幾十年來，亨利·馬科拉姆一直夢想著逆向工程人腦。1994年，當時還在德國海德堡馬克斯·普朗克醫學研究所擔任博士後研究員的他，成為第一位同時“修補”兩個活神經元的科學家——將微型移液管應用於新鮮採集的大鼠神經元，以測量它們之間發射的電訊號。這項工作證明了突觸加強和減弱的過程，從而可以研究和建模大腦的學習方式。這項工作為他在以色列雷霍沃特著名的魏茨曼科學研究所贏得了一個高階科學家的職位，到1998年他晉升為教授時，他已成為該領域最受尊敬的研究人員之一。
然後他開始感到沮喪。儘管全球的研究人員每年發表數以萬計的神經科學研究，但我們對基本大腦功能的理解以及我們治療腦部疾病的能力似乎都沒有取得太大進展。馬科拉姆的沮喪也帶有深深的個人原因。當他還在德國時，他的兒子凱被診斷出患有自閉症。正如他在2013年告訴《衛報》的那樣，他想“能夠進入我兒子大腦的模擬，並像他一樣看待世界。”他認為，實現這一目標的唯一方法是超越對行為、疾病和大腦解剖結構的個體實驗，而是對整個人腦的迴路進行建模。
在2009年的TED演講中，他首次向公眾展示了他用數學方法模擬大腦860億個神經元和100萬億個突觸在超級計算機上的願景。“我們可以在10年內做到，”他向觀眾承諾，並暗示這樣的數學模型甚至可能具有意識。馬科拉姆告訴觀眾，10年後，“我們將傳送……一個全息圖與你交談。”在各種演講、採訪和文章中，他暗示數學大腦模型將帶來諸如模擬驅動的藥物發現、替代某些型別的動物實驗以及更好地理解阿爾茨海默病等疾病的根本性突破。似乎這還不夠，模擬大腦還將衍生出用於構建新型更快速計算機的技術，並創造出具有認知技能，甚至可能具有智慧的機器人。許多神經科學家對此表示懷疑，但馬科拉姆有很多支持者。他的願景似乎在2013年1月得到了證實，當時歐盟向他撥款13億美元，分10年支付，以構建他的模擬大腦。
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不到兩年後，人腦工程專案（HBP）陷入混亂，面臨爭議甚至嘲笑。科學媒體的批評文章使用了諸如“腦霧”和“腦殘”之類的詞語。YouTube上對該專案的惡搞影片中，一位西班牙脫口秀節目的嘉賓在假字幕讓他看起來像是在描述馬科拉姆的計劃時，無法控制地痙攣大笑（這位嘉賓實際上在談論烹飪西班牙海鮮飯）。幾位私下認識馬科拉姆的科學家現在形容他是一位走上歧途的天才。他失去了在該專案執行領導層的職位，他自己的管理層已命令他不要與媒體交談，包括《大眾科學》。（馬科拉姆是Frontiers的聯合創始人。Frontiers和《大眾科學》的部分所有者均為Holtzbrinck Publishing Group。馬科拉姆還在2012年6月為本雜誌撰寫了關於他的研究的文章。）該專案的新任執行主任克里斯托夫·埃貝爾表示，馬科拉姆最近停止參加HBP內部會議；相反，他派了一位代表與管理團隊互動。
人腦工程專案在歐洲神經科學家之間造成了深刻的公開分裂。2014年7月，一封公開信抨擊HBP的科學和組織，迅速收集了800多位科學家的簽名。今年3月，由於簽署者威脅要抵制原本應該是泛歐合作的專案，馬科拉姆啟動了一個調解程式，以回應批評者的主張。一個由27位科學家組成的委員會審查了雙方的論點，除了兩位持不同意見者外，該小組幾乎逐點同意了批評者的意見。
在他們53頁的報告中，調解員呼籲對HBP進行大規模改革，包括新的管理結構和科學重點的改變。HBP目前正在進行重大重組，該專案未來的形態和方向尚不明朗。歐盟成員國（預計其研究部委和其他機構將為總預算貢獻5.7億美元）中，很少有國家做出任何承諾，這可能會影響該專案的雄心勃勃的範圍和時間表。
