巔峰對話，蒲慕明院士、沈定剛教授暢議人工智能與腦科學(xué)的融合演進(jìn)之路

上海2023年3月15日 /美通社/ -- "當(dāng)我們仰望星空的時候，我們有時候會感嘆宇宙的浩瀚和無垠。但我們的人體當(dāng)中就存在著大腦這個‘三磅宇宙’，它和宇宙一樣神秘、無限。"

近期，中國科學(xué)院院士、中國腦科學(xué)研究領(lǐng)軍人物蒲慕明院士與聯(lián)影智能聯(lián)席 CEO 、醫(yī)療人工智能領(lǐng)域前沿探路人沈定剛教授共同開啟了一場巔峰對話，在回首過去與展望未來之間，暢議人工智能與腦科學(xué)研究的融合演進(jìn)之路。

以“實(shí)用”為導(dǎo)向的中國腦科學(xué)

腦科學(xué)被譽(yù)為"人類科學(xué)最后的前沿"，認(rèn)識腦的奧秘是對人類的“終極挑戰(zhàn)”。近年來，各國相繼意識到了腦科學(xué)研究的重要性，在既有的腦科學(xué)研究支持外陸續(xù)啟動了各自有所側(cè)重的腦科學(xué)計(jì)劃，我國也將"腦科學(xué)與類腦研究"上升為國家戰(zhàn)略。

作為世界上最早開展醫(yī)學(xué)影像人工智能研究的科學(xué)家之一，沈定剛教授在談及國外與中國在腦科學(xué)研究上的主要差異時指出，國外針對腦科學(xué)有組織、有規(guī)模的研究起步相對較早，且在數(shù)據(jù)收集等研究策略上體現(xiàn)出了一定前瞻性、長期性。"舉一個典型的例子，國外在針對腦科學(xué)的研究中，即使遇到某些當(dāng)下無法處理或是不知其是否有用的研究數(shù)據(jù)，研究人員都會選擇提前做采集、保留，說不定隨未來研究經(jīng)驗(yàn)的積累，這些數(shù)據(jù)能夠很好地得到利用。"

各國競相投入腦科學(xué)研究意義深遠(yuǎn)，而我國目前也已形成一條明確的戰(zhàn)略藍(lán)圖。2019 年 9 月，科技部正式發(fā)布科技創(chuàng)新 2030 "腦科學(xué)與類腦研究"重大項(xiàng)目 2021 年度項(xiàng)目申報(bào)指南的通知，涉及 59 個研究領(lǐng)域和方向。自此，"中國腦計(jì)劃"正式啟航。

根據(jù)中國腦計(jì)劃"一體兩翼"結(jié)構(gòu)特征，中國腦計(jì)劃主要目的在于推動對大腦基本規(guī)律的理解，同時利用神經(jīng)科學(xué)的基礎(chǔ)研究成果來滿足一些緊迫的社會需求，比如人民腦健康的改善與新一代人工智能技術(shù)的發(fā)展，實(shí)用導(dǎo)向明顯。

蒲慕明院士指出，"我國腦科學(xué)的基礎(chǔ)研究意義和西方國家有所不同，我國對腦科學(xué)的基礎(chǔ)研究和自由探索，都要以實(shí)用導(dǎo)向?yàn)槟繕?biāo)，用務(wù)實(shí)的心態(tài)做基礎(chǔ)探索，因此中國腦科學(xué)研究必須要在人民健康方面為疾病早期診斷、早期干預(yù)治療作出貢獻(xiàn)。"

其中，作為腦科學(xué)基礎(chǔ)研究中的重要領(lǐng)域，我國在腦疾病動物模型領(lǐng)域已取得突破性進(jìn)展。蒲慕明院士介紹，"在獼猴模型制作領(lǐng)域，我國已在世界范圍內(nèi)領(lǐng)先產(chǎn)生了自閉癥模型、帕金森病模型、節(jié)律紊亂模型等獼猴疾病模型，這些研究成果對于未來我國在醫(yī)療領(lǐng)域上的攻關(guān)具備相當(dāng)大的貢獻(xiàn)。"

人工智能助力中國腦科學(xué)“跨越式”發(fā)展

過去十年，以深度學(xué)習(xí)為代表的人工智能技術(shù)深刻影響著人類社會，人工智能正在深刻改變著腦科學(xué)的研究方法。在"觀測腦"手段不斷變革的基礎(chǔ)上，人工智能技術(shù)為腦科學(xué)提供了越來越強(qiáng)大的分析、展示和科學(xué)發(fā)現(xiàn)手段。

在此次對話中，沈定剛教授分享了自身在中國腦計(jì)劃中針對 0~6 歲嬰幼兒、 6~18 歲學(xué)齡兒童腦研究方向參與的兩項(xiàng)重大項(xiàng)目，即“基于新一代人工智能技術(shù)的嬰幼兒動態(tài)腦圖譜繪制及語言和社會情緒的發(fā)育機(jī)制研究”與“中國學(xué)齡兒童腦智發(fā)育隊(duì)列研究”。這兩大項(xiàng)目均以人工智能技術(shù)為主要抓手，以實(shí)現(xiàn)對腦科學(xué)"無人區(qū)"的持續(xù)探索。

上述兩大項(xiàng)目均對標(biāo)國際最高水平，并基于聯(lián)影高端科研型磁共振設(shè)備進(jìn)行涵蓋嬰幼兒和兒童青少年這兩個重要年齡段的腦智發(fā)育研究。沈定剛教授表示，"基于同一機(jī)器，我們可以把 0~6 歲、6~18 歲的孩子緊密銜接起來，形成覆蓋0-18歲、貫穿腦智發(fā)育的研究，這在中國乃至全世界都是獨(dú)一無二的，意義非常之大。

