1994年，當(dāng)亨利·馬克拉姆（Henry Markram）還只是馬普醫(yī)學(xué)研究所的一名博士后研究員時，他就成了世界上第一位同時“鉗住”兩個活體神經(jīng)元的人，這讓當(dāng)年僅僅32歲的他聲名大噪，因為這項工作揭示了突觸增強或者減弱的過程，使科學(xué)家可以研究大腦如何學(xué)習(xí)并對其建模，也為隨后大腦研究的全面展開提供了可能，而大腦研究一直讓科學(xué)界著迷。
對于馬克拉姆來說，這項成就的最直接價值就是讓他成為了以色列威茨曼科學(xué)研究所的資深科學(xué)家，從而奠定了他在大腦研究領(lǐng)域的世界領(lǐng)先地位。但另一個讓他更加困惑的地方則是，他深深地感到自己對大腦的研究仍然非常初級，尤其是其對疾病治療的意義幾乎可以完全忽略，這一點在他的兒子獲得自閉癥之后就更讓他苦惱了。2013年，馬克拉姆在接受《衛(wèi)報》采訪時首次提到了自己提議“大腦計劃”的初衷：“我希望自己可以模擬出兒子的大腦，體驗一下他看到的世界究竟是什么樣子的?！睘榱诉_到這個目的，科學(xué)家——當(dāng)然主要是馬克拉姆必須顛覆現(xiàn)有研究方法，“對整個人腦而非單獨的某個部分或者功能進行建?！?。
馬克拉姆的倡議很快得到了科學(xué)界的熱烈回應(yīng)?！拔覀儗Υ竽X的機理缺乏統(tǒng)一的理論。”卡夫里基金會科學(xué)項目執(zhí)行副主席丘恩(Miyoung Chun)說：“盡管我們已經(jīng)認識微觀水平的神經(jīng)元，對宏觀水平上通過功能性磁共振成像術(shù)認識腦斑也有積累，但我們?nèi)狈﹃P(guān)于大腦如何在中觀水平工作的知識。如果我們擁有系統(tǒng)化且綜合性的工具，我們就能走得更遠?！笔艽擞绊?，美國總統(tǒng)奧巴馬（Barack Obama）在2013年宣布啟動美國的大腦計劃。就在那年1月，歐洲也宣布撥出10億歐元用于支持馬克拉姆進行相關(guān)研究，夢想似乎已經(jīng)近在眼前。
被稱為“迷途的天才”的亨利·馬克拉姆（Henry Markram）
爭議四起
【媒體跟風(fēng)讓科學(xué)家過分關(guān)注科學(xué)項目是否吸引眼球而非工作本身是否具有科學(xué)意義，這在本質(zhì)上是與科學(xué)精神相違背的】
沒人會料到，僅僅一年半之后，事情就出現(xiàn)了戲劇性的轉(zhuǎn)折。2014年7月7日，150多位科學(xué)家聯(lián)名向歐盟委員會發(fā)了一封公開信，控訴大腦計劃造成的資源浪費和表現(xiàn)出的混亂不堪，他們認為大腦計劃已經(jīng)事實上造成了歐洲神經(jīng)科學(xué)界的分裂，這在科學(xué)發(fā)展的歷史上前所未見，這些科學(xué)家因此聯(lián)合了另外超過700名科學(xué)家威脅抵制大腦計劃的繼續(xù)推進。
馬克拉姆對此不以為然，他說簽名者的做法完全是“意氣用事”，他們只是接受不了該計劃所體現(xiàn)的計算機建模這樣“方法論上的范式轉(zhuǎn)換”而已。而且，馬克拉姆堅持認為幾百個科學(xué)家的反對本身就不值一提，因為他可以找到好幾千人簽名支持大腦計劃。這又引起了六名未參與公開信的一流神經(jīng)科學(xué)家不滿，他們憤怒地寫信給《自然》雜志：“這個計劃的領(lǐng)導(dǎo)不僅不承認確有問題和真誠對待科學(xué)家的關(guān)切，反而認為公開信的署名者是受了誤導(dǎo)?！?/p>
