制?

  打破性的天然科学研究与工程计划有一个很大的不同:前者很难按计划布置,灵感和运气常常在其中饰演重要的角色,单靠汗水一定能抱残守缺地揭开某个自然之谜。马克拉姆自己也说过,为了揭开人脑之谜需要几十位爱因斯坦,但是爱因斯坦可无法用计划消费出来。

  别的,为了补充某个缺失的知识,建模者将不得不引入假设。但是脑科学中的未知领域是如此之多,如果都要用假设来弥补,那么假设就会多得不可能来检验这些假设的真伪。

  关于马克拉姆设想中的其他漏洞,笔者在从前的著述中已经做了比力具体的分析[3-5,在这里再也不反复。

  虽然马克拉姆在蓝脑计划中取得的成绩给人以“人脑计划实际可行”的错觉,但实际上,对于一个有极多层次的系统来说,越是下层的问题,解决起来就越困难。正如要想研究达芬奇的《蒙娜丽莎》所用颜料的化学因素是相对轻易的,但即使你完整搞清楚了这些要素的性质和分布,你依然难以表明“蒙娜丽莎为什么美”。

  实际上,马克拉姆以后的工作一直进展在脑的前三个层次上(生物大分子层次、细胞层次、回路层次)。2009年,马克拉姆在担当《发现》杂志采访时,曾承诺在3年内“建立大鼠的全脑模型”,到2013年他启动人脑计划时,3年早已过去,但他又把之前的承诺参加计划,这表白现在的答应并未兑现。2015年,他发表了鼠皮层柱中非常小的一块的仿真结果,并声称他已兑现了他的承诺——他好像遗忘了,或是假冒遗忘了“三年内仿真大鼠全脑”这回事。他的承诺就像是吊在驴头前面的胡萝卜那样,永久可望而不可即,实在使人怀疑。

  亡羊补牢

  可以说,马克拉姆许下的“在2023年建立人工全脑”的诺言实际上早在2015年就已宣布死亡。但是,欧盟人脑计划完全改选了领导班子,从头拟订了目标——建立基于信息学通信技术的研究脑、认知神经科学和仿脑计算的,有某种永久性共享基础设施的国内组织——却是一直运转至今。虽然HBP已完全保持了马克拉姆所提的目标,但依然取得了某些成就。

  一、开端建成信息平台

  2016年3月底,HBP的起飞阶段到期。欧盟组织了十几位专家对起飞阶段的工作进行评估。评审专家认为,欧盟人脑计划已经克服了早期困难,开端建立了神经信息学、脑仿真、高功能计算、仿神经结构工程、神经板滞人和医学信息学等六个信息学通讯技术平台。HBP还建立了一个合作实验室(Collaboratoy),在该实验室的网上进口登录后,就可以进入所有平台,让研究者使用其软件和数据库,初步具备了向计划内外研究者凋谢的条件。

  HBP号召全球神经科学界都来使用这些平台。但是目前该计划外的研究者对此号召作何反响还不清楚。德国计算神经科学家赫兹(AndreasHerz)批评说:“眼下还没有人能说这些研究平台是否成功。”[12] 对于改造后的HBP来说,这些平台是否能得到计划内外的神经科学家的遍及使用,他们又可否在此平台上得出有意义的结果,将是判定改造后的计划是否成功的主要标记。

  二、建立一个有生物学实在性的鼠微皮层回路模型

  HBP在神经科学和仿真研究方面取得了一项标记性成就,那就是建立了一个有生物真实性的微皮层回路模型[12] 。这一工作历时20年,由国际上82位科学家互助,仿真了幼鼠体感皮层中一块1/3妹妹3大小的组织,相称于一个功能柱。其中包括3万个神经元和4000万个突触(图3)。

图3。数字重建鼠体感皮层微型回路。自上至下各行:(顶图)采集实验数据。(中图)从解剖结谈判心理电性质上重建硅神经细胞。(下图)左:当令钙离子浓度从低到高增大时,仿真结果得出网络在两种定性上不同的动力学状态之间翻转;右:由仿真结果预测的生物实验结果。[13]

  研究人员分析了这些神经元的形状、在皮层各层中的分布和放电模式,据此辨别出207种不同的神经元范例。再按照不同类型神经元在此柱状组织中的密度,在仿真组织中布置假造神经元的分布。每个神经元的细胞膜都像霍奇金-赫胥黎模型那样考虑了13种不同的离子通道(均与跨膜电位以及钙离子浓度相关),最终在这些假造神经元之间建立起3700百万个突触连接。不过,由于缺乏实验资料,对突触连接可能存在的不同类型不得不进行假设。

