張旭：解碼人腦 構建上海大腦丨浦東30年·財經30人

作為人類，我們能感知、學習、思考、言語……所有這一切，全是因為我們有一個無與倫比的大腦。它重約1.36千克，卻如無垠的宇宙一般複雜、神秘。在這個展開只有兩張報紙大的辦公區裡，140多億個「小職員」——即神經細胞，努力工作，生生不息。而今，中國的科學家們刨根究底，正全力去探究每個「小職員」的作息起居，運動軌跡。

張旭，中國科學院院士，張江實驗室腦與智能科技研究院院長，上海腦科學與類腦研究中心執行主任，上海腦科學和類腦研究領域的領軍人物。研究方向聚焦於腦科學與神經科學、腦相關疾病以及類腦人工智慧。

1994年，張旭獲得瑞典卡羅琳斯卡醫學院博士學位後歸國從事神經領域的研究工作。2014年，中科院上海分院牽頭髮起了上海腦-智工程，張旭成為項目負責人。6年間，腦-智工程初具規模。研發與服務平臺——上海腦智中心、技術轉化平臺——張江實驗室腦智院相繼落戶浦東，而浦東的臨港新片區正在構建腦-智工程的產業生態圈。不僅匯集了最前沿的科學家，也吸引著來自科大訊飛、寒武紀等人工智慧科技領先企業入駐，共同探索類腦智能的產業化之路。

探究「盜夢空間」 摘取科學皇冠

第一財經：21世紀被稱為腦研究世紀，請您來介紹一下，腦科學的發展對於我們人類社會重要的意義體現在哪裡？

張旭：腦科學是科學的一個重要板塊。不論是理解自然，還是理解人類自身，理解我們的社會結構，人與人之間的交往，腦科學都是一個很重要的出發點。社會發展中一些新技術的產生，跟腦科學也是密切相關的，比如說人工智慧技術。更重要的是，要攻克人類很多的精神性疾病，包括心理健康問題，也需要腦科學的基礎研究。所以它既是科學上的皇冠，又對我們社會發展起到重要的推動作用。

第一財經：有觀點認為，腦科學跟人工智慧的結合，將是未來科技發展一個重要的支點，您認同嗎？

張旭：高度認同！從技術角度來講，把腦科學的研究結果和人工智慧相結合，這是上海原創的項目，它體現了理論研究到應用領域的實現。從本質上講，腦科學有很多基礎的研究內容，包括神經網絡跟行為的關係，心理的關係，還包括受腦啟發的人工智慧，這在科學上是非常有趣的一件事，能夠理解大腦的結構功能、工作原理，同時能夠把它用信息學、數學等方式來解譯出一些規律性的東西。研究大腦與人工智慧的結合點是我們的出發點，也是關鍵點，聽起來似乎有點空，但現在看來是有結果的，整個研究在向應用的方向上發展。

第一財經：腦科學研究越來越呈現出一個多學科交叉的趨勢，在這個過程當中，如何看待中國腦科學研究的歷史和未來？

張旭：新中國成立以後，中國的前輩科學家做了很多開拓性的努力，雖然那些都是神經生物為主的，但原理同樣可以結合計算機科學與技術的應用。第一步是純粹科學領域的研究，第二步結合到了醫學領域上，慢慢出現了很多臨床醫學的醫生和科學家，第三步開始結合人工智慧領域，這種結合是前所未有的，成為我們國家一個創新點。現在，一些年輕的科學家綜合能力很強，既懂神經科學，也懂計算機理論和技術，也懂數學。這種綜合性交叉人才越來越多，這是時代非常明顯的變化。但是，前輩們打下來的基礎也非常重要。

第一財經：我們的科研之路是前僕後繼，到目前為止，中國的腦科學研究都產生了哪些值得驕傲的成果？

張旭：在腦科學裡面，比如說動物模型上，特別是靈長類動物模型，我們還是有特長的，有好幾個研究機構和大學都在做貢獻。在基因的研究上我們也成為一個重要的力量。在人腦的研究上面，包括腦發育的細胞圖譜，現在到基因圖譜，我們有我們的特色，另外，精密治療策略的研究，我們也是有一些特色的。

第一財經：您覺得上海「腦-智工程」的實施有什麼重要的意義？

張旭：平臺建設對國家的一些項目起到協同作用，對醫療健康的發展、新興技術的發展起到一個促進的作用。實際上現在腦科學已經能夠滲透到別的行業，進行更廣闊、更深度的、更有前景的交叉融合，這在以前是沒有的。

創新策源醞釀1+1>N的奇蹟

第一財經：腦科學和智能科學的研究，在很大的程度上是依託於浦東的，依託於大科學設施群來做前沿的研究，浦東現有的和未來即將要規劃的大科學設施群的作用體現在哪裡？

張旭：我覺得浦東，尤其張江，代表了國際水平，尤其是我們正在建的設施，建成以後，它不光是規模大，而且技術水平很高，已有建成的，對生命科學、材料科學、微電子等等的研究研發已經發揮出很大的作用。發表了很多高水平的學術論文，也解決了在新冠疫情下急需解決的問題，我覺得這就是一個國家設施，國家實驗室具有的水準。

