【AIE实验室】世界最新脑计划研究及其产业总述_144

人工智能学家
人工智能学家出品
作者：李承杰
脑科学与人工智能是当前国际科技最前沿的热点领域，脑科学的发展为模拟、实现和应用神经系统的原理提供了坚实的生物理论基础，智能算法、大数据和应用模式的成熟为人工智能突破产业大规模应用的瓶颈提供了天时地利人和的环境。

近年来，这一领域的发展日新月异，神经科学家、信息科学家和产业界的精英们跨界握手，深度融合，推动人工智能成为引领新的技术革命和产业变革的首枚核弹，不仅惠及人类生活的方方面面，而且在可预见的未来将更深刻地影响人类的生活方式和思维范式，成为人类认识世界的全新视角。

对人类而言，大脑的复杂程度及发挥的作用是其他任何器官无法比拟的，理解人脑的运行机制不但有助于帕金森氏症、阿尔茨海默氏症等脑部疾病的诊断和治疗，还可揭示人脑的高能效、高可靠性之谜，对人工智能研发具有重大意义。

同时，它还有助于破译人机界面智能化的世纪难题，开发全新的信息处理系统。

鉴于此，脑科学被发达国家视为科研领域“皇冠上的明珠”。

数据显示，在我国，脑相关疾病导致的死亡人数已占死亡总数的25%以上。

据估算，我国未来的脑疾病负担可能达到每年上万亿元的水平。

脑科学研究的突破，必将推动脑疾病防治的根本进步。

可以说，脑科学是21世纪最富有挑战性的重大科学问题，也是当前国际科学前沿的热点领域，被视为新的经济增长点和引领新革命的重要引擎。

近年来，世界多个国家加快了脑科学研究的步伐。

脑科学研究已成“兵家必争之地”，吸引全球众多顶尖科学家投身其中。

2013年，欧盟启动10亿欧元“人类脑计划”；同年，美国宣布启动45亿美元美国“脑计划”；2014年，日本也启动了大型脑研究计划。

欧盟的计划侧重从脑连接图谱以超级计算机技术来模拟脑功能，美国的计划更关注研发新型脑研究技术，而日本的计划则聚焦以狨猴为模型研究各种脑功能和脑疾病的机理。

国际竞争如此激烈，中国怎么会落后据了解，“中国脑计划”的名称为“脑科学与类脑科学研究”（Brain Science and Brain-Like Intelligence Technology），主要有两个研究方向：以探索大脑秘密、攻克大脑疾病为导向的脑科学研究以及以建立和发展人工智能技术为导向的类脑研究。

这项由中国科技部、国家自然基金委牵头的脑科学计划，在经过国内专家2年时间内数次讨论及论证后，于2015年年初已向主管部门提交，预计中国脑计划很快会启动，最晚可能不会迟于2016年。

根据蒲慕明介绍，该计划将作为我
国六个长期科学项目工程中的一个重要项目，长期资助，资助时间长达15年（2016-2030年），至于资助力度有多大，目前尚不得知。

“中国脑计划”主要解决大脑三个层面的认知问题：1）大脑对外界环境的感官认知，即探究人类对外界环境的感知，如人的注意力、学习、记忆以及决策制定等；2）对人类以及非人灵长类自我意识的认知，通过动物模型研究人类以及非人灵长类的自我意识、同情心以及意识的形成；3）对语言的认知，探究语法以及广泛的句式结构，用以研究人工智能技术。

另外，上海脑计划已先于“中国脑计划”启动。

2015年3月27日，由上海科委主导，由复旦大学等十多家单位共同参与的“上海脑科学与类脑智能发展愿景”项目顺利启动。

根据复旦大学类脑人工智能科学与技术研究院院长冯建峰在“2015浦江创新论坛”上表示，上海脑计划未来主要目标在如下几个方面：解析复杂数据、模拟脑工作，探究记忆、学习、决策等原理，模拟智能交互，大数据挖掘，智能医疗诊断等方面。

