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2005年，瑞士洛桑联邦理工学院启动了一项听起来近乎科幻的研究：把哺乳动物大脑中的神经元、突触和神经回路重建到超级计算机中，让一颗“数字大脑”真正运行起来。 八年后，欧盟又批准了规模更大的“人类脑计划”。它汇集欧洲各国的神经科学家、医生、计算机专家和工程师，试图整合人类对大脑的全部认识，最终在计算机中建立可以模拟整个人脑的模型。 在当时的报道中，人们听到的往往是这样一些说法： 人类将在计算机中重建大脑；科学家将借此理解意识；精神疾病可以先在虚拟大脑中研究；甚至有一天，我们可能制造出具有认知能力的数字生命。 二十年过去了。这两个项目究竟完成了什么？人类距离“复制大脑”又还有多远？ 一、蓝脑计划：从一小块大鼠大脑开始 蓝脑计划（Blue Brain Project）于2005年在瑞士洛桑联邦理工学院，也就是EPFL启动，发起人是神经科学家亨利·马克拉姆。 这个项目的基本思路并不神秘。 研究人员首先通过实验测量神经元的形态、电活动、离子通道和相互连接，再把这些数据转化为数学模型。超级计算机随后计算每个神经元在接收刺激后如何放电，以及电信号如何通过大量突触在神经网络中传播。 换句话说，蓝脑计划不是简单画出一张大脑地图，而是试图让数字神经组织“动起来”。 项目最初选择的对象，是大鼠新皮层中的一个局部区域。与整个人脑相比，它的规模很小，但内部仍然包含大量不同类型的神经元和极其复杂的突触连接。 蓝脑计划希望证明一条路线： 如果我们能够从实验数据出发，重建一小块脑组织，那么原则上也可以逐步扩展到脑区、完整动物大脑，最后扩展到人脑。 这项计划后来把较为具体的工程目标放在小鼠脑上，希望建立具有细胞级生物学细节的数字重建和模拟。EPFL将其定位为一种新的“模拟神经科学”：让计算机模拟成为实验研究和理论研究之外的第三种研究方法。 二、它的终极目标确实非常宏大 今天回顾蓝脑计划时，有时会看到一种比较保守的说法：它只是开发神经元模型和脑模拟工具，“复制人脑”主要是媒体的夸张。 这种说法并不完全准确。 蓝脑计划的阶段性任务确实是从局部神经回路开始，但马克拉姆本人提出的长期愿景远比普通科研项目大胆。 2009年，他曾公开预测，详细而具有功能性的人工人脑可能在大约十年内建立起来。到了2013年前后，他所描述的目标已经包括模拟人脑数百亿个神经元及其海量连接，并利用模型研究脑疾病、机器人、人工智能，甚至意识问题。 因此，当年公众产生“科学家准备在超级计算机中制造一颗人脑”的印象，并不只是因为媒体误读。项目领导者自己也主动使用了极具冲击力的未来图景。 不过，这里的“重建人脑”仍然不等于复制某个具体的人。 它想建立的是一个由大量公共实验数据拼合而成的通用人脑模型，而不是扫描某个人的大脑，并把他的记忆、性格、经历和自我意识全部上传到计算机。 这几件事之间有很大区别： 前两项属于蓝脑计划和人类脑计划曾经探索的科学目标；后两项则从来没有成为可以实际执行和验收的正式工程任务。 三、人类脑计划：欧盟把愿景扩大到整个欧洲 2013年，欧盟正式启动人类脑计划（Human Brain Project，HBP），将其列为“未来与新兴技术旗舰项目”。 它不是蓝脑计划简单扩大后的版本，但两者关系密切：马克拉姆同样是人类脑计划的主要发起者，蓝脑计划积累的脑建模技术也成为HBP早期路线的重要基础。 HBP运行了十年，参与者包括来自19个国家的155家机构，总预算约为6.07亿欧元。早期讨论中经常出现“十亿欧元计划”的说法，那更多代表最初设想的总体规模；实际官方公布的项目总预算约为6.07亿欧元。 它试图解决的不只是模拟问题，还包括欧洲脑科学长期存在的另一个困难：数据极度分散。 不同实验室使用不同动物、不同设备和不同测量尺度。有些研究观察基因和蛋白质，有些研究记录单个神经元，有些研究使用脑成像观察整个脑区。把这些数据直接拼在一起，远比合并普通数据库困难。 HBP因此设计了多条并行路线： 但在项目最初的宏大叙事中，整个人脑模拟始终占据重要位置。相关研究人员曾将目标描述为：建立运行一个由现有实验数据约束的完整人脑模拟所需要的基础设施。 所以，人类脑计划后来留下了数据库和计算平台，并不意味着它从一开始就只想建设数据库。整脑模拟确实是它获得巨大关注和政治支持的核心愿景之一。 四、为什么“从神经元开始拼出人脑”如此困难？ 从工程直觉看，这条路线似乎很合理。 大脑由神经元组成。只要知道每个神经元的性质、它们之间怎样连接，再准备足够强大的计算机，是否就能把大脑重新组装出来？ 真正开始执行以后，问题却迅速暴露出来。 1. 我们并不知道完整的连接方式 人脑拥有大约数百亿个神经元和难以计数的突触连接。研究人员不可能逐一测量所有连接，只能根据有限样本总结统计规律，再让计算机推算其余部分。 这样建立的模型可能符合已知数据，但它是否等同于真实大脑，是另一回事。 一个统计上“合理”的大脑，不一定就是生物学上真正存在的大脑。 2. 神经元不是标准化电子元件 不同神经元的形态、基因表达、离子通道和放电特征各不相同。同一种神经元也会因为年龄、脑区、身体状态和既往活动产生差异。 更复杂的是，大脑还包括神经胶质细胞、血管、激素、免疫信号和各种神经调质。只模拟神经元和突触，可能遗漏影响脑功能的重要部分。 …