第一財經：在腦科學研究和類腦研究上，大科學設施會起到什麼作用？

張旭：腦科學本身就是生命科學的一部分，它需要去研究哪些分子發揮了重要的作用。在微觀結構方面，包括動態的解譯神經傳遞的受體、神經遞質跟受體的結合，沒有這樣的大型裝備的支撐是做不到的。神經遞質受體，不僅僅對藥學有作用，對未來智能分子的設計、分子機器人的設計都起到了非常大的作用。

2017年9月，張江實驗室揭牌，重點攻關生命科學和信息技術兩大領域，而類腦智能研究是兩者間的橋梁。實驗室內部建立了共享機制，各研究機構的科研人員能夠共享實驗設備，尤其是大科學裝置。實驗室建立了統一的資料庫，收集研究和臨床試驗的相關信息，打通了原有的數據孤島。2019年年底，上海科技大學-上海光源-蛋白質設施，三地互聯的高速區域科研數據專網已建設完成並投入運行……更多科學家、更多思想的交融將激發更多創新，越來越多的科學要素正在張江醞釀著1+1>N的奇蹟。

第一財經：上海正在實施的腦圖譜大科學項目，會是什麼樣一個前景？

張旭：腦圖譜包括了動物和人大腦的研究，它涉及到智能傳感器的設計，集成電路的設計，晶片的設計等等技術，還包括聯影的技術（高性能科研級3.0T磁共振），人腦解析的技術。

繪製腦圖譜如同描繪一幅探索大腦的「地圖」，是開展腦科學研究的基礎。腦圖譜大科學計劃是全球性的腦科學合作項目，按照規劃，力爭在2025年完成小鼠、2035年完成獼猴的全腦介觀神經聯接圖譜繪製。未來15年內，我國的腦認知基礎研究、類腦研究和腦重大疾病研究將達到國際先進水平，並在部分領域起到引領作用。

「我們的前景和前途，就像站在浦東最高的塔樓上，一望無際。」

第一財經：您如何評價浦東的創新策源、領航未來的功能定位？

張旭：至少在我們國家，甚至在全球科技大的布局中，上海浦東張江真正達到整合能力和開發能力的前沿水平，包括對集成電路、信息科學的技術發展都起到了重要的推動作用，在未來，它的能量釋放是全方位的釋放。

第一財經：研究生態的逐步完善，學科間進一步的交叉、融會貫通，將在浦東進一步碰撞出什麼樣的火花？

張旭：非常好的一個問題，我們現在還無法完全想像未來的世界是什麼樣的，因為科學技術爆發出來的力量是超乎我們想像的。比如說最近我們的一個報告也講到，大腦掃描以前可能要10到20分鐘才能成像，也許以後就是幾分鐘，甚至現在還開發結合AI的新的掃描技術，它是百秒級的掃描。以前一個病人的基因組檢疫可能需要兩天時間，以後都是快的不可思議，越來越覺得技術是了不起的進步。

第一財經：我們看到國際環境這幾年發生了很大的變化，現在我們科學界要把國外對中國卡脖子的清單，變成科研攻關的清單，您覺得從浦東的角度，能夠起到什麼樣的作用？

張旭：浦東作為區域性高科技發展的龍頭，我想最好的是創造環境，讓青年人、優秀的人才聚集到這裡來，形成真正的科技創造力的內動力。浦東未來會有很大的影響力和輻射力，包括一些新的源頭的技術，要有全球的影響力和引領力。在類腦的科學和技術研究以及應用的開發上，階段性的成果在浦東都實現了應用。我們的前景和前途，就像站在浦東最高的塔樓上，一望無際。

第一財經：對於您所研究的這個領域，您有什麼樣的期許？

張旭：造福老百姓，這是我最想說的一句話。通過我們的能力，和上海的輻射力，為更多的人提供更好的幫助，更好的服務。

2017年9月，張旭從寒武紀創始人陳天石手中接過「院士工作站專家」聘書。從此，上海腦科學的前沿探索力量與計算科學及人工智慧晶片產業化的力量深度融合，基礎研究科學家與計算信息技術專家共同開啟世界類腦智能研究前沿和高科技產業大門。「要走別人沒有走過的路。」張旭表示。這種思維和信念，也是30年來浦東開發者所持有的。

未來，腦-智工程將形成三大集群——國際知名度的人腦認知研究機構集群、國際引領性的腦智技術研發中心集群、全球競爭力的腦智科技創新企業集群。上海將藉此打造以人腦數據、影像、感認知技術為基礎的智能服務體系，逐步形成具有人類智慧並能提供全球服務能力的「上海大腦」。