如此看来，上海脑计划与即将出炉的“中国脑计划”的发展目标如出一辙。

中国脑科学相关上市公司复旦复华公司从事基因工程药物的研发、生产和销售，是由复旦大学科技开发总公司改制而成的一家科技型企业。

在“人脑科学”领域，复旦大学医学院宋志坚教授课题组完成的项目“人脑动态建模、定位与功能保护新技术及其在神经导航中的应用”获国家技术发明二等奖。

该项目的发明点集中反映在提出了人脑动态建模、定位及脑功能保护的新技术，大幅提高了神经导航系统的定位精度、导航信息量及工作的可靠性，项目已授权发明专利15项。

冠昊生物公司是再生型医用植入器械国家工程实验室、再生型生物膜国家高技术产业化的示范基地，主打产品生物型硬脑(脊)膜补片，是中国脑膜市场第一品牌，实际控制人之一徐国风是中国知名的生物材料专家。

西藏药业公司拥有国家一类新药冻干重组人脑利钠肽，又名新活素，是治疗心衰的基因药物，截止目前世界上研究成功的只有中国和美国，也是西藏首次获得国家一类新药。

阳普医疗
为欧盟人脑工程提供脑外营养项目支援，这也是全球首创脑外外科技术。

收购康利莱医疗，康利莱医疗是全球唯一胸腔引流瓶无菌高端设备供应商，已获得欧盟和北美免检，将为欧盟人脑工程提供脑外营养项目支援，这也是全球首创脑外外科技术。

航天长峰
主要生产人脑工程辅助仪器。

2003年航天长峰控股北京市北科数字医疗技术有限公司，将产品线扩大到脑神经诊断及监测产品，拓展了数字医疗的业务领
域。

2001年和2003年，北科数字医疗公司发挥技术优势，承担北京市火炬计划项目，研制开发出数字视频脑电图仪和大脑认知电位分析系统，质量水平居国内同类之首。

主要自研产品还包括数字化脑电图仪、动态脑电分析系统和术中脑电监测系统。

乐普医疗涉及植入器械领域。

公司主要从事冠状动脉介入医疗器械的研发、生产和销售，是国内高端医疗器械领域具备国际竞争力的企业之一。

公司主要产品包括用于冠心病治疗的血管内药物洗脱支架系统、冠脉支架输送系统、PTCA 球囊扩张导管、药物中心静脉导管等。

主导产品“血管内药物洗脱支架系统”被授予“国家重点新产品”，该产品现已覆盖全国85%以上开展冠状动脉介入手术的医院。

华海药业公司主营医药制剂、原料药及中间体，以心血管药物、抗抑郁症和抗病毒药物为主导产品。

其中，心血管药物ACE抑制剂类产品在国际上品种最多，产销量最大，技术水平领先，享有“普利专家”之美誉。

创业脑科学
《最强大脑》江苏卫视借鉴德国节目《Super Brain》推出的国内首档大型科学类真人秀节目，是专注于传播脑科学知识和脑力竞技的节目。

由《非诚勿扰》团队制作，中国、德国、意大利、西班牙国际团队合作。

自2014年起每年一季。

节目中，全程邀请科学家，从科学角度，探秘天才的世界，把科学带出实验室，“让科学流行起来”。

最终，筛选出的选手将组成最强大脑中国战队，分别迎战来自海外的最强大脑战队，决出世界最强大脑。

PS：这类节目科学而不做作，娱乐而不恶俗，让科学流行起来，让娱乐科学起来，看好你们。

六六脑科学健脑
六六脑是一家主打数字健脑（Digital Brain Training）的医疗科技公司，提供数字化脑评估训练云平台，基于个人脑特点提供科学健脑计划定制，南京智精灵教育科技有限公司旗下产品。