迫于無奈，原本對馬克拉姆持支持態(tài)度的資金供給者——歐盟委員會只能出面組織調(diào)查。一個由27名頂尖科學(xué)家組成的調(diào)查委員會詳細對比分析了雙方的觀點，最終的結(jié)果差點讓馬克拉姆瘋掉：除了兩名科學(xué)家外，其余25人都完全支持反對派提出的每一條批評意見。
馬克拉姆原本認為，面臨對心懷夢想的大科學(xué)項目時，人們應(yīng)該更加包容，因為這類項目通常都有很大的可能性失敗，但即便失敗，這類項目通常也會衍生出非常多的尖端成果。這就像種植一棵大樹，人們不能因為這棵樹沒有長到預(yù)期的高度就對其枝繁葉茂視而不見。
這是一個古老的辯題。1961年，美國著名科學(xué)家、橡樹嶺國家實驗室主任阿爾文·溫伯格（Alvin Weinberg）在仔細考察了粒子對撞機、載人航天等耗資極其巨大的科學(xué)項目后提出了這樣一個疑問：大型科學(xué)項目究竟是“拯救了科學(xué)”還是“摧毀了科學(xué)”？他認為媒體跟風(fēng)讓科學(xué)家過分關(guān)注科學(xué)項目是否吸引眼球而非工作本身是否具有科學(xué)意義，這在本質(zhì)上是與科學(xué)精神相違背的。溫伯格還指出了科學(xué)家在技能上的一個巨大的短板，那就是當(dāng)他們突然擁有大量的資金時，他們其實并不會對其善加利用，“他們也可能會花錢，但是沒想法”。
歐盟委員會明白，這類大規(guī)模、跨國界、跨學(xué)科的偉大事業(yè)必然會遭遇到一些障礙，只要跨越這些障礙就可以了。而且，歐盟委員會還懷有更大的訴求：他們希望能利用類似的研究縮小歐洲在信息技術(shù)領(lǐng)域與美國的差距，“這能讓歐洲的工業(yè)重回世界之巔”。
歐盟委員會最初的態(tài)度因此是相當(dāng)有利于馬克拉姆的。在談及大腦計劃遭遇到的困境時，歐盟委員會的一位委員說到：“大腦計劃啟動至今只有9個月時間，對任何這樣規(guī)模的嚴肅的科學(xué)事業(yè)來說，歐盟委員會相信，要現(xiàn)在就下結(jié)論說是成功了還是失敗了，尚為時過早?！?/p>
但很快，歐盟委員會也意識到，這次情況與以往相比有很大不同。
藍色基因計算機是馬克拉姆研究構(gòu)想的起點，但可惜，這個項目在進行十年之后才產(chǎn)生出第一篇論文
問題根源
【與發(fā)散性思維可能的成功相對，馬克拉姆單一思想的正確性還存在爭議】
用超級計算機模擬人腦的想法絕非馬克拉姆的一時興起。早在2005年，他就在瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院成立了“藍腦計劃”，IBM公司當(dāng)時為其提供了一臺名為“藍腦基因”的超級計算機。借助這臺計算機，馬克拉姆用數(shù)據(jù)和軟件來模擬大鼠大腦的一部分，從而獲得了對大腦回路進行數(shù)學(xué)建模的知識，這讓他雄心勃勃地四處游說，從而開啟了大腦計劃的研究。
這是一個太過巨大的挑戰(zhàn)，因為腦研究缺乏基本的理論框架。歷史上取得成功的大科學(xué)計劃——例如“曼哈頓計劃”“阿波羅計劃”和“人類基因組計劃”，在計劃實施之初就有比較堅實的理論基礎(chǔ)和相對成熟的技術(shù)思路，科學(xué)家們需要做的只是不斷推進技術(shù)創(chuàng)新以提升效率。但面對這個世界上最復(fù)雜的系統(tǒng)——大腦時，大腦計劃的所有科學(xué)家顯然缺乏準備，對這個領(lǐng)域依然感到迷惘的他們甚至至今也沒有形成一個關(guān)于大腦如何運作的理論框架。
