从人类脑计划到计算神经科学ppt课件
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1. “人类脑计划”介绍 2. 计算神经科学概述
2
3
1.人类脑计划介绍
问题的提出
生命是什么？ 灵魂在那里？ 大脑如何思维？
揭示大脑奥秘是人类面临的最大挑战. 脑科学是21世纪最具有原创性的科学！
4
1.人类脑计划介绍
人与其它物种之区别
人类有极其复杂的大脑，它是千百万年进 化的结晶。在过去六亿年中，生物的进化产生 了由大量神经元相互联结而形成的神经网络， 解决了在不断变化的复杂环境中，人脑如何处 理各种复杂信息的问题。
7
1.人类脑计划介绍
脑科学的研究热潮正遍布全球
欧洲：1991年欧共体制定了“EC脑十年计划”； 日本：1995年日本学术会议设立“脑科学和意识问题”特别 委员会。1996年日本科学技术厅在总结它和通产省等1986年所 提出“人类前沿科学计划”十年实践结果的基础上提出了“脑科 学时代——脑科学研究推进计划”，正式提出了“了解脑、保护 脑、创造脑”的口号，并指出“了解脑也就是了解人类本身”。
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1.人类脑计划介绍
神经信息学的建立和发展
INCF提出神经信息学的最终目标依旧是建立一个有关神 经系统所有数据的全球知识管理系统和网络协同研究环境，组 织全世界最顶尖的研究机构和科学家，开展全球性脑科学科研 大协作。目前的任务是协调全球神经信息学工作、制定神经信 息学的发展计划、工作指南、数据标准和共享规范。
2004年4月的OECD-GSF-NI巴黎工作会议上，原OECD-GSFNI工作组更名为国际神经信息学协调委员会(International Neuroinformatics Coordinating Facility，INCF)，负责具体执行新 一轮神经信息学国际合作计划（Program in International Neuroinformatics，PIN）。
10
1.人类脑计划介绍
海量的数据呼唤新的学科 - 神经信息科学
1）神经科学家面临的重要问题之一，就是能否灵活有效 地管理数据，最大限度地利用已有的实验数据。建立“全球神 经信息数据库”和“神经信息电子网络”，已经迫在眉睫。
2）应加强神经科学和信息科学的合作和相互渗透，建立 新的研究模式，即实验数据→数学理论→计算机模拟和预测→ 生物学实验验证→数学模型与验证后的理论，力求达到事半功 倍，加快脑的研究进程。
13
1.人类脑计划介绍
神经信息学的建立和发展
2000年在OECD的科学论坛（GSF）批准下，建立以美国为牵 头国家的神经信息学工作组（OECD-GSF–NI工作组），参加国家 有：美国(组长)、英国、法国、日本、中国等21个成员国或观察员 国。这标志着神经信息学全球合作计划正式启动，其概念已经在国 际范围内得到认可。
15
1.人类脑计划介绍
神经信息学在欧洲
欧盟自1999年与美国共同成立USA-EC神经信息学双边合作 组织以来，在全球人类脑计划/神经信息学国际合作中扮演重要 角色，具有很好的工作基础和突出贡献。欧盟委员会近年来坚决 支持其成员国参与OECD-GSF-NI工作组各项活动，并协助美国 建立和完善了国际神经信息学协作组织（INCF），成功争取了 国际神经信息学协作组织主办国地位，并联合欧盟15个成员国投 入科研基金，建立欧洲神经信息学数据库，发行神经信息学SCI 杂志。
11
1.人类脑计划介绍
人类脑计划的核心 —— 神经信息学
神经信息学 指 神经科学和信息学相互结合的研究领域。它 是人类脑计划的核心内容。
目 标： 利用信息技术，建立神经信息学数据库。 1） 以便能对不同层次的有关脑的研究数据，进行检索、
比较、分析、整合、建模和仿真，绘制出脑功能、脑结构和神经 网络的图谱；
2） 能从基因到行为各个水平加深人类对大脑的理解， 达到“认识脑、保护脑和创造脑”的目的。
12
1.人类脑计划介绍
神经信息学的建立和发展
全球人类脑计划/神经信息学的概念最初由美国提出，1999年在美 国与欧共体合作的基础上形成USA-EC神经信息学双边合作组织。
美国神经信息学的国内分支机构是美国国立卫生院（NIH）神经 信息学办公室。该国对人类脑计划/神经信息学的专项资助（Phase I 和Phase II研究基金）目前已近1亿美金，资助方向是神经科学和信息 学相结合的研究内容。美国人类脑计划/神经信息学的研究集中在嗅觉 神经信息学（Yale University）、人脑图谱（UCLA）和认知神经信 息学（Dartmouth College）三个方面。美国重视神经信息学人才培养， NIH已启动专项培训和教育计划，资助神经科学和信息学的交叉学科 人才的培养。
8
1.人类脑计划介绍
“认识脑、保护脑、创造脑”三大目标
