最强大脑①丨专访中国科学院院士张旭：类脑智能是高端制造业，计算能力要优于

编者按:

自动驾驶汽车、虚拟现实、3D打印、脑机接口等，很多被认为是科幻小说中才有的“未来场景”正逐渐成为现实。这些技术的发展不仅改变了我们的生活方式，还推动加快形成新质生产力，为经济发展注入了新活力。在“新”的科技浪潮中，南方财经全媒体集团推出《最强大脑》栏目，揭秘神秘科技的新现象、新趋势，共同培育创新文化、营造创新氛围，让我们跟随记者的镜头开启这段探索之旅，成为这场科技革命的见证者和参与者。第一段科普旅程让我们走进类脑智能。

当前人类对大脑的认识还不足5%，类脑智能领域仍笼罩在一层神秘的面纱之下。

全球不少国家纷纷加大投入力度，前瞻布局这一前沿领域，无不彰显着人类对大脑奥秘的渴望和对类脑智能未来的无限憧憬。例如，欧盟的“人类大脑计划”和美国的“通过推动创新型神经技术开展大脑研究计划”都投入了巨额资金用于研究人脑功能和疾病治疗。中国也不甘落后，启动“中国脑计划”，部署了近60个研究方向。

近日，南方财经全媒体记者对话国内知名脑神经科学家、中国科学院院士、广东省智能科学与技术研究院院长张旭以及多位青年科学家，逐渐揭开类脑智能神秘的面纱。

“一开始，我以为类脑智能只是生物医学工程中的一个小分支。”作为多尺度神经网络成像和操控研究组的组长，丘志海的日常是与不同领域的研究人员合作，碰撞出新的火花。

“我们的实验室非常交叉，有生物、工程、物理等各个领域的学生、同事。不要害怕交叉学科的挑战，勇敢地去探索。”丘志海的团队正在探索如何将自然界的智慧应用在类脑芯片上，比如研究蝙蝠的超声波处理能力，进一步研发新一代的超声成像技术。

和丘志海多学科背景不同，作为生物神经细胞图谱与认知网络研究组组长的时颖超，带领团队专注于绘制神经细胞图谱和解析认知网络，以揭示脑功能和脑疾病机制，寻找潜在治疗靶点。

和丘志海、时颖超一样，作为类脑计算架构与超大规模处理系统研究组组长，环宇翔每次都能从每两周一次的课题组长交流会找到一些新的视角和解决方案。“大脑本身是一个金矿，我们可以从里面去挖掘一些可能颠覆整个计算体系的新原理，把这些原理用到芯片和系统设计当中来研发未来更智能、更节能、更高效的计算系统。”环宇翔说。

“通过脑仿真，未来能够构建起脑科学研究模型，可以大大地加快将来药物研发，疾病探索的效率。”环宇翔举例，在脑疾病药物的研发和诊断方面，这些研究需要依赖生物模型，比如大鼠、小鼠，甚至在猴脑上进行实验，不仅耗时而且成本高昂。而随着类脑计算机的发展，通过计算模拟可以预测药物的效果。

此外，类脑计算在这些图谱类计算中展现出其独特的优势，在多个领域都有广泛的应用前景。例如，在社交网络中，用户之间的互动和连接就像大脑中的神经元一样，形成了一个庞大的网络。同样，在金融领域，欺诈和反洗钱的分析也需要处理账户之间的复杂关联。

以下为南方财经全媒体记者与张旭的部分问答纪实。

应用领域不断拓展

南方财经:类脑智能、脑科学等给人一种很神秘的感觉，能不能比较“接地气”介绍一下？

张旭:实际上，类脑智能不同于人工智能，但它们之间存在一些相关性。类脑智能是基于脑科学和神经科学启发的智能理论和技术。从研发思路、研究过程到最终的产品形态，类脑智能都展现出其独特性。

作为跨学科的综合性研究，类脑智能涉及的方面众多，它的研究领域不仅关注大脑结构与功能的关联，还探究有怎样数学的表示，能否如何设计成集成电路，进而发展成为实用的芯片和计算系统。类脑智能产业实际上属于高端制造业，涵盖了软件和硬件，具有许多显著的特点，例如类脑智能芯片及计算机的计算能力高、处理速度快、能耗低、芯片制程要求低、计算机体积小、制造和运营成本较低等优势，明显优于现有的人工智能计算技术。所以，未来类脑智能在社会应用方面前景广阔，市场也很大。

南方财经:你曾提到“类脑智能是智能时代的新质生产力”，如何解读这一概念？你如何看待类脑智能的发展现状？

张旭:人们对于什么是类脑智能，什么是它的产业，什么是它的应用场景，仍是在一个慢慢的认识过程，但并不妨碍人们感受到它在日常生活工作、社会发展中的需求。比如很多人工智能计算机，算法代价太高、能耗太高、体积太大。但类脑智能能解决一部分关键问题，尽管人们可能尚未完全意识到这一点。随着我们的研究成果进入市场，这些产品将帮助人们更深刻地理解类脑智能领域的科学研究，以及这些科研成果如何促进社会发展。我想这天很快就会到来。在类脑智能研究与开发上，无论是理论研究的前沿性、引领性，还是产业化技术发展，我国都是全球领先的。

