時(shí)松海

未來(lái)的人才培養(yǎng)和科研創(chuàng)新，不能以簡(jiǎn)單的體量作為發(fā)展目標(biāo)，一定要同時(shí)以質(zhì)量作為發(fā)展的根本指標(biāo)，即高質(zhì)量的人才培養(yǎng)體系一定要兼顧量和質(zhì)。

認(rèn)識(shí)大腦是科學(xué)和社會(huì)發(fā)展的重要內(nèi)容。時(shí)至今日，人類(lèi)對(duì)大腦仍知之甚少。腦科學(xué)一直被視為人類(lèi)理解自然的“終極疆域”，正是由于這一學(xué)科的巨大發(fā)展?jié)摿εc艱難挑戰(zhàn)，吸引了全球優(yōu)秀科技工作者的關(guān)注。

腦科學(xué)之所以如此重要，是由于人在進(jìn)行科學(xué)研究和自 然探索的時(shí)候，最終會(huì)回歸到對(duì)人自身的探索，而對(duì)人自身 最高層次的探索就會(huì)上升到腦科學(xué)的層面。人為什么會(huì)有不同的情感、如何做決策、什么是意識(shí)，對(duì)這些方面的探討，都是腦科學(xué)最具吸引力也是最為復(fù)雜的地方。

大腦新皮質(zhì)是一個(gè)極其復(fù)雜且高度組織化的結(jié)構(gòu)

人的大腦新皮層包括額葉、頂葉、枕葉和顳葉四大區(qū)域，占整個(gè)大腦體積和質(zhì)量的絕大部分，調(diào)控感知、語(yǔ)言、情感、認(rèn)知等高級(jí)神經(jīng)功能。前額葉是大腦“核心區(qū)域”，其進(jìn)化關(guān)乎人類(lèi)大腦功能的進(jìn)化。我們所有復(fù)雜高級(jí)認(rèn)知活動(dòng)，包括判斷、分析、思考、決策等，都需要大腦通過(guò)前額葉來(lái)控制。

大腦新皮質(zhì)在發(fā)育過(guò)程中，產(chǎn)生數(shù)量龐大且種類(lèi)繁多的神經(jīng)元，這些神經(jīng)元可以形成特異的神經(jīng)突觸連接，進(jìn)而組裝成精準(zhǔn)復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，調(diào)控各種復(fù)雜的行為活動(dòng)。人類(lèi)大腦之所以如此強(qiáng)大，是因?yàn)橛袛?shù)百億個(gè)不同類(lèi)型的神經(jīng)元，這些神經(jīng)元非常精準(zhǔn)地組裝成一個(gè)個(gè)神經(jīng)環(huán)路。我們可以簡(jiǎn)單地理解大腦是一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)，其中有很多CPU。大腦中數(shù)量龐大、種類(lèi)繁多的神經(jīng)元是如何相互識(shí)別，并在空間位置上精確排布，最終形成功能性神經(jīng)環(huán)路（即CPU）的機(jī)制和規(guī)律，目前仍尚不清晰，這也是腦科學(xué)研究的一個(gè)重大前沿問(wèn)題。我們一系列的研究工作就是系統(tǒng)理解大腦中的最基本的CPU在發(fā)育過(guò)程中是如何一步步精準(zhǔn)組裝起來(lái)的，提出了大腦新皮層神經(jīng)元“出生在一起，連接在一起，工作在一起”的發(fā)育組裝原理。

腦科學(xué)對(duì)人工智能和新型智能體系的建立具有非常重要 的意義

隨著社會(huì)智能化的推進(jìn)，人們目前找不出任何一個(gè)比大腦更強(qiáng)大的信息處理器和智能體系。雖然目前的人工智能已經(jīng)取得了不少重大進(jìn)展和成果，例如利用神經(jīng)元的基本特性和視覺(jué)系統(tǒng)的層級(jí)信息處理方式構(gòu)建可進(jìn)行學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。其中，比較簡(jiǎn)單的例子就是人工智能系統(tǒng)能夠利用海量的數(shù)據(jù)和強(qiáng)大的計(jì)算能力，通過(guò)訓(xùn)練模型進(jìn)行人臉識(shí)別等具體任務(wù)，但這與人類(lèi)或生物大腦的結(jié)構(gòu)和工作機(jī)制是非常不同的，主要體現(xiàn)在三個(gè)方面——