關於這個備受矚目的專案走向歧途的大多數說法都集中在馬科拉姆和他的管理風格上，但這只是故事的一部分。從各方面來看，馬科拉姆都在認真地嘗試做好科學研究。儘管HBP的瑞士總部周圍存在諸多功能失調，但問題的最終根源位於北部約300英里的布魯塞爾。在那裡，在歐盟執行機構歐盟委員會所在地，一個將政治與科學目標相結合的大型科學資助系統，幾乎沒有透明度，並且控制不足，導致了HBP的混亂局面。“真正的問題不是HBP，而是歐盟的決策過程，”慕尼黑路德維希·馬克西米利安大學計算神經科學教授、調解委員會成員安德烈亞斯·赫茨說。
大型科學，宏大問題
自從大型科學在第二次世界大戰和曼哈頓計劃之後首次出現以來，研究人員和政策專家一直在爭論其價值。已故的橡樹嶺國家實驗室主任阿爾文·M·溫伯格在1961年《科學》雜誌上撰文，思考粒子對撞機和載人航天計劃等大型專案是否“正在毀掉科學”或“在經濟上毀掉我們”。他認為，大型科學應對研究中“新聞報道的味道的注入”負責，“這從根本上與科學方法相沖突”——在這種情況下，“壯觀而非有洞察力的事物成為科學標準。”他進一步擔心，由於研究人員可以獲得鉅額資金，“人們看到科學家花錢而不是思考的證據。”
這些擔憂仍然伴隨著我們，並且最近沒有哪項努力像人腦工程專案那樣將其推到前臺。今天，大型科學包括大規模、協作、通常是跨學科的研發專案，世界各國政府越來越多地資助這些專案，以試圖啟動創新。神經科學只是最新的研究分支，曾經為國防和航空航天技術保留的數十億美元預算已經擴散和成倍增加。
大型科學蓬勃發展是有重要原因的。許多研究領域已經變得如此複雜和昂貴，以至於大規模合作是向前邁進的最佳工具。長期以來，大型科學一直是物理學領域的常態，探測自然的前沿需要大型粒子加速器，例如位於日內瓦附近的歐洲核子研究中心的CERN。在生物學領域，大型科學於1990年首次亮相，推出了人類基因組計劃，這是一項為期13年、耗資約30億美元（按1991年美元計算）的計劃，由美國國立衛生研究院和能源部共同發起，旨在對人類DNA進行測序。在2010年代初期，神經科學似乎已成熟，可以大力推進。幾乎與歐洲的人腦工程專案同時，美國推出了可能耗資數十億美元的BRAIN（透過推進創新神經技術進行腦研究）計劃。以色列、加拿大、澳大利亞、紐西蘭、日本和中國也都宣佈了重大的新腦研究計劃。美國國立精神衛生研究所所長托馬斯·R·因塞爾表示，對精神障礙的蔓延和成本的擔憂，以及對諸如光遺傳學等新的大腦操縱技術的興奮，促使政策制定者和科學家推動新一輪的腦研究。（國立精神衛生研究所是組織BRAIN計劃的幾個機構之一，其他機構包括國家科學基金會和國防高階研究計劃局）。因塞爾說：“你看到整整一代人現在都熱衷於進行這類研究，不僅在美國，而且在世界各地。”
然而，HBP透過展示這樣一個專案是多麼容易偏離軌道，證明了將資金投入到難題上的侷限性。當應用於火箭製造或基因組解碼等明確的技術目標時，大型預算計劃是成功的，但是由一小群科學家和管理者執行的大型預算計劃是開發像對人腦的新理解這樣的基本事物的最佳方式嗎？
HBP的興衰
在他那一代神經科學家中，很少有人像現年53歲的馬科拉姆那樣脫穎而出，這既是因為他作為實驗研究人員的成就，也是因為他的雄心壯志。2005年，他在瑞士洛桑聯邦理工學院創立了藍腦計劃，IBM為此貢獻了一臺藍色基因超級計算機。該專案使用資料和軟體來模擬大鼠大腦的一小部分，重點關注一組稱為皮層柱的神經元。但是，儘管該專案正在產生關於如何用數學方法建模大腦某些部分電路的知識，但批評家表示，該模擬幾乎沒有什麼有用的東西，也無助於我們理解大腦的實際工作方式。直到今天，馬科拉姆尚未在同行評審期刊上發表一篇關於藍腦計劃發現的綜合論文。然而，他很快起草了計劃，將這項工作擴充套件到一個更雄心勃勃的努力：構建整個人腦的超級計算機模擬。
