脑联网：探索人类大脑的神奇世界

脑信息学（Brain Information，简称BI）是一个新兴的跨学科和多学科的研究领域，主要研究人类信息处理系统（HIPS）潜在的机制。BI研究大脑的基本功能，从感知到思维，包括多感知、注意力、情感、记忆、语言、计算、启发式搜索、推理、规划、决策、解决问题、学习、探索和创造力等方面。

研究BI是为了促进合作和跨学科工作的新形式，并通过各种实验、计算、认知神经科学研究和先进的智能网络中心信息技术来开发和演示一个系统的方法，来全面地了解大脑在宏观和微观层面的工作机制。复杂脑科学问题的系统调研包括复杂脑科学问题的系统研究、认知实验的系统设计、人脑数据管理系统、人脑数据分析和仿真系统；系统脑科学研究的新信息技术包括一个基于智能网络和知识网格的强大的脑数据中心、多种先进的IT技术、专业的工具（如已有的脑视图分析器、MEDx/SPM，NIS等）；智能网络研究所需要做的工作就是更好地理解人类如何做复杂的自适应，分布式问题的解决和推理、理解如何在过去的时间地点人类个体和社会的智力进化；以上3个方面为研究传统认知科学、神经科学和人工智能提供了不同的方法。

一方面，我们可以基于信息处理系统的概念模拟和塑造人脑功能。网络智能中心信息技术会应用于支持脑科学的研究，如智能网络和知识网格能实现高速、大规模分析、仿真、计算、共享数据研究和科学发现的新方法。另一方面，可行的脑信息研究，如机能性磁共振成像，脑电图，脑磁图，光谱理论的显著扩展，脑科学模型，提供人类智力水平在智能网络和知识网格上发展的新见解。

脑联网所涉及的探究性问题包括Thought、Thinking，Creation等方面，我们需要思考的问题是如何实现人类智慧的分享，合作和创造性的思考；神经信号是从大脑向外界传递的，同样，如何实现电信号反向传递，即通过电信号刺激大脑皮层，形成反馈，从而能够真实地感觉到机器手臂在触摸的东西。

此外，脑联网研究的主题主要有以下几个方面：脑信息学数据、信息、知识整合框架；协议、算法、体系结构和系统设计；可穿戴和植入式设备；身体局域网技术和服务；脑信号的数据处理，包括实时处理和集成；脑信号传输的媒介；生物传感器，微波和光学传感器生物芯片和终端的设计和应用；时空数据获取、管理、计算、融合和分析；脑信号信息的产生、采集、通信、匹配、传输、建模、编码和解码；先进的电路和中间件模型/分析；先进的IT技术，如脑-机接口，脑-芯片连接，生物-电子信息转换，脑检测和思维读取；仿真、实验测量、性能评估和最优化；安全、隐私和容错；服务、应用和商机等等。脑联网与网络的图示如图11-3所示。

目前，脑科学研究正在全球兴起。1997年人类脑计划在美国正式启动，美国20多家著名大学和研究所参加了这个研究计划。位于瑞士洛桑Ecole Polytechnique Federale de Lausanne的脑科学中心于2005年与IBM合作发起了一项名为“Blue Brain Project，蓝脑计划”的哺乳动物大脑逆向工程，致力于利用超级计算机模拟哺乳类动物大脑。2009年，关于“模拟人类大脑的蓝色基因计划”正式公布，并在2009年获得美国国家科技创新奖章，当时IBM用147456个Power系列处理器模拟一只猫的大脑。2001年7月，美国国立卫生研究院神经信息学部主任、全球人类脑计划负责人考斯陆博士发出专函：“同意中国唐一源、唐孝威和尹岭博士参加始建于2000年的经济合作与发展全球科学论坛神经信息学工作组。”2001年10月4～5日，我国科学家赴瑞典参加了人类脑计划的第四次工作会议，成为参加此计划的第20个成员国。2013年3月美国公布一项名为“脑活动绘图”的计划。2014年3月中国“脑计划”专家研讨会在复旦大学召开，与会专家共同研讨如何制订、实施中国的“脑计划”研究，此标志着我国“脑计划”已进入实质性专家论证阶段。欧盟人脑计划于2013年1月入选了欧盟的未来旗舰技术项目，获得了10亿欧元的资金支持，为期10年，也成为全球范围内最重要的人类大脑研究项目。2013年4月2日，美国总统奥巴马宣布投入巨资启动“推进创新神经技术脑研究计划”（简称“脑计划”）。近些年，欧洲的德国、英国、瑞士等国家也先后推出了本国的神经科学研究计划。不过，美国和欧盟依然是当今脑科学研究领域的主角，双方都希望率先抢占战略制高点，从而在未来高科技竞争中占得先机。图11-4是模拟人脑神经系统而制造出来的神经形态计算芯片，来自奥地利因斯布鲁克医科大学网站。(www.xing528.com)

图11-3 脑联网与网络的图示

图11-4 神经形态计算芯片

2014年8月25日，在浙江杭州的浙江大学医学院附属第二医院里，中国首次成功地在人脑中植入电极，用意念控制机械手臂。在人脑颅内植入电极持续监测其脑电活动，来实现人脑外部机械的有效控制，一定程度上解决了临床上因中风、渐冻人、脑卒中后肢体瘫痪等功能障碍。

美国华盛顿大学的研究人员通过互联网发送其中一人脑中的“想法”，实现对另一人大脑及手部动作的控制，可以说是首次实现两个人脑之间的远程控制。这项试验在位于西雅图的华盛顿大学校园内进行。研究人员表示，这项技术容易让人联想起各种科幻“心灵融合”情节。

不知不觉中，以互联网为代表的信息技术已如此广泛而深刻地改变了我们的生存方式：科幻电影《阿凡达》中所展示的图景，也不再遥不可及。很多科幻电影中出现的场景，比如人通过意念来控制电脑等机械设备，用意念完成写微博、打电话等各种日常活动，在不久的将来也会变成现实。