提及人工智能在現(xiàn)階段腦科學(xué)研究中的助力，沈定剛教授指出，腦科學(xué)研究側(cè)重一老一小，人工智能技術(shù)在這兩方面均提供了很大助力。在嬰幼兒腦智發(fā)育方面，聯(lián)影智能已通過 AI 識別運(yùn)動補(bǔ)償、 AI 壓縮感知技術(shù)、生成 AI 等多項(xiàng)人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)全流程覆蓋，提升影像數(shù)據(jù)采集、分析的質(zhì)效，在人工智能技術(shù)的助力下，大腦影像掃描也將更早介入我國兒童腦疾病診療流程，兒童腦疾病早期發(fā)現(xiàn)時間有望從 1 歲提前到 6 個月。

而在老年群體方面，針對老年人記憶問題，聯(lián)影智能人工智能分割技術(shù)能夠?qū)⒛X結(jié)構(gòu)在秒級時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)分割，并通過對比觀察海馬體狀況實(shí)現(xiàn)老年健康管理；針對腦卒中，聯(lián)影智能 AI 軟件能夠快速判斷病人是腦出血還是腦缺血，為醫(yī)生快速做出治療決策提供參考。"目前此類產(chǎn)品已陸續(xù)下沉基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)，能夠有效增強(qiáng)基層診療能力，推進(jìn)分級診療建設(shè)。"沈定剛教授表示。

競逐科技高地，中國腦科學(xué)、人工智能加速創(chuàng)新

中國腦科學(xué)與人工智能技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)，二者深度融合、加速創(chuàng)新，才能讓中國腦科學(xué)在競逐科技高地的路上一往直前。

蒲慕明院士分享了自身在全腦介觀神經(jīng)聯(lián)接圖譜研究中對人工智能技術(shù)的體會。所謂介觀圖譜，就是要把所有神經(jīng)細(xì)胞各種類型之間的連接繪制出來，由此可以了解每一個神經(jīng)元如何跟其他不同種類的神經(jīng)元聯(lián)接。而介觀圖譜繪制需要的數(shù)據(jù)非常之多，數(shù)據(jù)量級高達(dá) TB 級。假如人工繪制，單單追蹤一個神經(jīng)元的連接可能都需要繪制幾個小時，極費(fèi)心力。

"我們現(xiàn)在開始采取半自動繪制，希望將來還能夠通過人工智能技術(shù)全自動追蹤神經(jīng)細(xì)胞，進(jìn)而幫助全腦介觀神經(jīng)聯(lián)接圖譜的建立，這對于中國腦計(jì)劃具備非常重要的意義。而在這其中，我們對人工智能技術(shù)有著不可或缺的需求。"

沈定剛教授亦從醫(yī)療人工智能企業(yè)加速創(chuàng)新的角度予以解讀。他介紹，人有幾萬種疾病。如何實(shí)現(xiàn)模塊化是目前醫(yī)療人工智能工具打造的一大難點(diǎn)。而聯(lián)影智能的策略集中在兩方面，一是共性的技術(shù)開發(fā)，二是產(chǎn)學(xué)研醫(yī)緊密協(xié)同。

目前，聯(lián)影智能已開發(fā)檢測、分割、配準(zhǔn)、分類、映射等技術(shù)模塊，并將這些技術(shù)模塊像魔方一樣排列組合，進(jìn)行高效靈活的產(chǎn)品開發(fā)。同時，產(chǎn)學(xué)研醫(yī)協(xié)同創(chuàng)新非常重要。目前學(xué)術(shù)界致力于做"從零到一"的原始創(chuàng)新，而企業(yè)需要完成的是"從一到 N "的工作，這需要醫(yī)療人工智能企業(yè)和醫(yī)院緊密合作，把這些原始創(chuàng)新成果產(chǎn)業(yè)化，用到各個醫(yī)療機(jī)構(gòu)中去，讓醫(yī)療 AI 的學(xué)術(shù)研究真正落地臨床場景。

當(dāng)談及未來腦科學(xué)及人工智能后續(xù)發(fā)展時，兩位專家都抱以樂觀的態(tài)度。

蒲慕明院士指出，"未來十年內(nèi)，依托于中國廣大的病人人群、強(qiáng)大的科研隊(duì)伍，我們很可能在腦疾病的醫(yī)療領(lǐng)域會走在國際的前沿，甚至是國際領(lǐng)先。同時，我相信人工智能疾病診斷領(lǐng)域未來也會有很大的發(fā)展。中國腦計(jì)劃提供了一個高質(zhì)量的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和框架，未來人工智能技術(shù)可以充分發(fā)揮我們的病例量級優(yōu)勢，這對腦疾病診斷、治療、早期干預(yù)等領(lǐng)域的發(fā)展都有很大的推動作用。"

沈定剛教授也對未來十年的腦科學(xué)發(fā)展抱有期許。沈定剛教授指出，一項(xiàng)新興技術(shù)可以推動一系列的成果應(yīng)用和發(fā)展。以大型人工智能語言模型為例，面對未來越來越多的產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)，如果這種新型工具能夠在醫(yī)療垂直領(lǐng)域得到更進(jìn)一步的落地應(yīng)用，無論是通過綜合大模型來訓(xùn)練垂直小模型，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療AI的自我進(jìn)化，還是通過醫(yī)療知識模型為臨床決策提供強(qiáng)大的參考，都將為臨床診療與研究帶來質(zhì)的飛越。如果更進(jìn)一步地暢想，元宇宙等虛擬技術(shù)未來對腦疾病的診斷、管理，以及腦科學(xué)的研究、成果轉(zhuǎn)化上都有非常大的想象空間及應(yīng)用空間。