第一，普適性差，每個(gè)具體任務(wù)必須用相應(yīng)的數(shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練。

第二，小樣本學(xué)習(xí)能力弱，人類(lèi)大腦經(jīng)過(guò)一兩次學(xué)習(xí)就可以形成記憶特征，而目前人工智能需要大量樣本學(xué)習(xí)訓(xùn)練。

第三，抗噪聲能力差。這都是目前人工智能技術(shù)上的瓶頸，也是現(xiàn)在為什么仍需要開(kāi)發(fā)更強(qiáng)大、更具普適性、有解釋性、有更好小樣本學(xué)習(xí)能力的新型智能系統(tǒng)的意義。

腦科學(xué)與全民健康越來(lái)越緊密

隨著社會(huì)的老齡化趨勢(shì)加速，神經(jīng)系統(tǒng)碰到的問(wèn)題越來(lái)越多。從人類(lèi)整個(gè)生命過(guò)程來(lái)看，每個(gè)階段都有可能發(fā)生非常復(fù)雜的腦神經(jīng)疾病，例如，嬰幼兒時(shí)期的自閉癥、青年時(shí)期的抑郁和情感障礙、中年時(shí)期的腦血管疾病和中風(fēng)、老年時(shí)期的阿爾茨海默病和帕金森病等，這些腦神經(jīng)疾病逐漸成為社會(huì)和家庭最大的負(fù)擔(dān)。

與之相對(duì)的是，大腦這個(gè)由數(shù)百億神經(jīng)細(xì)胞組成的不到1.5公斤重的器官，至今仍是個(gè)謎。人們對(duì)這些神經(jīng)疾病幾乎都束手無(wú)策，沒(méi)有有效的治療和預(yù)防方案，例如自閉癥的治療只能試圖在早期通過(guò)一些行為來(lái)干預(yù)。這種靠行為異常來(lái)診斷的疾病，即便在醫(yī)療發(fā)達(dá)的今天，人們對(duì)它的致病機(jī)制還知之甚少。

近年來(lái)，美國(guó)、歐洲、日本等國(guó)家紛紛宣布啟動(dòng)腦科學(xué) 研究。2016年，“中國(guó)腦計(jì)劃”（腦科學(xué)與類(lèi)腦研究）被列入 國(guó)家“十三五”規(guī)劃。在“十四五”規(guī)劃中，“腦科學(xué)與類(lèi) 腦研究”再次被列為七大科技前沿領(lǐng)域攻關(guān)項(xiàng)目之一。

清華-IDG/麥戈文腦科學(xué)研究院在過(guò)去的十多年間，基于清華大學(xué)辦學(xué)特點(diǎn)和工科優(yōu)勢(shì)，不僅開(kāi)展腦科學(xué)和生命醫(yī)藥方向的基礎(chǔ)和應(yīng)用前沿研究，還設(shè)有很多工科相關(guān)的研究團(tuán)隊(duì)，開(kāi)展腦機(jī)接口、深腦刺激、類(lèi)腦計(jì)算及芯片開(kāi)發(fā)等方向的研究。

腦機(jī)接口是腦科學(xué)研究的重點(diǎn)之一

腦機(jī)接口技術(shù)被視為一種全新的信息輸出輸入方式，其應(yīng)用橫跨很多領(lǐng)域，很可能成為PC系統(tǒng)、手機(jī)系統(tǒng)、語(yǔ)音系統(tǒng)之后的又一大人機(jī)交互系統(tǒng)。這使得腦機(jī)接口從實(shí)驗(yàn)室被快速推向了公眾視野，成為當(dāng)下科研和投資的熱點(diǎn)。腦機(jī)接口未來(lái)有非常廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，如對(duì)截癱病人和漸凍癥患者生活和工作的輔助?，F(xiàn)在技術(shù)上基本可以做到通過(guò)人的意識(shí)（即腦神經(jīng)活動(dòng)信息），控制機(jī)械手來(lái)完成喝水、握手或者打字交流等活動(dòng)。但如何把這些科學(xué)成果進(jìn)一步轉(zhuǎn)化并規(guī)模化應(yīng)用到患者身上，還有很長(zhǎng)的路要走。

