段樹民：腦科學的發展對技術進步和身心健康都有重要影響
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杭州網訊 12月18日-20日，2020本站未來大會在杭州盛大舉行。大會以“洞覺 未見”爲主題，匯聚了全球最強大腦，期盼以遠見超越未見，去尋找打開未來的鑰匙。
大會上，中國科學院院士、浙江大學醫藥學部主任段樹民在《腦與腦機融合》主題演講時表示，大腦是自然界最奇妙的產物，也是最複雜的產物。科學家有過共識，曾經在《科學》雜誌成立125週年時做過調查，25個沒有解決的最重要的科學問題，第二個就是意識的神經生物學基礎，第一個是宇宙是怎麼產生的。
在談到人工智能對人類的衝擊時，段樹民說其有正面和有負面。負面的，以霍金爲代表的，他的擔憂也可能是很多人比較認可的，就是人工智能有沒有可能將來是災難性的，我們人類控制不了它了。當然也有樂觀派，例如非常有理想的馬斯克，他現在也非常關心人的大腦如何能好好利用人工智能，叫腦機融合、腦機接口。他已經做了一些技術上的突破。按照他的想法，最理想的狀態是，將來人的大腦可以很好的控制外界，不管人工智能多發達，外部機器多發達，人的大腦都可以很有效的控制它。如果要做到這一步，最基本的一個問題就是你要精細解析大腦的信號，知道大腦是如何運作的。
段樹民說，馬斯克這一看似瘋狂的想法並不是完全沒有可能性的。將來隨着技術手段的發展，有可能通過腦機接口，逐步實現人腦和機器腦的融合。
此外，段樹民認爲，現在的生活，如果和30年前、40年前相比，絕大部分人在物質生活層面都會比那個年代好得多，但並不一定會覺得幸福感比那個時候高得多。主要的原因是幸福感是一種感覺，是腦的一個活動狀態，並不完全和物質成正比。所以，調控好我們的大腦具有普遍意義，對身心健康有重要的影響。
以下爲段樹民演講實錄：
段樹民：非常榮幸能在本站未來大會上講一下腦科學，今天的主題是區塊鏈和人工智能，實際上這個領域我是外行，但我可以從腦科學的角度來談談怎麼樣人腦能夠和人工智能很好的、和平的相處，我們叫腦機融合！
我們知道大腦是自然界，可以說是最奇妙的產物，也是最複雜的產物，我們曾經認爲大腦是很難以理解的。科學家有過共識，曾經在《科學》雜誌成立125週年時做過調查，25個沒有解決的最重要的科學問題，第二個就是意識的神經生物學基礎，第一個是宇宙是怎麼產生的。
大腦是進化的產物，可以看到大腦進化了數億年，實際上我們人類大腦，從靈長類到人類進化的時間並不久，現代人大概是20萬年前出現，在歷史長河中還不是那麼久遠。但是人工智能發展也就一百年的時間。尤其是最近十年的發展，令我們非常震驚，在某些方面它的智能已經超過我們人類。下圍棋，甚至其他一些事情大大超過人類。因此，它對我們的衝擊也是非常巨大的。可以說在過去這些年，腦科學的研究和人工智能的研究這兩個領域其實是交融非常少的，基本上研究人工智能的不太關心腦子是如何工作的。我們研究大腦的人，也不太懂人工智能。唯一有個交叉點，人工智能這些年應用了神經網絡和深度學習，可能和我們大腦開始研究的行爲，科學家提供一些理論學說，有那麼一些貢獻。但這兩個學科基本上還是交叉的很少。
人們對人工智能發展的看法其實是兩方面的，有正面的，有負面的。負面的，以霍金爲代表的，他的擔憂也可能是很多人比較認可的，就是人工智能有沒有可能將來是災難性的，我們人類不能控制它了。當然也有樂觀派，例如非常有理想的馬斯克，他現在也非常關心人的大腦如何能好好利用人工智能，叫腦機融合、腦機接口。他已經做了一些技術上的突破。按照他的想法，最理想的狀態是，將來人的大腦可以很好的控制外界，不管人工智能多發達，外部機器多發達，人的大腦都可以很有效的控制它。
如果做到這一步，最基本的一個東西就是你要解析大腦的信號，知道大腦是如何運作的。只有解析好大腦，我們才知道如何將大腦的指令很好地傳到外部儀器。解析大腦實際上也是我們腦科學這些年不懈努力的工作。科學家們曾認爲如果將來的研究做到極致的話，我們應該能夠在分子細胞微觀水平上解釋大腦各種功能的工作機理，包括最神秘的意識。我們每個人都不一樣，性格各異，所具有的特長也是各異的。如果真正能把大腦解析清楚的話，這些特異的，每個人不一樣的地方，其實就是負責某一特異功能那一塊的神經元集羣及其聯繫、以及相關的分子事件是不一樣的。按照還原論，我們最終是能從分子細胞水平來解釋智能的活動。
腦科學的研究在過去這些年主要從大致兩個方面進行的：一個是微觀的分子細胞水平；另一個就是宏觀的系統，心理認知這個水平。這兩個水平的研究都可以說取得比較大的進展，尤其是微觀水平，我們現在對在微觀上神經元怎麼處理信號，是怎麼發放信號，這些已經研究的非常清楚。在系統和認知功能上，我們也研究出一些規律，但是我們仍然做不到還原論的看法，不知道這些功能是怎麼樣從分子細胞水平來完成這些系統的功能。最主要的原因就是缺乏一箇中間的環節，我們叫神經環路。人工智能領域稱爲神經網絡，正是在這個網絡水平的活動纔是大腦工作機理的關鍵，而我們對它瞭解的很少。爲什麼很少，主要是缺乏手段，神經環路太複雜了。我們人的大腦有上千億個神經元，每個神經元又和成千上萬其他的神經元發生聯繫。所以過去科學家曾經認爲這是不可能瞭解清楚的，基本上是放棄的。要麼就去研究非常微觀的東西，要麼就研究宏觀的，把它作爲一個黑匣子來處理。但是近些年，腦科學領域有些技術的突破，這也是交叉科學合作的結果，使得科學家認爲我們現在有可能對神經環路進行比較好的解析，這一系列技術我就不詳細說了。