人们相信脑科学的研究成果将为人类更好地： 了解自己、 保护自己、 防治脑疾病、 开发大脑潜能
等方面做出重要的贡献。
9
1.人类脑计划介绍
脑的研究正在产生海量的数据
1） 以往有关脑的研究包括神经（解剖、生理、病理、生化、 免疫、电生理、心理）等，已经获得了大量有关动物脑和人脑的 实验数据和研究结果。
2）近年来分子神经生物学研究从基因水平来揭示人脑的奥秘， 先进的基因芯片技术在每秒钟就可以得到大量微观水平上的实验 数据。
3）脑功能成像（fMRI、PET、ERP等）使我们能从活体和 整体水平来研究脑，可以在无创伤条件下了解到人的思维、行为 活动时脑的功能活动。 这些新方法、新技术极大地增强了宏观水 平上的脑研究能力，同时也产生了海量的实验数据。
人的高级认知功能的高度发展，使得人类 成为万物之首，具备了主宰世界的能力。
5
Leabharlann Baidu.人类脑计划介绍
人脑是精巧而完善的智能信息处理系统
研究发现，一个成人大脑内有上千亿个神经细胞（10 的11次 方），还有超过10的14次方个神经突触。
脑是生物体内结构和功能最复杂的 组织，是接受外界信号、产生感觉、形 成意识、进行逻辑思维、发出指令、产 生行为的指挥部。
掌管着人类每天的语言、思维、感 觉、情绪、运动等高级活动。
6
1.人类脑计划介绍
脑科学的研究热潮正遍布全球
人脑的结构和功能极其复杂，需要从分子、细胞、系统、 全脑和行为等不同层次进行研究和整合，内容极其丰富。
世界各国投入了大量的人力和财力进行专门研究： 美国：1989年，美国在全世界率先推出了全国性的脑科学计 划，并把20世纪的最后十年命名为“脑的十年”。这一举动立 刻得到了国际脑研究组织和许多国际学术组织的响应。美国提 出“脑的十年”计划重点是保护脑，防治脑疾病。
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1. “人类脑计划”介绍 2. 计算神经科学概述
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1.人类脑计划介绍
问题的提出
生命是什么？ 灵魂在那里？ 大脑如何思维？
揭示大脑奥秘是人类面临的最大挑战. 脑科学是21世纪最具有原创性的科学！
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1.人类脑计划介绍
人与其它物种之区别
人类有极其复杂的大脑，它是千百万年进 化的结晶。在过去六亿年中，生物的进化产生 了由大量神经元相互联结而形成的神经网络， 解决了在不断变化的复杂环境中，人脑如何处 理各种复杂信息的问题。
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1.人类脑计划介绍
脑科学的研究热潮正遍布全球
欧洲：1991年欧共体制定了“EC脑十年计划”； 日本：1995年日本学术会议设立“脑科学和意识问题”特别 委员会。1996年日本科学技术厅在总结它和通产省等1986年所 提出“人类前沿科学计划”十年实践结果的基础上提出了“脑科 学时代——脑科学研究推进计划”，正式提出了“了解脑、保护 脑、创造脑”的口号，并指出“了解脑也就是了解人类本身”。
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1.人类脑计划介绍
神经信息学的建立和发展
INCF提出神经信息学的最终目标依旧是建立一个有关神 经系统所有数据的全球知识管理系统和网络协同研究环境，组 织全世界最顶尖的研究机构和科学家，开展全球性脑科学科研 大协作。目前的任务是协调全球神经信息学工作、制定神经信 息学的发展计划、工作指南、数据标准和共享规范。
2004年4月的OECD-GSF-NI巴黎工作会议上，原OECD-GSFNI工作组更名为国际神经信息学协调委员会(International Neuroinformatics Coordinating Facility，INCF)，负责具体执行新 一轮神经信息学国际合作计划（Program in International Neuroinformatics，PIN）。
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1.人类脑计划介绍
海量的数据呼唤新的学科 - 神经信息科学
1）神经科学家面临的重要问题之一，就是能否灵活有效 地管理数据，最大限度地利用已有的实验数据。建立“全球神 经信息数据库”和“神经信息电子网络”，已经迫在眉睫。
2）应加强神经科学和信息科学的合作和相互渗透，建立 新的研究模式，即实验数据→数学理论→计算机模拟和预测→ 生物学实验验证→数学模型与验证后的理论，力求达到事半功 倍，加快脑的研究进程。
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1.人类脑计划介绍