產(chǎn)業(yè)化需要一個(gè)自然的發(fā)展過(guò)程和契機(jī)

產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化一方面要予以支持和鼓勵(lì)，另一方面也要注意不能拔苗助長(zhǎng)?？蒲醒芯亢彤a(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化對(duì)科學(xué)家的能力要求是很不同的，能夠兩者兼顧并且取得成功的人少之又少。很多科學(xué)家之所以不考慮投身產(chǎn)業(yè)，是因?yàn)檫@其中還需要一定的技能，比如一些科學(xué)家并不善于社會(huì)交際和表達(dá)，或者更愿意在實(shí)驗(yàn)室里做研究。

創(chuàng)新人才培養(yǎng)有三點(diǎn)是非常核心的

教育是國(guó)家的未來(lái)、發(fā)展的根本，高質(zhì)量科技人才培養(yǎng)是國(guó)家發(fā)展的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性的支撐。關(guān)于創(chuàng)新人才培養(yǎng)，我認(rèn)為有三點(diǎn)值得思考——

第一，從關(guān)注“體量發(fā)展”到關(guān)注“質(zhì)量發(fā)展”的觀念和培養(yǎng)體系轉(zhuǎn)變。未來(lái)的人才培養(yǎng)和科研創(chuàng)新，不能以簡(jiǎn)單的體量作為發(fā)展目標(biāo)，一定要同時(shí)以質(zhì)量作為發(fā)展的根本指標(biāo)，即高質(zhì)量的人才培養(yǎng)體系一定要兼顧量和質(zhì)。

第二，一流的創(chuàng)新文化生態(tài)和制度建設(shè)。創(chuàng)新人才培養(yǎng)需要以建設(shè)創(chuàng)新引領(lǐng)為主體的文化生態(tài)體系，全方位引導(dǎo)學(xué)生成長(zhǎng)和發(fā)展。

第三，可持續(xù)的高質(zhì)量發(fā)展模式。高質(zhì)量人才培養(yǎng)、學(xué)科發(fā)展和科研創(chuàng)新，都需要有可持續(xù)的高質(zhì)量發(fā)展模式，需要跟國(guó)家、社會(huì)和地方發(fā)展產(chǎn)生長(zhǎng)效關(guān)聯(lián)，形成閉環(huán)體系，探索多途徑支撐模式。

最后，我想引用清華大學(xué)老校長(zhǎng)梅貽琦先生的“從游論”，高質(zhì)量的師生關(guān)系如同大魚(yú)前導(dǎo)，小魚(yú)尾隨。高水平的教師如“大魚(yú)”，要能跟學(xué)生“小魚(yú)”一起相伴而行，進(jìn)行充分的交流和碰撞，引導(dǎo)學(xué)生向更高質(zhì)量、更高水平發(fā)展。另外，人才培養(yǎng)要有連貫性，從小學(xué)、中學(xué)到大學(xué)，持續(xù)對(duì)學(xué)生的興趣和能力進(jìn)行培養(yǎng)、挖掘和鼓勵(lì)，只有做到充分的志趣挖掘和培養(yǎng)，未來(lái)才可能實(shí)現(xiàn)頂尖創(chuàng)新能力的人才培養(yǎng)。

另外，我們的教育總體更多關(guān)注人才正態(tài)分布的平均值變化，希望平均值越來(lái)越高，但除了提高平均值之外，是不是有更多的方式和機(jī)制能夠鼓勵(lì)一些有個(gè)性、有特長(zhǎng)的人才有效發(fā)展成長(zhǎng)起來(lái)。在整個(gè)教育體系里面，一方面要關(guān)注平均水平，另一方面也要?jiǎng)?chuàng)造條件，允許個(gè)性化的發(fā)展。