  这样仿真得到的结果和动物实验符合得很好。比方,两者的举动都和细胞外钙离子浓度以及细胞体的去极化水平有关:细胞外钙离子浓度控制网络对突触输入的相应模式,而去极化程度则控制神经元的自发发放。控制这两个参数就可以让网络在两种不同性质的动力学状态之间翻转(图3)。

  美国神经科学家科赫(ChristofKoch)称此工作为“迄今为止对一块可高兴脑物资所进行的最完备的仿真。考虑到在该模型中做了极大数量的类似和外推,这些神经元既没有像癫痫放电那样乱放一气,也不像昏倒那样沉寂,而在一级类似之下就像脑片上的神经元那样活动,这本身就是一种杰出的成就。”[14]

  不过这一“标志性成就”并未得到科学界的同等称赞。一些科学家认为这一长达36页的工作恰好说明白重建全脑的思想是一种误导和浪费款项。德国神经科学家黑尔姆施泰特(MoritzHelmstaedter)认为有工作发表当然好,不过却证明了他最坏的担忧。他说,这一计划“被非常夸张了,而现在所发生的正是我们所担心的:并没有真正的发现。把大堆数据堆砌在一起并不能创造出新科学。”英国科学家莱瑟姆(PeterLatham)说:“我认为人脑计划纯属浪费款项,不过在读了这篇文章以后,我的不雅见解略有变革,这篇文章其实是救了人脑计划。”不过,莱瑟姆接着问道:“您可乐意花10亿欧元来做这些事?这才是问题之所在。”[15]

  三、仿神经结构芯片

  在欧盟人脑计划仿神经结构计算平台(NeuromorphicComputingPlatform)下有两个项目:一个是英国曼彻斯特大学的弗伯(SteveFurber)领衔的“脉冲发放神经网络修建”(SpikingNeuralNetworkArchitecture,SpiNNaker)项目,另一个是由德国海德堡大学的迈尔(KarlheinzMeier)领衔的“仿神经结构混淆系统脑开导多范例计算”(Brain-inspiredmultiscalecomputationinneuromorphichybridsystems,BrainScaleS)项目,两者都在硬件上实现了仿神经结构芯片(neuromorphicchip)。这些系统中的人工神经元数量都到达了百万级或以上,而消耗的能量要比在传统计算机上仿真有异样节点数的神经网络低落4个数量级以上。

  这些系统的共同特色是采取脉冲发放神经元作为基本元件,并用脉冲进行通讯,进步了速度、淘汰了能耗。这些芯片在一些特别需要节能的场合大概会有使用远景,但是可否成为新一代计算机,则取决于它们在其他功能上是否显著优于传统计算机,以及使用者是否愿意放弃早已随心所欲的传统计算机技术。别的,这些芯片能否实现有应用远景的功能,能否重新建立起自己的语言和生态系统,都还不得而知。

  从笔者已看到的资料来看,这两个系统似乎还不如它们的竞争敌手——马克拉姆扬言要“倒吊起来”的莫德哈所开辟的神经结构系统——真北系统(TrueNorthSystems)。后者至少已能做到及时辨认情况中的不同工具,如行人、骑车人、卡车、汽车、大巴等,并且比传统系统的速度要快得多,能耗少得多。别的,真北系统还开辟出了   软硬件情况,也就是所谓的“生态系统”(ecosystem),现在已经可以运转深度进修和卷积网络。为了奉行真北系统,IBM甚至建立了一所虚拟的网上大学来进行新语言的编程讲授[16。尽管如此,仍很难说工程技术人员是否愿意使用新系统,因此这种系统的应用前景尚有待观察。但不管怎么说,笔者认为作为一种摸索,研究开发仿神经结构系统是须要的。

  别的,SpiNNaker和BrainScaleS两个项目都夸张了其主要目的是用硬件模仿脑。SpiNNaker系统于2018年底建成,研究人员希望能用这个系统模仿鼠脑中的一亿个神经元,而目前在做的也只不过是模拟微功能柱。由于我们对神经回路及其如下层次的联合都还不清楚,这样做究竟只是建立鼠脑范围的人工系统,还是真正模拟鼠脑,还有待观察。大概这种希望和当年马克拉姆的许诺雷同——只不过前者用了仿神经结构系统,速度更快,能耗更低,此后者则是在传统计算机上用软件来做的。

图4。SpiNNaker系统。(左上图)SpiNNaker芯片;(右上图)由48个芯片构成的电路板:(下图)由电路板构成的SpiNNaker系统。(UniversityofManchester,bySteveFurberandcolleagues)

  预测

  2016年4月,HBP终于进入正式实施阶段。在经过了起飞阶段的舌战、重组以及外部同行评审之后,HBP在目标中去失落了许多不实在际的承诺,主要是放弃了马克拉姆现在“十年建立人工全脑”的答应。在坚持对脑进行多层次和多学科研究,并夸大使用建模和仿真方法的同时,更强调要开发用于脑研究的多种信息学通讯技术平台,并建成永久性的欧洲脑科学研究设施。