南方财经:未来几年内，类脑智能领域将会有哪些重要的发展方向？

张旭:从研究角度来讲的话，类脑智能涉及的面会越来越广，以神经系类脑计算为例，很多类脑传感器、智能传感器，视觉的、听觉的等各类传感器不断出现。随着新的科学原理的发现，类脑智能领域有望进一步拓宽，这就需要更多的科研机构、大学研究团队和企业参与进来。此外，大规模计算能开拓出很多的应用场景，比如移动式的超级计算机等类似的事情可能都会发生。未来超级计算机可能会变得越来越小，进入“寻常百姓家”。

“没有争论是非常危险的”

南方财经:你是如何接触到类脑智能这个领域的？

张旭:起初我专注于疼痛医学的研究，包括神经系统疾病的研究以及分子细胞生物学基础，后来我从事神经科学研究，转向类脑智能领域。最早我在中国科学院上海分院牵头发起了上海脑-智工程，这个项目的初衷是推动脑科学与人工智能的融合发展，上海脑-智工程团队开展了一系列研究与开发工作，包括理论研究、医疗器械、脑成像设备以及AI芯片等，也成立不少公司。

在那个时期，从科学角度来看相当于AI赋能脑科学的角色。但随着时间的推移，我们在研究过程中逐步加强了认识，类脑智能是独特的脑科学范畴的研究和开发领域，它的出发点、思维方式、技术路线以及最终的产品形态都具有其独特性。类脑智能是一个多学科交叉的研究领域，需要神经科学家、计算机科学家、数学家、材料学家等不同领域的专家共同参与，才能推动这一领域的进一步发展。

南方财经:你刚也有提到，类脑智能是一个多学科交叉的研究领域。目前智能院的18个课题组主要是研究哪些方向？

张旭:类脑智能的创新链是比较长的。智能院尝试了整个创新链，从脑感知认知、神经网络结构与功能的研究，进一步类脑的算法和模型，然后再往下类脑芯片、类脑计算机、类脑计算网络，现在我们做出了类脑超级计算机。除了创新链，还有产业链，通过转移转化，智能院已经衍生出了5家企业相关的企业。

长期以来，脑科学的科研产出主要以学术论文和专利为主，是一门以发现为主的学科。然而，随着类脑智能领域的发展，脑科学就变成了一个既有发现也有创造的学科，其科研产出已经不仅限于学术论文和专利，还包括了核心技术和高技术产品。这种转变不仅标志着我们学科发展的重大进步，而且意味着我们对社会的贡献变得更加直接。

南方财经:从发现到创造，未来的路径可能还会延展到应用？

张旭:对。应用主要是企业。研究院提供了核心技术，最终转移转化后成为企业，才能真正地实现商业化，贡献于社会。企业需要将研究院开发的核心技术进行产业化，实现技术的转移和转化，将其发展成为产业技术。这包括满足各种工业标准、产品测试、定型等一系列企业要完成的任务。

南方财经:在类脑智能研究中，如何让来自不同学科的科学家们说同一种语言，更好地进行跨学科协力研究？

张旭:在招募研究院老师和设立课题组的过程中，我们已经考虑了创新链上的问题，候选人是否具有创新思维和能力，以及他研究的团队是否能够融入并推动整个创新链的发展。智能院也创造了丰富的交流环境，鼓励成员不断交流思想，相互学习，相互启发。我们定期举办研究组长会议和研讨会，每隔一周就会有一次讨论会，让团队成员分享他们的思路、工作方法、科学假设、初步的实验结果以及需要合作的一些要点。比如计算机学家能够了解神经科学家对同一问题的不同视角，而神经科学家的研究成果又能激发计算机学家在集成电路设计上的新思路和技术应用。

在整个创新链与产业链之间，我们建立了一座坚实的桥梁。不同的人才在考虑问题时，他们的视角和出发点各有差异，他们提出的解决方案也会有所不同。每一个研究和开发项目都可能需要经过多轮深入的讨论，才能最终形成我们院内重要的大型科研项目，这是很重要的一个立项特点。无论从学术上还是未来的产业发展、技术发展上，没有争论是非常危险的。

“工作就是我的爱好”

南方财经:你曾梦想成为画家，后转向医学，如今成为知名的脑神经科学家。没有学美术是遗憾吗？在科研之外还有哪些个人爱好和兴趣？

张旭:曾经有，现在没什么太大爱好。因为我们现在的工作几乎从早晨一直干到晚上，中间稍微休息一会儿。工作就是我的爱好，我原来一直想当画家或者当一个建筑师，后来学了医，回国从业刚好碰到我国这么好的发展势头，我一直在探索各种各样的新技术应用，探索新的疆域。后来发现这个疆域之大令人惊讶。我觉得人生没有浪费，太有趣了，创造了很多小时候不敢想象的东西。

当然，等我退休以后我还是想去画画，当时我画的还是不错的，这个稍微有点遗憾。我并不觉得做科研是很让人沮丧的事情或者费力事情，而是创造性地告诉别人不知道的事情。开心地活着，开心地工作，直到干不动为止。投入是非常重要的，但首先你喜欢，而且看到它的前景。它是目标导向的，不是以暂时某一个科研中间细节导向的东西，而且你要致力于发现或者做别人不知道的东西，别人需要、社会发展需要的东西，你觉得特别开心，而且你做出来以后别人都很欣赏，那就更高兴了。

南方财经:对年轻科学家有什么建议或寄语？

张旭:You're learning and re-learning，还有要多交朋友。好朋友是非常重要的。我们在不同层面、不同的工作领域，想开阔自己的思维和想象力，向朋友们学习是最直截了当的，朋友会给你输送很多重要的信息和有价值的思考。

摄影:朱景辉 肖航 章启良 李轩淇 王雨茹

制作剪辑:章启良

设计制作:陈珊