基于脑科学和临床实践，健脑效果不仅可自我感知，还可通过脑生理数据量化。

已经获得多项国家、省市级奖励，并被数十家顶尖医院和近百家养老机构引进使用。

神念科技
神念科技致力于将生物传感技术用于大众市场，主要提供脑机接口服务和脑电波传感器，产品有脑立方、Necomimi、MindFlex玩具等。

神念电子科技(无锡)有限公司旗下。

已获NeuroSky A轮融资。

冬雷脑科医生集团宋冬雷：国内业界公认的最好脑外科专家之一。

2015年9月26日，在上海宣布成立自己的医生集团，今年以来，医生集团风起云涌，不管是从创业的角度还是脑科学的角度，这都可以说是一次大胆的尝试。

他在开始之际就想得很远：“如何帮助更多优秀的神经外科医生走出体制、高效服务于患者同时获得自己应有的价值；如何帮助更多的年轻神经外科大夫成长为有真才实学的专家，传承优良的技术服务于大众；如何组建更强大的团队应对更大的市场需求和攻克难题；是我眼下面临的一些大问题。

”
深圳脑科学中国科学院深圳先进技术研究院11月16日与麻省理工学院麦戈文脑科学研究所合作共建“脑认知科学和脑疾病研究所”揭牌，作为先进院第六个研究所，将促进“脑技术”在深圳产业化。

其未来的主要研究方向主要包括脑认知与脑疾病的机理研究，脑科学研究新技术、脑疾病临床新技术的研发和产业化应用。

脑所将以促进“脑技术”实现产业化为目标，将应用基础研究的研发能力在深圳生根。

还有与脑科学相关一点的就是各种潜能开发学习班了，打着“脑科学”的名义，好像有一点道理，又好像全无道理，我的理解是人类的能力还没有达到向它们宣传的那么神奇，而且这类训练是否是捡了芝麻丢了西瓜，也未可定，总之，这个领域鱼龙混杂，就不多做介绍了。

国际脑科学人类脑科学计划（Human Brain Project，HBP）该计划为欧盟（European Union，EU）两大旗舰计划之一，且表示要克服当下交叉学科存在的种种障碍，解决科学难题，包括脑科学。

但目前各方主力在研究方向及体制上有了一些分歧，有待解决。

Sean Hill（瑞士洛桑联邦高等理工学院教授，“人类脑计划”欧盟神经信息学执行主任）在一次演讲中介绍了欧盟的“人类脑计划”项目。

他说，从基因层面再到细胞再到回路，所有这些与大脑相关的神经性疾病人类知之甚少。

要找到那些能够产生药效的新药已经越来越难，科学地讲，我们可以看到75%主要的生物医学发现并不是可以复制的，这是因为我们的人脑体系过于复杂。

“人类脑计划”项目的启动就是希望驱动全球性合作，来加速我们对人脑的理解，来推动其在医学领域以及计算领域里的进一步发展。

目前，项目大概有400个研究者以及110个研究院参与，项目获得长期的资金支持，每年大约是5000万欧元，将会持续十年得到来自于欧洲委员会的支持。

同时它还会有一些合资性的资金资助伙伴。

美国脑计划美国2013年2日正式公布脑科研计划，以探索人类大脑工作机制、绘制脑活动全图，并最终开发出针对大脑不治之症的疗法。

业内专家认为，这项计划的意义可与人类基因组计划相媲美。

这项计划全称为“推进创新神经技术脑研究计划”，简称“脑计划”，美国总统奥巴马2日要求国会明年投入1
亿美元用于此研究项目，分别由美国国家卫生研究院、国防部高级研究项目局、国家科学基金会提供。

日本脑计划日本大脑研究计划Brain/MINDS(Brain Mapping by Integrated Neurotechnologies for Disease Studies)主要是通过对狨猴大脑的研究来加快人类大脑疾病，如老年性痴呆和精神分裂症的研究。

2014年9月11日，日本科学省宣布了大脑研究计划的首席科学家和组织模式。

日本用猴类进行实验的控制标准低于欧洲和美国，但是这些研究仍然面临伦理问题，也会受到动物保护组织的指责。

日本大脑研究技术也许有些激进，美国神经疾病和中风研究所神经科学家Alfonso Silva指出，CRISPR技术并没有成功用于狨猴，他补充说，日本科学家应该抵制住各种诱惑，不要过于分散精力。