除了他的科學資歷外，馬科拉姆還具有強大的倡導才能。他魅力四射，上鏡，贏得了作為神經科學偉大遠見卓識者的聲譽和追隨者。他還迅速駁斥了他的批評者，認為他們不願意接受他所說的HBP代表的“正規化轉變”。許多批評者對馬科拉姆專案背後的基礎科學提出異議。主流神經科學家說，即使有可能，以馬科拉姆設想的細節程度對大腦進行重新工程，也不會告訴我們關於認知、記憶或情感的任何資訊——就像逐原子複製計算機中的硬體，也不會告訴我們關於其上執行的複雜軟體的任何資訊。其他人指責馬科拉姆誇大了HBP的潛在突破。“我們都認識亨利，他一直是個自大狂，”耶路撒冷希伯來大學埃德蒙和莉莉·薩夫拉腦科學中心主任埃隆·瓦迪亞說。“我們都不相信他承諾的事情能夠完成。”
儘管神經科學界持懷疑態度，但馬科拉姆贏得了真正重要的人的支援：歐盟委員會的資助者，他們似乎不太關注提案的科學可行性，而更關注其潛在的經濟和政治回報。“該專案的起源是政客們希望為歐洲工業做些事情以趕上，”埃貝爾說。2009年，由於擔心在計算機、數字服務和其他技術方面進一步落後於美國，現在的歐盟委員會通訊網路、內容和技術總署開始為每個至少獲得10億歐元資助的“旗艦”專案建立競賽。根據2009年歐盟委員會的一份檔案，這些舉措既是產業政策，也是科學，旨在“使歐洲在未來和新興技術中佔據領先地位”。馬科拉姆的超級計算機大腦——以及他對神經科學、醫學、機器人技術和計算機技術將取得的成就的承諾——非常適合一個官僚機構，該機構認為，為期10年、自上而下的“顛覆性”創新計劃是可能的。“這正是像亨利這樣的人會感到興奮的事情，他告訴了他們他們想聽的一切，”埃貝爾說。“有哪個政治家不希望站出來說，‘我們歐洲人正在建造一個大腦’？這太令人興奮了——這就像登月計劃。”
由於旗艦計劃被設想為一個在通常的科學資助過程之外的展示專案——並且由於需要證明鉅額預算是合理的——政治家、官僚甚至科學家都有強烈的動機來誇大其承諾。“你坐在會議中，有人說你必須以更激動人心的方式寫下來，”埃貝爾說。“然後你開始承諾更多，每個人都開始重複它，甚至科學家也是如此。這是一個反饋迴圈。而且，由於有如此多的資金風險，反饋迴圈非常有效。”
一個由來自歐洲各個角落的25位專家組成的秘密評審團——至少包括一位神經科學家，但其餘的來自其他領域——從六名決賽入圍者中選擇了HBP和另一個專案，每個專案獲得約10億歐元（當時為13億美元），分1億歐元分期付款。與美國常見的做法相反，歐盟委員會甚至在做出決定後也沒有透露評審團成員的姓名。委員會在傳送給《大眾科學》的一份宣告中為這種做法辯護，認為這是必要的，以防止“對有關專家的個人和職業生活以及程式質量和效率產生影響。”
另一位獲勝者是石墨烯旗艦計劃，這是一個由23個國家的學術界和企業研究人員組成的聯盟，他們將開發這種有前途的奈米材料，該材料在電子、能源和其他行業中具有許多應用。石墨烯專案也旨在幫助歐洲工業，歐洲工業有可能落後於三星正在開發未來材料的韓國等亞洲國家。但與HBP不同，石墨烯旗艦計劃避免了爭議，工業研究合作伙伴正在整個歐洲迅速加入。一個關鍵的區別是，石墨烯旗艦計劃不是基於個人的願景；它的建立是為了具有包容性、協作性和去中心化。例如，馬科拉姆和其他少數人控制著HBP的結構和資金，而石墨烯專案是一個開放網路，僅由瑞典查爾姆斯理工大學的領導者進行鬆散協調。也許更重要的是，石墨烯旗艦計劃有一個嚴格的工程任務：開發能夠將已知材料商業化的技術。與大腦建模不同，這個目標不需要彌合基礎知識方面的巨大差距。
令人費解的是，歐盟委員會在2013年設立HBP時，未能堅持對HBP的管理進行通常的制衡。根據調解報告，該專案的治理充滿了利益衝突。報告稱，不僅馬科拉姆和其他兩位科學家控制著董事會，從而控制著112個機構組成的聯盟之間的資金分配，而且馬科拉姆和其他幾位董事會成員的專案也是他們自己資助決策的受益者。“此外，”報告指出，馬科拉姆“是所有顧問委員會的成員，同時向他們彙報。”“這令人震驚地反映了歐盟的決策水平，”倫敦大學學院計算神經科學主任、調解委員會成員彼得·戴恩說。戴恩說，他不記得有哪個如此規模的專案執行如此糟糕：“大型科學專案的治理並非火箭科學。”