2016年11月12日出版的《神经元》(Neuron)杂志

  《神经元》(Neuron)杂志于2016年11月2日出版了有关列国脑计划的一期专刊,HBP的新领导集团发文宣布其目标如下[2]:

  HBP是一个为期十年的欧盟旗舰计划,其目标是在多个尺度上重建脑组织。这一计划在所有层次上把实验、临床数据、数据分析和仿真精密联合在一起,这样就能最终在各个层次之间架设起桥梁。HBP的信息学和计算机构筑是独一无二的,它利用云技术进行互助,研收回具有数据库、工作流程系统(workflowsystems)、千万亿字节(petabyte)存储和超级计算机的各种平台。人脑计划将发展成增进脑研究、医学和仿脑(brain-inspired)信息技术的欧洲研究设施。

  HBP提出了一种奇特的基于信息技术的策略,这一策略把全世界的神经科学数据整合在一起,多层次地认识人脑及其疾病。因此目前所有的这些平台原型将渐渐转变成更为牢靠的、对用户友好并精密地整合起来的研究基础设施。成立一个HBP法人实体,将为不受计划时间限制的、永久性的基础设施奠定组织基础。

  这一目标虽然远不迭原计划那样野心勃勃,不过还是相称宏大。到2023年期满时,这个缩小了的目标能否实现,将取决于这些平台是否适用,严惩神经科学界是否愿意使用这些平台,并在其上做出有突破性意义的成果。除了该计划内部的成员单位及合作单位之外,神经科学家和大夫是否愿意与其共享数据都是大问题。

  1993年,美国神经科学家科斯洛夫(S.H。Koslow)也曾启动过一个美国版的“人类脑计划(HumanBrainProjectUS)”,目标是建立一个全球网络,分享有关脑科学的所有数据,得到了包括我国在内的许多国家的响应,当时笔者也曾为此欢乐鼓舞,为文介绍[17,但今天却已无人再说起此事。

  当然,今天我们有了云计算等新技术,条件已不能和当时等量齐观,但问题并不完全在于技术困难。美国人类脑计划为什么在红火一阵之后会沉寂下去,究竟有些什么经历教导值得总结,需要仔细深思。

  以笔者管见,美国物理学家路克斯(MichaelRoukes)所说的“神经科学依然处于手工业期间,每个人都有自己的秘方”[18不无道理,目前科学家的脑研究工具、实验数据或计算数据格局五花八门,各有自己的一套,外人很难知道实验条件的细节,很难共享也很难利用其他实验室的原始数据,所以如何充分利用现有数据就成了个大问题。

  此外,广大的神经科学工作者和临床大夫在没有看到建立这样的数据库对自己有什么实在的长处以前,很少有人愿意把自己辛辛苦累做出来的数据提供应别人。也许对计划内的人可以用经费作为杠杆迫使他们孝敬数据,或是一些得到国家大科学计划(例如美国的人类连接组计划)、亿万富翁资助的研究机构(如美国的艾伦脑科学研究所)愿意公开其数据,但是和整个脑科学界比拟,这究竟还只是大量数据。HBP是否会重蹈美国人类脑计划的覆辙,还有待观察。

  另外,在脑的两到三个层次之间通过建模和仿真发现隐蔽在数据面前的规律是一回事(虽说这确实是一个重要的方面),但是要从最底部的宏观层次到最顶部的宏观层次进行如此高度跨层次的建模和仿真,则是另一个问题。这毫不但仅是提高计算机运算本领的问题。更何况,从科学发展史上来看,也并非所有的问题均可以通过计算得到解决——即使是最简单的三体问题,也只是在作了非常简化之后才能计算。所以以为只需加强计算机的计算速度和存储容量就能在以后几十年内解决脑研究的统统问题只不过是一种理想[19。

  本文讨论的是一些还没有定论的凋谢性问题,想在这样一篇漫笔中充分展开是不可能的。事实上,正是基于对这些问题的共同兴趣,德国信息技术工程师和连续高科技守业者施拉根霍夫(KarlSchlagenhauf)博士和笔者通过电邮进行了长达6年的频繁讨论和辩论,对相关问题做了细致分析,最终经重新整理后结集出版[19。其中既有共识,也有比方见。由于讨论的都是这样一些开放性问题,因此即使是我们的共识,也一定都成立,我们在此书中并不计划报告读者论断,而是希望引起读者的思考,并做出自己的判定。由于我们在书中批评了许多人,当然这也就把我们自己放到了被他品德评的地位,本文当然就更是如此了。

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