只需要把一种疾病研究透彻就是重要贡献。

最好先在一个疾病获得成功基础上，然后扩展到其他疾病研究中。

ThynkWare
2014年成立于美国，是一家研究脑控穿戴设备的公司。

该公司希望利用把脑科学和电子控制相结合，使人们全新的控制设备方式。

脑电波产品Necomimi：最萌的脑电波产品Neocomimi 脑电波猫耳朵出自于日本厂家 Neurowear，是一款以女性和 Cosplay 爱好者为目标的智能脑波产品。

只要戴在头顶上，头上的脑电波传感器就会探测并自动分析观察到的脑电波，随着人类情绪起伏，做出相对应的表示性动作。

例如集中注意力时，则会竖起来；身心疲倦时，它也会平躺着。

虽然在互动上比较单一，但是其极其萌的造型，新颖的概念，加上较为亲民的价格（合约人民币 300 元），还是深受目标人群的喜爱。

MindFlex：首个脑电波玩具MindFlex 来自著名的玩具巨头美泰，其强劲的渠道和营销体系使 MindFlex 成为目前最广为人知的脑电波产品。

戴上配套的耳机，只要你集中精力，耳机会接收你的脑电波，感应器会做出反应，让那个蓝色的小球漂浮在空中，你可以用意念控制它的高低（意念越集中，小球漂浮的越高），然后去飞过各种小障碍。

虽然 MindFlex 更像是一款游戏玩具，但是其神奇的飘小球互动感还是能激发许多好奇者的购买冲动。

MindFlex 也是目前民用化脑波产品出货量最高，累计约 400 万台，同时也成为当年亚马逊平台玩具类销售的冠军。

MindWave：专为行业级应用设计MindWave 是美国神念科技 NeuroSky 公司推出的一款脑电波耳机。

NeuroSky 在智能穿戴领域已经是颇有名气的生物电传感芯片供应商，主要包括脑电（EEG）和心电（ECG）。

本文所提及的许多脑波产品都采用他们的方案，在脑波解决方案的市场占有率方面也是最高的。

MindWave 是 NeuroSky 针对行业应用和开发者的一款产品。

它安全捕抓脑电波并输出脑电功率谱，不同的脑波模式会发出不同振幅和频率的脑电波。

例如，当脑波位于 12 到 30Hz 之间时，即 Beta 波，表示大脑正处于专注状态。

当脑波在 8 到 12Hz 时，即 Alpha 波，表明大脑正处于平静放松的状态。

整个设备由头箍，耳夹以及传感头组成，耳夹内装有参比电极和接地电极，脑电
图电极位于传感头内，另外设备还内置了一节 AAA 电池，可持续用 8 小时。

目前许多开发者、院校、实验室和行业应用都采用该款 MindWave 产品，脑波行业的生态链系统已经初具规模。

Interaxon Muse：结构最为紧凑的脑电波穿戴产品Interaxon Muse 来自加拿大多伦多的一家初创企业 Interaxon，前一段时间谷歌的计划收购传闻，让这家公司赚足了媒体的眼球。

Muse 是 Interaxon 在众筹平台 Indiegogo 的项目，筹得 30 万美元的佳绩，2013年8月获得了 600 万美元的 A 轮融资。

Muse 的外形可以说是最为简洁紧凑的脑电波产品。

配备 6 个传感器，通过蓝牙连接到终端设备。

通过相关介绍了解到目前 Muse 已经有一款叫 Calm 的App 帮助用户进入大脑放松状态，日后也会鼓励更多开发者参与，制作更多应用。

据了解，Interaxon Muse 将不兼容其它厂商的 App，打算构建自己的开发者生态体系。

而目前 NeuroSky 已经构建了一个初具规模的脑波产品生态链，形成直接的竞争，这对于 Interaxon 来讲是一个不小的考验。

但对于开发者和下游合作者将有更多的选择，同时脑波产品的民用化发展也会有推动作用。

BrainLink：应用丰富的脑电波产品这款 BrainLink 意念力头箍来自国内的宏智力科技，是国内首个民用化的脑波穿戴式产品，采用了可拆卸设计，将传感器支架和核心处理模块分离，增加了支架配件的灵活度，比如，就可以将核心模块接入瑜伽软带或运动帽等头戴服饰，配合不同头型，优化佩戴舒适度，适应更多的使用场景。

