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人脑计划

科研項目

人脑计划（英语：Human Brain Project，HBP）是一项为期十年的大型科学研究计划，在百亿亿级超级电脑的基础上，目标在于建立一个基于资通讯技术的协作性科学研究基础建设，使整个欧洲的研究人员能够增进在神经科学、计算机技术及大脑相关医学等领域的知识。

人脑计划
项目类型科学研究
位置欧洲
所有人欧盟
国家瑞士
关键人物Andreas Mortensen, 总干事
Katrin Amunts, 科学研究总监
建立日期2013年，​11年前​（2013）
网站www.humanbrainproject.eu

该计划于2013年10月1日启动，是欧盟委员会的未来和新兴技术旗舰计划的一部分，由洛桑联邦理工学院统筹，主要是由欧盟资助。[1] 该计划协调办事处设在瑞士的日内瓦 。[2]

战略目标和组织

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2013年HBP峰会（该计划的开幕式）于2013年10月在EPFL学习中心举行，汇集了来自100多个合作机构的科学家。

HBP方法是基于在不同时空尺度上对大脑进行研究（空间尺度即从分子到隐含在高级认知过程背后的大型网络，时间尺度即从数毫秒到数年）。为了实现这一目标，HBP依靠来自不同学科（包括神经科学，哲学和计算机科学）的科学家合作，充分利用实验数据、理论建模和实验模拟的循环，将经验结果作为理论发展的基础，接着促进建模和模拟，从而得出预测，再回头验证经验结果。[3]

HBP的首要目标是为脑部研究、认知神经科学和脑启发运算建立基于资通讯（ICT-based）的研究基础设施，世界各地的研究人员均可使用。

该计划分为十二项子计划。 其中有六项负责开发资通讯平台（子计划5-10），由原型硬件、软件、数据库和程式界面组成。全球的研究人员可透过HBP 协作平台使用这些工具。 四项子计划搜集经验神经科学的数据，并建立理论基础（子计划1-4）。一项子计划负责伦理和社会问题（子计划12）。子计划11则负责协调这些计划。

  • SP1老鼠大脑组织：了解老鼠的大脑结构及其电化学功能
  • SP2人脑组织：了解人脑的结构及其电化学功能
  • SP3系统和认知神经科学：了解大脑如何执行其系统级别和认知功能的活动
  • SP4理论神经科学：推导高级数学模型以从研究数据中得出结论
  • SP5 神经资讯平台：收集、组织和提供大脑数据
  • SP6 大脑模拟平台：重建由资料驱动的大脑组织，探索这些重建组织的模拟能力。
  • SP7 高性能分析和计算平台：提供资通讯功能，以前所未有的细节绘制大脑，构建复杂模型，运行大型模拟并分析大量数据
  • SP8 医学资讯平台：开发基础设施，共享医院和医学研究数据，以了解疾病分布及其各自的疾病特征
  • SP9 神经形态计算平台：开发和应用大脑启发的计算技术
  • SP10 神经机器人学平台：开发虚拟机器人和真实机器人，以及开发大脑模拟的测试环境
  • SP11管理与协调：计划的总体协调
  • SP12道德与社会：探索HBP工作在伦理和社会方面的影响

HBP由洛桑联邦理工学院协调，参与的研究人员来自欧洲19个国家或地区的117个合作机构。 [4] 著名的合作机构包括海德堡大学、于利希研究中心和洛桑大学医院。

科学指导是由HBP子计划的代表人员提供，这些子计划组成了科学和基础设施委员会（SIB）。 来自德国于利希研究中心的Katrin Amunts是SIB的主席。来自慕尼黑工业大学的Alois Knoll是SIB副主席，负责软件开发。 由EFL的Andreas Mortensen领导的理事会则引导了HBP的日常运作。

阻碍

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该计划的主要障碍之一是“先前的大脑研究中所收集的资讯，本质上没有系统性”。神经学的研究数据因生物组织架构、物种研究及发育阶段而异，因此统整这些数据来仿制作为单一系统模型的大脑相当不易。[5]

其他障碍则涉及功耗、记忆和储存的工程问题。[6] 例如，详细的神经表征在计算上的开销非常高， [7] [8]而全脑模拟处于我们计算能力的前沿。 [9]

批评

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2014年7月7日，154名欧洲研究人员向欧盟委员会发出一封公开信（截至2014年9月3日，有750人署名）[10]，抱怨HBP过于狭窄的方法，并威胁抵制该计划[11]。这场内部争议核心是认知科学家们的经费问题，这些认知科学家是研究思维和行为等高级大脑功能的专家。但HBP表示“毫无疑问，认知和行为对HBP至关重要”并解释说，认知神经科学研究在计划中被重新定位，以使核心计划能够专注于平台建设。此外，公开信也呼吁欧盟委员会“将目前分配给HBP核心计划和合作计划的资金重新分配给广泛的神经科学导向的资金，以实现HBP的最初目标，即了解大脑功能及其对社会的影响”。HBP在回应中表示“虽然神经科学研究产生了大量有价值的数据，但除了论文甚至数据库之外，目前还没有共享、组织、分析或整合这些资讯的技术。HBP将补足关键的缺失层，以朝大脑多层次之重建及模拟迈进”。它补充道“认知神经科学和行为神经科学将成为HBP计划在神经科学方面最重要的组成部分。然而，要做到这一点，平台首先必须先到位”[12]。