直到神經科學家發出公開信之後，歐盟委員會才開始提及HBP的治理問題。就在調解員釋出其批判性的詳細報告的前幾天，委員會發布了自己的審查報告（由一個只有委員會和HBP知道的秘密小組進行），該報告在治理問題上遠不如調解員明確，但仍然要求HBP做出改變。委員會還表示，歡迎調解程式。然而，如果歐盟委員會盡早進行有效的監督，HBP可能永遠不會擱淺。如果沒有神經科學界的反抗，目前HBP正在發生的組織變革尚不清楚是否會發生。
左腦，右腦
到目前為止，美國的BRAIN計劃比HBP表現得好得多。該計劃於2013年4月由巴拉克·奧巴馬總統作為“下一個偉大的美國專案”揭幕，最初也受到了類似的懷疑浪潮。正如在歐洲一樣，許多美國神經科學家擔心BRAIN計劃構思不周，並且會將其他神經科學研究的資金轉移走，以追求模糊的、可能無法實現的目標。
但是，美國國立精神衛生研究所沒有進行閉門小組會議和保密審查，而是透過擱置該計劃並讓神經科學界參與進來，對批評做出了回應。該機構任命了一個由15位頂尖大腦專家組成的小組，並在一系列公開研討會上，讓科學家們定義該專案。經過一年的審議，制定了一項雄心勃勃的跨學科計劃，以開發新的技術工具，使研究人員能夠更好地監測、測量和刺激大腦。這項努力將神經科學家與奈米技術專家和材料工程師聚集在一起，以解決諸如將電刺激應用於非常小的神經元群的問題，這可能使以大大提高的精度治療腦部疾病成為可能。
歐洲的HBP和美國的BRAIN計劃之間的關鍵區別在於，後者不依賴於單一的科學願景。相反，許多團隊將競爭撥款，並將創新引導到不同的、未計劃的方向。競爭正在透過美國國立精神衛生研究所傳統的同行評審程式進行，這可以防止困擾HBP決策的利益衝突。同行評審並非完美——它傾向於偏愛已知的科學正規化——美國科學資助本身也存在許多問題。但是，BRAIN計劃更具競爭力和透明度的決策制定方式與布魯塞爾產生HBP的政治黑箱相去甚遠。
BRAIN計劃很有可能成功，因為儘管它被包裝成登月計劃式的巨型專案，但它與其說是一個大型科學專案，不如說是一箇中央資助傘下的分散式創新模型，其規則鼓勵合作。該計劃的巨型專案標籤，也許只是為了籌集資金和激發支援而進行的巧妙公關。“當我與國會議員交談時，他們總是想知道新想法是什麼，”因塞爾說。“他們不想把錢花在更多相同的事情上。”媒體報道也蜂擁而至新的大創意。結果是，大型科學專案——或包裝成大型科學專案的專案——通常更容易向政治家、他們的選民和記者推銷。“現在有一種時代精神，認為大型科學更有效，”總部位於里斯本的Champalimaud基金會系統神經科學負責人、反對HBP公開信的共同組織者扎卡里·梅寧說。“但這並不意味著你必須消除競爭。”
不確定的遺產
自從接受調解報告的批評以來，HBP正在進行徹底的改革——這可能使其走向成功。埃貝爾說，該專案正在建立一個新的管理結構，該結構將不再將如此多的權力集中在馬科拉姆及其最親密的同事手中。將會有新的獨立監督機構。認知神經科學的一個關鍵子專案已被恢復，該子專案從核心研究計劃中移除加速了去年對HBP的攻擊。一個更開放、更具競爭力的協作專案訪問HBP資金的流程也在制定中。埃貝爾說，從現在開始，參與該聯盟的每個小組（包括馬科拉姆的小組）都必須每兩年重新申請資金。
該專案還更加緊密地關注並非專門用於模擬大腦的資料工具和軟體。儘管調解員批評HBP在理解大腦和治療其疾病方面提出了“不切實際的期望”，導致“科學信譽的喪失”，但即使是戴恩和梅寧等批評者也完全支援該專案提供計算工具、資料整合和神經研究數學模型的並行目標。
專注於大資料（從一開始就是馬科拉姆願景的核心部分）甚至可能使歐洲的HBP成為美國BRAIN計劃的完美補充，後者的新技術預計將產生大量的神經資料。如果HBP縮小到其技術核心——開發用於神經研究的有用計算工具和模型，即使這聽起來很平凡——那麼亨利·馬科拉姆很可能會為神經科學留下偉大而持久的遺產。