同时产品上还配备一个叫 EmoLight 的智能感应灯，能判断佩戴者不同的大脑状态显示不同颜色的灯光。

与 Interaxon 的策略不同，BrainLink 选择了融入现成的开发者生态体系，可以兼容 NeuroSky 的大部分 App，同时官方还提供了 20 多款应用，主要针对儿童脑力的提升和城市白领的放松减压，是应用比较丰富的脑电波产品。

Emotiv Epoc：针对专业游戏玩家Epoc 来自美国脑波产品厂商 Emotiv，是一款基于 PC 平台为专业玩家打造的脑波产品。

外型上最大的不同就是其传感器的数目比上述产品多，优点是可以探测出更多脑波信号，实现更多的操控方式，例如前后左右等。

但是过多的传感头大大增添了佩戴的难度，而且每次使用都要经过一个对每位用户的脑波识别过程，比较繁琐，因此目前在市面上很少能看到这款产品，只能看到一些院校和研究机构内应用的报道。

Emotiv 针对 Epoc 的定位策略也发生了变化，从一开始专业玩家转变为残疾人康复等科研方向。

Emotiv Insight ：升级版Emotiv EpocInsight 是 Emotiv 公司继 Epoc 之后推出的新一代脑波产品，这一次他们简化了设计，减少了传感器的数目，目标人群也更为大众化。

Insight 也是一款众筹产品，在 Kickstarter 上创下 60 万美元的惊人成绩。

由于产品还未正式面世，具体的应用和体验感没有更多的信息，但是从相关资料了解到 Insight 具有和 Epoc 同样强大的功能，对脑电图进行数据分析，帮助用户认识到自己大脑所处的状态。

谷歌大脑谷歌大脑，谷歌大脑是”Google X实验室”一个主要研究项目。

是谷歌在人工智能领域开发出的一款模拟人脑的软件，这个软件具备自我学习功能。

Google X部门的科学家们通过将1.6万台电脑的处理器相连接建造出了全球为数不多的最大中枢网络系统，它能自主学习，可以称之谓”谷歌大脑”。

比如它可以通过观看YouTube视频学习识别人脸、猫脸以及其他事物。

现在这项技术即将投入使用，使Google产品变得更加智能化，而首先受益的是语音识别产品。

当有数据被送达这个神经网络的时候，不同神经元之间的关系就会发生改变。

而这也使得神经网络能够得到对某些特定数据的反应机制。

结语二次世界大战至今，脑科学领域天时地利人和，它与人类的方方面面联系是如此紧密，以致其科研和产业化经常是相互赶超，上世纪很多时候，科研走在前面，等待着技术的产业化，21世纪以来，电脑技术的突飞猛进使得以前不敢想象的技术的应用成为了现实，如今，人工智能（AI），虚拟现实（VR），头戴式设备等产业飞速发展，但是很明显的，它们还是需要依赖脑科学方面更多的突破。

目前，全球脑科研呈现出多个鲜明趋势：研究已深入到细胞和分子水平，一些重大问题已在分子水平上找到答案；认知科学、信息科学等广泛的学科交叉；开始注重综合、整体的研究；主要研究方向则包括：阐明神经元特殊的细胞和分子生物学特征；揭示神经元之间各种不同的连接方式；鉴别神经元间的差异；了解神经元如何产生、传导信号及这些信号如何改变靶细胞的活动；阐明神经系统疾患的病因、机制；探索新的治疗手段等。

科学和市场都在呼吁更多的天才进军脑科学。

人工智能学家 Aitists
人工智能学家是权威的前沿科技媒体和研究机构，2016年2月成立人工智能与互联网进化实验室（AIE Lab)，重点研究互联网，人工智能，脑科学，虚拟现实，机器人，移动互联网等领域的未来发展趋势和重大科学问题。