一個有代表性的技術突破就是光遺傳學，什麼意思呢，可以把一個外界的對光敏感的通道通過遺傳學的方法，可以把它轉基因到特定的神經環路里特定神經細胞上，然後就能對這個環路進行解析，甚至對它的行爲學進行解析。和它相對應的還有其他一系列技術，包括形態學上的顯微成像技術的發展，神經元聯繫的可視化追蹤等等手段，可以從功能上和形態上對神經環路進行精細的解析。這樣的話，使得科學家有信心對動物複雜的腦功能機制進行詳細的環路解析。
腦的功能研究也有幾個層次，如果從行爲學來研究，可以是簡單感覺運動，我們覺得感覺運動很複雜，其實對腦功能來說是最簡單的功能。複雜的功能，如高級認知功能，也是大腦的新皮層的功能，包括邏輯思維、抉擇、學習記憶。人工智能的邏輯計算所模擬的智能主要是這方面的。在進化上人類新皮層是近幾十萬年的結果。但是中間環節的本能行爲則是大腦數億年進化的結果，而且高度保守，一直到人類還在發揮重要作用。但過去的研究非常少，主要也是研究手段的限制。本能行爲其實非常重要，對我們的潛意識、我們意識不到的東西發揮很重要的作用。另外它也是目前人工智能所不具備的功能。手人工智能遇到的計算瓶頸就是高能耗、依賴大數據學習。而這些恰恰是本能行爲的優勢，大多數本能行爲都是生來就有的，或者只需要經過簡單的學習，不需要大樣本學習就可以高效運行。另外，它的耗能也是非常少，這些都是人工智能需要向大腦學習的地方。
在心理學的研究中，我們知道弗洛伊德對夢的解析。那時候他遇到問題，他要解析的東西其實都是本能的行爲。他是個精神科醫生。遇到了很多病人出現的問題其實就是現在所說的焦慮症、抑鬱症。他們的主訴可以是全身的症狀，主要的功能就是本能功能出現的障礙和問題。這些問題過去沒有神經科學辦法去研究，所以要通過精神分析和心理學手段進行研究和判斷。
本能功能出現的問題，在現代社會產生越來越重要的影響，對我們身心健康影響可以非常廣泛。社會節奏的加快、競爭壓力的增加，使得神經精神疾病的發病率越來越高，在中國的疾病總負擔中已經佔20%，超過癌症和心血管疾病。所以腦科學的研究的意義，無論對基礎、交叉學科還是實際臨牀應用上都是非常重要的。
下面簡單舉一個本能行爲的例子——恐懼。如先天性恐懼，最著名的例子是老鼠怕貓，小老鼠不一定被貓咬過，它生下來就會怕貓，當然恐懼也會後天性，如一次被蛇咬，十年怕井繩。恐懼對生物，包括到人類都有重要影響。現在很多焦慮，你爲什麼焦慮？就是你在害怕一些東西，所以恐懼的情緒對我們的身心健康會有很大影響。
這種情緒，你能否解析甚至控制它？其實我們在動物裡面可以做得很好。這個圖像裡面用TMT這三個字標記燒杯，燒杯裡面放的液體是含有小鼠天敵的味道，就是狐狸尿或者貓尿的味道，它聞到這種氣味就一點都不敢動。我們找到腦內的某個部位的一些神經細胞，讓他們表達光敏感通道，就可以用光控制他們的活動。你可以發現用光刺激它們，就可以讓小鼠克服恐懼心理，它可以向周圍跑去探索環境，可以看到非常有效地控制了恐懼行爲。光滅了以後，它聞到氣味又躲避，恐懼行爲又出現了。
反過來我們可以控制另外一羣神經細胞，刺激它們後則會產生恐懼行爲。小鼠本來是自由活動的，但當光刺激這些神經元時，小鼠馬上就不敢動，產生本能的恐懼反應。
我們已經可以在動物裡面對各種行爲進行精細的解析和調控。將來是否可以造福於人類，比如人類的焦慮抑鬱症？當然不能埋光纖，所以科學家們想辦法用無創的方法來調控腦的特定部位，比如聚焦超聲和其他一些辦法。將來隨着我們技術手段的發展，有可能做到通過腦機接口實現人腦和外界機器腦的融合，不但發揮腦的巨大的功能，也可以讓我們的大腦處於一個很好的狀態。其實我們大腦能夠產生內源性獎賞物質，使得我們處於一個良好的狀態，做事情會有動力；但如果發生抑鬱症，這些物質就不分泌，就會產生問題。當然如果過度去刺激它也會出現問題，如吸毒，就是過度刺激這個系統，最終造成成癮。我們提出一個概念就是“幸福腦”，我們對幸福是一種感覺，是你的一種認識，而不是絕對依靠物質生活。絕對的物質生活再豐富，也不一定愉快。現在的生活，如果和30年前、40年前相比，絕大部分人在物質生活層面都會比那個年代好得多，但並不一定會覺得幸福感比那個時候高得多。主要的原因是幸福感是一種感覺，是腦的一個活動狀態，並不完全和物質成正比。所以，調控好我們的大腦具有普遍意義，對身心健康有重要的影響。
我就講這些，謝謝大家！
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