“以建立能構(gòu)建人腦的大規(guī)模仿真能力為主要目標，目前來看根本就為時過早，此計劃從科學(xué)角度看將難逃失敗的命運。此外，這個計劃還吮取了神經(jīng)科學(xué)研究本應(yīng)得到的經(jīng)費，后者相比于前者更有價值也更具基礎(chǔ)性?！眰惗卮髮W(xué)學(xué)院計算神經(jīng)科學(xué)部主任達揚(Peter Dayan)批評說：“那種認為我們對應(yīng)該仿真腦的哪些方面已有足夠認識的看法只是癡人說夢?！?/p>
就在歐洲大腦計劃出臺前15個月，著名的科維里基金會剛剛邀請了一批神經(jīng)學(xué)家和納米科學(xué)家制定了神經(jīng)科學(xué)研究的遠景規(guī)劃，即記錄下數(shù)千甚至數(shù)百萬神經(jīng)元的電脈沖活動。這是人類理解大腦產(chǎn)生思想奧秘的惟一途徑，而目前的技術(shù)只能記錄單一神經(jīng)元或小群神經(jīng)元在某一時間內(nèi)的活動，“這就像在電視上看著某一個像素而試圖看明白電視節(jié)目一樣。”
馬克拉姆的個人魅力在推進大腦計劃的過程中扮演了極其重要的角色。對于大腦計劃，他應(yīng)該有兩個時間表，之一是理解大腦的運作方式，第二個則是利用這些知識去醫(yī)治某些疾病——例如阿爾茲海默癥。只不過，對于時間表，他沒有辦法給出詳細的規(guī)劃。
為了實現(xiàn)理想，馬克拉姆在某些方面的表現(xiàn)或許背離了科學(xué)精神。2009年，他還沮喪地表示“以目前和可預(yù)見未來的計算機技術(shù)而論，不大可能仿真一個精確到細胞和突觸復(fù)雜性水平的哺乳動物腦”；可四年后，獲知資助后的他馬上改口認為“從技術(shù)層面講，利用計算機和數(shù)據(jù)采集技術(shù)有可能在10年內(nèi)建立起人腦模型，我們面臨的惟一問題就是經(jīng)費”?？墒?，至今為止，他在2009年提出的“三年建立大鼠全腦模型”的目標仍是大腦計劃的階段性目標。
霍華德-休斯醫(yī)學(xué)研究所珍利亞農(nóng)場研究園區(qū)的朗格(Loren Looger)認為，這樣的想法有些操之過急了?！罢J識人類大腦的最好方法是從更為簡單的大腦研究開始?！崩矢裾f，目前惟一完全在結(jié)構(gòu)水平上完成作圖的大腦只有實驗室中無所不在但非常簡單的蠕蟲大腦：“它的神經(jīng)系統(tǒng)有302個神經(jīng)元。即使這樣，許多奧秘依然未被破解?！迸c之相比，擁有約1000億個神經(jīng)元、每個神經(jīng)元又擁有數(shù)千個突觸的人類大腦對科學(xué)家來說無異于一部天書。
現(xiàn)在，每年關(guān)于大腦科學(xué)的研究報告超過六萬篇，這些報告為人們從多角度認識大腦提供了可能。與發(fā)散性思維可能的成功相對，馬克拉姆單一思想的正確性還存在爭議，有待檢驗，極端還原論和自下而上的研究途徑事實上已經(jīng)陷于困境，一位神經(jīng)信息科學(xué)家在評價馬克拉姆的工作時指出：“即使經(jīng)過馬克拉姆的辛勤努力，大腦的許多細節(jié)依然非常不清楚，我想象不出這樣多的細節(jié)如何能在今后十年里從嚙齒動物的各個腦區(qū)中得出?！?/p>