伦敦大学学院计算神经科学主任彼得·达扬 （ Peter Dayan）认为，大规模模拟大脑的目标根本不成熟， [13]杰弗里·辛顿表示：“该计划的真正问题在于，他们不知道如何让这样的大系统去学习”。 [14] 罗伯特·爱普斯坦 （ Robert Epstein）对计划的方法也提出了类似的忧虑。 [15]

HBP表示，其成员在大规模模拟方面存在不确定性，但“重建和模拟人脑”是一种愿景，是一个目标；收益将来自实现目标所需的技术。 这项由HBP开发的技术将使所有神经科学以及相关领域受益。 [16]

2015年，该计划经历了审查程序，解散了由Markram领导、由三人组成的执行委员会[17] ，改由22人组成的理事会取代。 [18]

2019年的一篇文章指出“ 2013年，欧盟委员会拨款给其创新提案“人脑计划”（HBP）惊人的10亿欧元（当时价值约14.2亿美元）......我所接触的人很难说出HBP在过去十年中做过什么重大贡献。” [19]

参见

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参考文献

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  1. ^ moriscl. FET Flagships. Horizon 2020 - European Commission. 2013-12-19 [2020-03-18]. （原始内容存档于2021-01-11） （英语）. 
  2. ^ Human Brain Project relocates to Geneva. SwissInfo. 2013-10-29 [2013-10-29]. （原始内容存档于2013-11-13）. 
  3. ^ Amunts, Katrin; Ebell, Christoph; Muller, Jeff; Telefont, Martin; Knoll, Alois; Lippert, Thomas. The Human Brain Project: Creating a European Research Infrastructure to Decode the Human Brain (PDF). Neuron. 2016, 92 (3): 574–581 [2020-07-27]. PMID 27809997. doi:10.1016/j.neuron.2016.10.046. （原始内容存档 (PDF)于2018-07-19）. 
  4. ^ Human Brain Project, Framework Partnership Agreement https://www.humanbrainproject.eu/documents/10180/538356/FPA++Annex+1+Part+B/41c4da2e-0e69-4295-8e98-3484677d661f （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  5. ^ "A Report to the European Commission" （页面存档备份，存于互联网档案馆） The Human Brain Project.
  6. ^ 存档副本. [2020-07-27]. （原始内容存档于2016-03-28）. 
  7. ^ Forrest, Michael D. Simulation of alcohol action upon a detailed Purkinje neuron model and a simpler surrogate model that runs >400 times faster. BMC Neuroscience. 2015, 16: 27. PMC 4417229  . PMID 25928094. doi:10.1186/s12868-015-0162-6. 
  8. ^ Wan, Lei; Liu, Junxiu; Harkin, Jim; McDaid, Liam; Luo, Yuling. Layered tile architecture for efficient hardware spiking neural networks. Microprocessors and Microsystems. 2017, 53: 21–32. doi:10.1016/j.micpro.2017.07.005 （英语）. 
  9. ^ An algorithm for large-scale brain simulations - News. www.humanbrainproject.eu. [2020-03-18]. （原始内容存档于2020-11-09） （英语）. 
  10. ^ Frégnac, Yves; Laurent, Gilles. Neuroscience: Where is the brain in the Human Brain Project?. Nature. 2014, 513 (7516): 27–9. Bibcode:2014Natur.513...27F. PMID 25186884. doi:10.1038/513027a  . 
  11. ^ Open message to the European Commission concerning the Human Brain Project. [2014-07-07]. （原始内容存档于2014-11-08）. 
  12. ^ The Vital Role of Neuroscience in the Human Brain Project (PDF). [2016-03-11]. （原始内容 (PDF)存档于2014-08-23）. 
  13. ^ Scientists threaten to boycott €1.2bn Human Brain Project. The Guardian. 2014-07-07 [2014-07-07]. （原始内容存档于2020-12-05）. 
  14. ^ Brean, Joseph. A billion-dollar European effort to model the brain in a supercomputer is in danger of collapsing. National Post. 2014-07-08. [失效链接]
  15. ^ Your brain does not process information and it is not a computer – Robert Epstein | Aeon Essays. Aeon. [2016-05-23]. （原始内容存档于2021-02-14）. 
  16. ^ The Vital Role of Neuroscience in the Human Brain Project (PDF). [2016-03-11]. （原始内容 (PDF)存档于2014-08-23）. 
  17. ^ Theil, Stefan. Trouble in Mind. Scientific American. 2015, 313 (4): 36–42. Bibcode:2015SciAm.313d..36T. doi:10.1038/scientificamerican1015-36. 
  18. ^ €1B Human Brain Project back on track after Commission signs new contract. Science|Business. [2020-03-18]. （原始内容存档于2020-03-23） （英语）. 
  19. ^ The Human Brain Project Hasn't Lived up to its Promise. 2019-07-22 [2020-07-27]. （原始内容存档于2020-11-08）. 
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