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當駭客想要侵入計算機系統時,他們通常會嘗試逆向工程作業系統,以更好地瞭解其工作原理(當然,也包括其漏洞)。雖然多年來研究人員也採取了類似的方法來更好地瞭解我們灰質的各個部分,但神經科學家現在表示,在十年內,就有可能建立一個數字模型,複製人腦的所有功能。
儘管大腦有數萬億個突觸、數十億個神經元、數百萬個蛋白質和數千個基因,但科學家們已經開始構建小鼠、大鼠、貓、靈長類動物和人腦的詳細模型,瑞士洛桑聯邦理工學院神經科學和技術主任亨利·馬克拉姆說。他在2002年創立了腦心研究所 (BMI)。進一步推進這項工作的關鍵之一是科學家之間的合作,他們正在彙集過去一個世紀收集的關於大腦如何工作的資訊碎片。
這樣的模型將駐留在超級計算機上,使研究人員能夠測試關於大腦的理論,並更好地理解這個神秘器官中的電磁化學模式如何轉化為我們的感知。“我們認為我們是用眼睛看東西,但事實上,我們‘看到’的大部分是由我們的大腦作為投射生成的,”馬克拉姆在一份宣告中說。“那麼,當我們看著‘外部’的東西時,我們實際上在看什麼呢?”
更好地瞭解大腦可以幫助醫生更好地治療腦部疾病,同時減少進行實驗室研究所需的動物數量。“對於任何一種腦部疾病,我們都不真正瞭解處理過程、迴路、神經元或突觸中哪裡出了問題,”馬克拉姆說。他的BMI 藍腦計劃自 2005 年以來,一直在 IBM 超級計算機的幫助下構建模擬,以在分子和細胞水平上逆向工程大腦。他們的最終目標是模擬整個大腦。
藍腦計劃並不是唯一逆向工程大腦的努力。美國國防部研究部門國防高階研究計劃局 (DARPA) 去年向 IBM 阿爾馬登研究中心提供了 490 萬美元,用於一個名為“SyNAPSE”的專案,該專案旨在逆向工程大腦的計算能力,以更好地理解其感知、覺察、行動、互動和理解不同刺激的能力。儘管大腦仍然沒有被很好地理解,但“我們有足夠的定量資料來開始將碎片拼湊在一起,”IBM 阿爾馬登認知計算主管達門德拉·莫德哈今年早些時候在慶祝電氣和電子工程師協會 (IEEE) 成立 125 週年的活動上說。莫德哈預測,到 2018 年,計算機將能夠模擬人腦的運作。
在《大眾科學》2008 年機器人特別報道中,Kurzweil Technologies, Inc. 的執行長雷·庫茲韋爾提出,逆向工程大腦最快的方法可能是研究真實的大腦。庫茲韋爾指出,一位被判刑的殺人犯已經允許掃描他的大腦和身體,現在可以在國家醫學圖書館網站上訪問這位已被數字化的囚犯的所有 150 億位元組的資料。庫茲韋爾認為,另一種選擇是:微型機器人(或“奈米機器人”)被注入血液中,並被程式設計來探索每一根毛細血管,監測大腦的連線和神經遞質濃度。
圖片:大腦新皮層的活動受到此處顯示的抑制性神經元的嚴格控制,這些神經元可以防止癲癇(© 藍腦計劃;洛桑聯邦理工學院)