巅峰对话，蒲慕明院士、沈定刚教授畅议人工智能与脑科学的融合演进之路

上海2023年3月15日 /美通社/ -- "当我们仰望星空的时候，我们有时候会感叹宇宙的浩瀚和无垠。但我们的人体当中就存在着大脑这个‘三磅宇宙’，它和宇宙一样神秘、无限。"

近期，中国科学院院士、中国脑科学研究领军人物蒲慕明院士与联影智能联席 CEO 、医疗人工智能领域前沿探路人沈定刚教授共同开启了一场巅峰对话，在回首过去与展望未来之间，畅议人工智能与脑科学研究的融合演进之路。

以“实用”为导向的中国脑科学

脑科学被誉为"人类科学最后的前沿"，认识脑的奥秘是对人类的“终极挑战”。近年来，各国相继意识到了脑科学研究的重要性，在既有的脑科学研究支持外陆续启动了各自有所侧重的脑科学计划，我国也将"脑科学与类脑研究"上升为国家战略。

作为世界上最早开展医学影像人工智能研究的科学家之一，沈定刚教授在谈及国外与中国在脑科学研究上的主要差异时指出，国外针对脑科学有组织、有规模的研究起步相对较早，且在数据收集等研究策略上体现出了一定前瞻性、长期性。"举一个典型的例子，国外在针对脑科学的研究中，即使遇到某些当下无法处理或是不知其是否有用的研究数据，研究人员都会选择提前做采集、保留，说不定随未来研究经验的积累，这些数据能够很好地得到利用。"

各国竞相投入脑科学研究意义深远，而我国目前也已形成一条明确的战略蓝图。2019 年 9 月，科技部正式发布科技创新 2030 "脑科学与类脑研究"重大项目 2021 年度项目申报指南的通知，涉及 59 个研究领域和方向。自此，"中国脑计划"正式启航。

根据中国脑计划"一体两翼"结构特征，中国脑计划主要目的在于推动对大脑基本规律的理解，同时利用神经科学的基础研究成果来满足一些紧迫的社会需求，比如人民脑健康的改善与新一代人工智能技术的发展，实用导向明显。

蒲慕明院士指出，"我国脑科学的基础研究意义和西方国家有所不同，我国对脑科学的基础研究和自由探索，都要以实用导向为目标，用务实的心态做基础探索，因此中国脑科学研究必须要在人民健康方面为疾病早期诊断、早期干预治疗作出贡献。"

其中，作为脑科学基础研究中的重要领域，我国在脑疾病动物模型领域已取得突破性进展。蒲慕明院士介绍，"在猕猴模型制作领域，我国已在世界范围内领先产生了自闭症模型、帕金森病模型、节律紊乱模型等猕猴疾病模型，这些研究成果对于未来我国在医疗领域上的攻关具备相当大的贡献。"

人工智能助力中国脑科学“跨越式”发展

过去十年，以深度学习为代表的人工智能技术深刻影响着人类社会，人工智能正在深刻改变着脑科学的研究方法。在"观测脑"手段不断变革的基础上，人工智能技术为脑科学提供了越来越强大的分析、展示和科学发现手段。

在此次对话中，沈定刚教授分享了自身在中国脑计划中针对 0~6 岁婴幼儿、 6~18 岁学龄儿童脑研究方向参与的两项重大项目，即“基于新一代人工智能技术的婴幼儿动态脑图谱绘制及语言和社会情绪的发育机制研究”与“中国学龄儿童脑智发育队列研究”。这两大项目均以人工智能技术为主要抓手，以实现对脑科学"无人区"的持续探索。

上述两大项目均对标国际最高水平，并基于联影高端科研型磁共振设备进行涵盖婴幼儿和儿童青少年这两个重要年龄段的脑智发育研究。沈定刚教授表示，"基于同一机器，我们可以把 0~6 岁、6~18 岁的孩子紧密衔接起来，形成覆盖0-18岁、贯穿脑智发育的研究，这在中国乃至全世界都是独一无二的，意义非常之大。