神经信息学的建立和发展
2000年在OECD的科学论坛（GSF）批准下，建立以美国为牵 头国家的神经信息学工作组（OECD-GSF–NI工作组），参加国家 有：美国(组长)、英国、法国、日本、中国等21个成员国或观察员 国。这标志着神经信息学全球合作计划正式启动，其概念已经在国 际范围内得到认可。
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1.人类脑计划介绍
神经信息学在欧洲
欧盟自1999年与美国共同成立USA-EC神经信息学双边合作 组织以来，在全球人类脑计划/神经信息学国际合作中扮演重要 角色，具有很好的工作基础和突出贡献。欧盟委员会近年来坚决 支持其成员国参与OECD-GSF-NI工作组各项活动，并协助美国 建立和完善了国际神经信息学协作组织（INCF），成功争取了 国际神经信息学协作组织主办国地位，并联合欧盟15个成员国投 入科研基金，建立欧洲神经信息学数据库，发行神经信息学SCI 杂志。
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1.人类脑计划介绍
人类脑计划的核心 —— 神经信息学
神经信息学 指 神经科学和信息学相互结合的研究领域。它 是人类脑计划的核心内容。
目 标： 利用信息技术，建立神经信息学数据库。 1） 以便能对不同层次的有关脑的研究数据，进行检索、
比较、分析、整合、建模和仿真，绘制出脑功能、脑结构和神经 网络的图谱；
2） 能从基因到行为各个水平加深人类对大脑的理解， 达到“认识脑、保护脑和创造脑”的目的。
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1.人类脑计划介绍
神经信息学的建立和发展
全球人类脑计划/神经信息学的概念最初由美国提出，1999年在美 国与欧共体合作的基础上形成USA-EC神经信息学双边合作组织。
美国神经信息学的国内分支机构是美国国立卫生院（NIH）神经 信息学办公室。该国对人类脑计划/神经信息学的专项资助（Phase I 和Phase II研究基金）目前已近1亿美金，资助方向是神经科学和信息 学相结合的研究内容。美国人类脑计划/神经信息学的研究集中在嗅觉 神经信息学（Yale University）、人脑图谱（UCLA）和认知神经信 息学（Dartmouth College）三个方面。美国重视神经信息学人才培养， NIH已启动专项培训和教育计划，资助神经科学和信息学的交叉学科 人才的培养。
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1.人类脑计划介绍
“认识脑、保护脑、创造脑”三大目标
人们相信脑科学的研究成果将为人类更好地： 了解自己、 保护自己、 防治脑疾病、 开发大脑潜能
等方面做出重要的贡献。
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1.人类脑计划介绍
脑的研究正在产生海量的数据
1） 以往有关脑的研究包括神经（解剖、生理、病理、生化、 免疫、电生理、心理）等，已经获得了大量有关动物脑和人脑的 实验数据和研究结果。
2）近年来分子神经生物学研究从基因水平来揭示人脑的奥秘， 先进的基因芯片技术在每秒钟就可以得到大量微观水平上的实验 数据。
3）脑功能成像（fMRI、PET、ERP等）使我们能从活体和 整体水平来研究脑，可以在无创伤条件下了解到人的思维、行为 活动时脑的功能活动。 这些新方法、新技术极大地增强了宏观水 平上的脑研究能力，同时也产生了海量的实验数据。
人的高级认知功能的高度发展，使得人类 成为万物之首，具备了主宰世界的能力。
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Leabharlann Baidu.人类脑计划介绍
人脑是精巧而完善的智能信息处理系统
研究发现，一个成人大脑内有上千亿个神经细胞（10 的11次 方），还有超过10的14次方个神经突触。
脑是生物体内结构和功能最复杂的 组织，是接受外界信号、产生感觉、形 成意识、进行逻辑思维、发出指令、产 生行为的指挥部。
掌管着人类每天的语言、思维、感 觉、情绪、运动等高级活动。
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1.人类脑计划介绍
脑科学的研究热潮正遍布全球
人脑的结构和功能极其复杂，需要从分子、细胞、系统、 全脑和行为等不同层次进行研究和整合，内容极其丰富。
世界各国投入了大量的人力和财力进行专门研究： 美国：1989年，美国在全世界率先推出了全国性的脑科学计 划，并把20世纪的最后十年命名为“脑的十年”。这一举动立 刻得到了国际脑研究组织和许多国际学术组织的响应。美国提 出“脑的十年”计划重点是保护脑，防治脑疾病。