美國DARPA總部外觀
他山之石
【盡管大腦計劃更多體現(xiàn)的是國家意志，但美國還是在計劃的實施過程中引入了適度的競爭】
就在歐洲的大腦計劃陷入困境之時，美國的大腦計劃正有條不紊地推進著。其實，美國的大腦計劃也曾遭遇和歐洲相同的困境。2013年2月，奧巴馬在國情咨文中闡述這一計劃時說：“我們的科學(xué)家正要繪制人腦以解開阿爾茲海默癥之謎?！彪S后的信息顯示，白宮正考慮在大腦計劃基礎(chǔ)上制定一個為期十年的神經(jīng)科學(xué)創(chuàng)議，用聯(lián)邦資金支持一個可以與“人類基因組計劃”相提并論的龐大科學(xué)計劃，讓神經(jīng)科學(xué)獲得“大躍進”式的發(fā)展。
當(dāng)時，這個消息震驚了很多神經(jīng)科學(xué)家。他們憂心忡忡的地方在于，政府在制定這樣一個龐大科學(xué)計劃的過程中從來沒有咨詢過他們的意見，支持大腦計劃的龐大支出可能會影響到他們自身的神經(jīng)科學(xué)研究，嘗試完成一個不可能完成的任務(wù)也會降低公眾對科學(xué)的信任。
國立衛(wèi)生研究院為此召開了四次學(xué)術(shù)會議，分別從分子技術(shù)、大規(guī)模記錄技術(shù)、計算神經(jīng)科學(xué)和理論神經(jīng)科學(xué)、人腦研究四個方面對計劃進行了論述。每輪學(xué)術(shù)會議完成之后，一個由15名頂尖科學(xué)家組成的委員會都會對會議內(nèi)容進行討論，并對大腦計劃的實施方案進行修改。經(jīng)過整整一年的深思熟慮，美國的大腦計劃最終確定了一個完全不同的目標：開發(fā)新的技術(shù)工具，幫助研究人員更好地觀察、測量和刺激大腦，模擬大腦則完全沒被提及。
與歐洲的大腦計劃不同，美國的大腦計劃不是要建立一個新的學(xué)科，因此也就不是一個學(xué)科的分內(nèi)事，更不是為了實現(xiàn)一個人的個人英雄主義夢想——盡管在這個過程中，肯定會有科學(xué)英雄和商業(yè)英雄的出現(xiàn)。迄今為止，這個計劃已經(jīng)吸引到了神經(jīng)科學(xué)家、納米技術(shù)專家、材料工程師和腦科學(xué)專家的共同參與，他們將為大腦計劃的漸進展開提供必要技術(shù)支撐。
這是美國創(chuàng)新體系中的過人之處。在面對競爭對手咄咄逼人的研究計劃時，美國通常都選擇調(diào)動整個科學(xué)界的力量做出回應(yīng)，他們似乎相信各有構(gòu)思但分散行動的科學(xué)家更能戰(zhàn)勝擁有統(tǒng)一意志的龐大科學(xué)計劃。上世紀80年代末，他們正是用同樣的策略回應(yīng)了日本在機器人領(lǐng)域發(fā)動的沖擊。當(dāng)時，日本舉全國之力發(fā)展硬件，美國則動員大家依托軟件技術(shù)發(fā)展智能機器人，結(jié)果，美國的軟件公司群雄并起并在最近完成了對日本硬件公司的“曲線超越”。
美國大腦計劃不但照顧了多學(xué)科的利益，他們制定的時間表也更合理：10年內(nèi)實現(xiàn)對果蠅大腦的成像，再用五年時間完成對小鼠大腦的成像。在那之后，相關(guān)的技術(shù)已經(jīng)具備，科學(xué)界才會嘗試對靈長類動物的大腦進行成像，而且他們并沒有為這一步設(shè)置任何時間表。
