美國當地時間8月26日上午,中山大學與美國卡內基梅隆大學合作倡議腦研究計劃,并簽署了相關框架協議,CMU校長Suresh、代理常務副校長Urban、國立精神衛生研究所所長Insel、中山大學副校長黎孟楓、Warwick大學數字健康研究所所長Behrmann、Fredkin大學機器學習系主任Mitchell. 以及各學科領域專家150多人出席了會議。
了解大腦的正常運作與功能紊亂是本世紀公認的重大挑戰之一。目前,運用新途徑了解和治療大腦失調的需求非常大,這種需求催生了美國聯邦大腦計劃,預計美國國立衛生研究所(National Institutes of Health, NIH)十年內將投入45億美元,美國國家科學基金會、美國國防部先進研究項目局等機構也將作出實質性投入。
在此背景下,卡內基梅隆大學準備在未來腦科學方面發揮獨特的主導作用,制定了大腦計劃(CMU’s Brain Initiative),將整合整所大學的專業知識,運用計算分析和建模手段,把有關大腦結構功能的定量描述與人類及模式生物的行為的了解與預測相結合,形成獨具特色的卡內基梅隆大學模式和方法學。在將計算機科學與技術同神經系統科學研究、腦研究和行為研究緊密結合方面,卡內基梅隆大學大腦研究團隊達到了很高水平。卡內基梅隆大學將提出新的腦科學研究方法——把人腦、機器智能、對生物計算科學和工程學獨特性質的理解相比較。如此緊密的跨學科聯合將會在腦研究方面取得革命性的突破,亦會使卡內基梅隆大學成為該領域的智者與領導者。
卡內基梅隆大學與中山大學已建立了長期的戰略伙伴關系,如設立了聯合工程學院(Joint Institute of Engineering, JIE)和聯合研究院(Joint Research Institute, JRI)。這些機構將把卡內基梅隆大學和中山大學的尖端科研活動和一些培養下一代的研究生教育項目相結合,憑借中山大學在超級計算、醫學、信息科技、神經科學等領域的特色優勢,把中山大學作為卡內基梅隆大學腦部研究計劃的創始成員具有重要的戰略性意義。這種伙伴關系將極大地鞏固卡內基梅隆大學和中山大學現有的合作關系,也有益于為JIE和JRI培養急需人才。
為響應該計劃,卡內基梅隆大學將設立新的跨學科研究職位,在各相關院系中整合優勢力量開展研究。全校在腦科學和工程領域的巨額聯邦政府基金也將提供資金支持。
成為卡內基梅隆大學腦研究計劃倡議的創始成員,中山大學將整合優勢資源參與該項跨學科研究和人才培養計劃。中大和卡大將聯合招募和培養年輕科學家,他們將在兩校受訓,并與兩校各相關領域的科學家、工程師、臨床醫生進行跨學科合作研究。
該項聯盟計劃將包括測量、計算、運用三個部分。在“測量”部分,研究人員將致力于研發在未來可用于對人類及動物模型的大腦活動和行為進行高強度監控與分析,可采集毫秒到數月的多模式數據技術,從而使得化學分子傳感器,光電檢測技術,組織、細胞、分子生物物理學的實驗和計算等專業的技術得到整合。擁有此類功能的集成設備可被用于多種目的,特別是用于針對動物模型的基礎研究、疾病的早期生物標記分析以及治療輔助技術的結果分析。
“計算”部分,卡內基梅隆大學的科學家將開發用于對拍字節規模的解剖、神經生理學、組學、行為數據進行分析、建模、整合的工具。這些大數據工具將會提升我們對于大腦在常規、生長、老化、患病時的復雜行為、腦部構造和活動之間各種關系的理解。海量的數據集由新的傳感技術生成,并需要復雜的統計方法,特別是有著高性能計算機硬件的機器學習方法。破解這一規模的數據所提出的挑戰需要精密的算法和世界上最好的計算機硬件。就這一點而言,卡內基梅隆大學計算機科學學院(CMU’s School of Computer Science),特別是世界頂尖的機器研究系,與匹茲堡超級計算機中心的高效能計算技術和中山大學的超級計算技術之間進行合作,將有機會作為一個中心發揮重要作用,研發新方法用于存儲、分析、整合、分享與腦有關的數據,為卡內基梅隆大學乃至全世界的研究人員服務。
“運用”部分,聯盟科學家通過由復雜的數據驅動的行為介入、輔助技術和腦機接口的方式,在診斷和治療腦疾病方面取得突破。通過西門倡議,卡內基梅隆大學已經開辟了一種強大的新途徑,科學設計為教育服務的適配數據驅動學習系統。這些方法也可用于設計針對某些腦失調疾病的自動化和技術依托型的治療方法。這種“以軟件作為新的藥物”的模式有望改變眾多腦失調疾病的治療。這種理解也為發展機器智能提供了新的方法。而機器智能對于發展機器人學、軟件、傳感技術來說都至關重要。