提及人工智能在现阶段脑科学研究中的助力，沈定刚教授指出，脑科学研究侧重一老一小，人工智能技术在这两方面均提供了很大助力。在婴幼儿脑智发育方面，联影智能已通过 AI 识别运动补偿、 AI 压缩感知技术、生成 AI 等多项人工智能技术实现全流程覆盖，提升影像数据采集、分析的质效，在人工智能技术的助力下，大脑影像扫描也将更早介入我国儿童脑疾病诊疗流程，儿童脑疾病早期发现时间有望从 1 岁提前到 6 个月。

而在老年群体方面，针对老年人记忆问题，联影智能人工智能分割技术能够将脑结构在秒级时间内实现分割，并通过对比观察海马体状况实现老年健康管理；针对脑卒中，联影智能 AI 软件能够快速判断病人是脑出血还是脑缺血，为医生快速做出治疗决策提供参考。"目前此类产品已陆续下沉基层医疗机构，能够有效增强基层诊疗能力，推进分级诊疗建设。"沈定刚教授表示。

竞逐科技高地，中国脑科学、人工智能加速创新

中国脑科学与人工智能技术的发展息息相关，二者深度融合、加速创新，才能让中国脑科学在竞逐科技高地的路上一往直前。

蒲慕明院士分享了自身在全脑介观神经联接图谱研究中对人工智能技术的体会。所谓介观图谱，就是要把所有神经细胞各种类型之间的连接绘制出来，由此可以了解每一个神经元如何跟其他不同种类的神经元联接。而介观图谱绘制需要的数据非常之多，数据量级高达 TB 级。假如人工绘制，单单追踪一个神经元的连接可能都需要绘制几个小时，极费心力。

"我们现在开始采取半自动绘制，希望将来还能够通过人工智能技术全自动追踪神经细胞，进而帮助全脑介观神经联接图谱的建立，这对于中国脑计划具备非常重要的意义。而在这其中，我们对人工智能技术有着不可或缺的需求。"

沈定刚教授亦从医疗人工智能企业加速创新的角度予以解读。他介绍，人有几万种疾病。如何实现模块化是目前医疗人工智能工具打造的一大难点。而联影智能的策略集中在两方面，一是共性的技术开发，二是产学研医紧密协同。

目前，联影智能已开发检测、分割、配准、分类、映射等技术模块，并将这些技术模块像魔方一样排列组合，进行高效灵活的产品开发。同时，产学研医协同创新非常重要。目前学术界致力于做"从零到一"的原始创新，而企业需要完成的是"从一到 N "的工作，这需要医疗人工智能企业和医院紧密合作，把这些原始创新成果产业化，用到各个医疗机构中去，让医疗 AI 的学术研究真正落地临床场景。

当谈及未来脑科学及人工智能后续发展时，两位专家都抱以乐观的态度。

蒲慕明院士指出，"未来十年内，依托于中国广大的病人人群、强大的科研队伍，我们很可能在脑疾病的医疗领域会走在国际的前沿，甚至是国际领先。同时，我相信人工智能疾病诊断领域未来也会有很大的发展。中国脑计划提供了一个高质量的统一标准和框架，未来人工智能技术可以充分发挥我们的病例量级优势，这对脑疾病诊断、治疗、早期干预等领域的发展都有很大的推动作用。"

沈定刚教授也对未来十年的脑科学发展抱有期许。沈定刚教授指出，一项新兴技术可以推动一系列的成果应用和发展。以大型人工智能语言模型为例，面对未来越来越多的产业数据，如果这种新型工具能够在医疗垂直领域得到更进一步的落地应用，无论是通过综合大模型来训练垂直小模型，实现医疗AI的自我进化，还是通过医疗知识模型为临床决策提供强大的参考，都将为临床诊疗与研究带来质的飞越。如果更进一步地畅想，元宇宙等虚拟技术未来对脑疾病的诊断、管理，以及脑科学的研究、成果转化上都有非常大的想象空间及应用空间。