作為人類基因組計劃主管，國立衛(wèi)生研究院主任柯林斯（Francis Collins）更是反復(fù)提醒科學(xué)界和公眾，大腦計劃是一個復(fù)雜程度遠超以往任何計劃的科學(xué)計劃，即便是人類基因組計劃也無法與之相提并論，對人類大腦進行成像必須慎之又慎，科學(xué)家更是不能輕易做出許諾：“描繪腦比描繪基因組困難的多，這里沒有線性序列需要解碼，也沒有明顯的終點?！?/p>
最后，盡管大腦計劃更多體現(xiàn)的是國家意志，但美國還是在計劃的實施過程中引入了適度的競爭。除了國立衛(wèi)生研究院，美國的國家自然科學(xué)基金和國防部高級研究計劃局（DARPA）也都基于自身的需要批準了相應(yīng)的研究經(jīng)費，這為大腦計劃的成功展開奠定了堅實的基礎(chǔ)。
歐洲大腦計劃接任負責(zé)人克里斯托弗·埃貝爾（Christoph Ebell）
余音未絕
【從目前的路線圖來看，歐洲和美國的大腦計劃剛好可以構(gòu)成一個有益的補充】
現(xiàn)在，馬克拉姆在歐洲大腦計劃中的領(lǐng)導(dǎo)職位已被解除，克里斯托弗·埃貝爾（Christoph Ebell）成了項目新的執(zhí)行主任。馬克拉姆也被禁止與任何媒體接觸和討論與歐洲大腦計劃相關(guān)的事情，越來越多的科學(xué)家開始用“迷途的天才”來形容今天的馬克拉姆。
將問題歸于馬克拉姆并不客觀，也是不負責(zé)任的。馬克拉姆是一個杰出的科學(xué)天才，只不過他提出了一個很難完成的大膽計劃，而這個計劃在缺少論證的歐盟委員會偏偏獲得了通過。過去兩年，馬克拉姆為此殫精竭慮，他不但需要推進自己的研究計劃，還要考慮協(xié)調(diào)總計112個機構(gòu)之間的研究，后者顯然超出了他的能力。事實上，馬克拉姆的“藍腦計劃”用了整整10年才催生出第一篇論文。再加上囂張的性格，馬克拉姆的失敗并不意外。
現(xiàn)在，歐洲的科學(xué)界必須彌補馬克拉姆的錯誤。埃貝爾在回應(yīng)媒體對歐洲大腦計劃的質(zhì)疑時說，歐盟委員會已經(jīng)意識到了問題所在，他們正在建立新的管理機構(gòu)和監(jiān)管機構(gòu)，未來不會過度依賴馬克拉姆和他的朋友，每個參與該項目的團隊——當(dāng)然也包括馬克拉姆團隊從現(xiàn)在起都要每兩年重新申請一次經(jīng)費。顯然，歐盟委員會希望通過引入競爭機制提升活力。
如果歐盟委員會的修正奏效，沿著既定方向前進的歐洲大腦計劃依然有可能在未來獲得成功。從目前的路線圖來看，歐洲和美國的大腦計劃剛好可以構(gòu)成一個有益的補充：美國的大腦計劃可以幫助人類更好地量化人類大腦中發(fā)生的物理現(xiàn)象，歐洲的大腦計劃則有助于人類利用這些量化的數(shù)據(jù)重建大腦，從而系統(tǒng)性地分析很多疾病的成因并尋找治療方案。
馬克拉姆在過去兩年走過的崎嶇之路也并非毫無意義。至少，他用自己的經(jīng)歷證明，在為大腦建模的過程中，馮·諾依曼架構(gòu)下的計算機無法承擔(dān)起它應(yīng)該承擔(dān)的角色。因為在利用這一架構(gòu)的計算機建模大腦時，能耗不可能出現(xiàn)革命性的降低，而如果要用天文數(shù)字般的能耗還原大腦，其科學(xué)價值和現(xiàn)實意義都要大打折扣。正因為這些問題的存在，研究類腦計算機或采用革命性元器件開發(fā)新的傳統(tǒng)計算機正被提上議事日程，這多少也算一個收獲吧。（本文刊發(fā)于《環(huán)球財經(jīng)》2015年12月刊）
