日前，程和平院士接受剑桥大学南京科技创新中心采访。他介绍了全球脑科学和类脑研究的进展，特别提到用物理手段调节大脑是当前脑科学研究的重要方面，并对从事科学研究的年轻人寄予了殷切期望。以下是采访的部分内容:
问:脑科学研究的迷人之处是什么？
答:脑科学是科学的前沿领域，也可以说是生命科学的“皇冠上的明珠”。而且是不一样的生命科学，和我们自己，人文，社会，计算，信息等很多方面交织在一起。
对大脑的研究很复杂，但是现在技术比较发达，比如脑磁图，脑电图等等。随着技术和计算能力的发展，很多以前无法研究的问题已经可以研究了。
而且，我们正处在一个爆发式突破的过程中，现在才刚刚开始。我相信这个过程在未来10年、20年甚至50年都会继续。我相信我们正在经历一个世纪的脑科学。
问:近年来脑科学和类脑研究取得了哪些进展？关键问题是什么？
答:我自己的经验，脑科学和类脑科学可以用四个字来概括。
阅读:如何获取大脑中小宇宙的结构和信息？大脑非常复杂，可能是宇宙中最复杂的网络之一。它有数百亿个神经元，乘以1000倍的连接。而且，这不是一个静态的宇宙，它是一个动态的、活跃的网络，这些活动是有功能的、有意义的，不是随机的。我们必须考虑如何得到这个网络的功能的图像。
解释:如何理解大脑是如何组织的？
有了这些结构和功能的数据，你怎么能理解大脑是如何组织的，如何工作的，如何有不同的层次，人脑的最高层次是如何工作的，最小的细胞是如何工作的，一个控制回路是如何工作的？这就是“解读”。
写:如何调节大脑。
所谓写作，我理解为大脑的某种调节。在“释放”的基础上，增加一些新的物理或药理措施，或者两者的结合。你有可能调节大脑的一些异常状态，或者增强大脑的功能。
模仿:如何将自然大脑的原理应用到人工系统中？模仿可以理解为“类脑”。大脑是大自然创造的奇迹。我们从它身上学到的一些原理如何应用到人造工程系统中？比如现在的深度学习的神经网络，可能会用到这里的一些原理，但实际上还是太少了，还有很多人工智能还没有开始用的原理。
问:四个字概括了很多。你也提到脑科学是一个非常融合的学科。能告诉我是什么样的交叉学科吗？
答:说说我的观点。我认为影像技术在当代脑科学中占很大比重，包括光学成像、磁共振成像、结构成像等等。成像不仅仅是针对静态结构，还可以进行功能成像，比如我刚才提到的小型化双光子显微镜，这可能是功能成像的利器。
另一个方面是信息技术，比如海量数据的处理。如果再把数学列表拿出来，有数学技巧，数学工具，数学方法，再加上信息技术的结合，这是第二大方面。
第三个方面是神经科学本身，包括临床医学和神经科学领域。
还有通用技术，就是各种新型机械。比如通过光、电、磁、超声波等不同的手段帮助刺激大脑。当然不仅仅是刺激，还有干预甚至调制。
如果继续下去，我们还可以想到人文学科，我们为什么会有这样的文化，语言是怎么来的？所有这些在本质上都是相关的。
问:目前，许多国家都启动了自己的脑科学计划，中国也不例外。你认为中国的脑科学计划有哪些特点？
答:现在美国和欧洲都有自己的脑科学计划，每个计划突出的方向不同。比如有的更注重“阅读”，目标是创造更好的阅读工具，而像欧洲的一些大脑程序可能更注重“模仿”。
中国的大脑计划是一个各方面都比较均衡的战略。我理解如果概括的话就是“一体两翼”。所谓整合就是大脑的工作原理，两翼就是脑科医学，改变我们对脑部疾病的治疗或者对脑部疾病的预防，以及脑和类脑的整合。脑研究的成果如何帮助类脑的发展，或者指出新的方向，开辟新的领域？所以我觉得是综合策略，这是我个人的解读。
在方法上也有一些特点，比如强调灵长类动物是人脑和其他动物脑之间的理解桥梁。还有蒲慕明教授对介观脑的研究，在细胞和回路层面构建了一个脑图，不仅仅是结构的图，更是功能的分析。
这包括在该领域开发的结构和功能分析等一系列技术，以及为该技术开发的病毒载体等工具。我觉得都很有特色。
问:您认为未来5-10年脑科学将如何发展？
答:我觉得5-10年的规模可能一方面是研究本身，另一方面是继续打造工具。
我们的工具仍然不够好，我们需要更多的工具来观察神经元和大脑。天文学有一套探索宇宙的观测工具，我们的观测大脑也是如此。
除了观察工具，还有分析工具，特别喜欢数学理论。关于大脑的数学理论其实太少了。现在我们可以观看1000和10000个神经元的活动，但是理解这10000个神经元的网络活动的数学是不存在的。这一代，甚至下一代科学家，都需要继续发展。这就是为什么我认为我们的时代是脑科学的时代。
在我看来，一方面是成像的工具，一方面是理解数学的工具。有趣的是，我们通过大脑研究发明了类脑，类脑反过来会帮助我们分析大脑。
所以我觉得未来5-10年，这些方面会有一些苗头，类脑研究如何推动脑研究。新工具的出现，前所未有的分析水平，这是我看到的几个方面。其实它们也可能是我在研究中想追求的几个方面。
问:如果时间尺度更大，未来30年呢？脑科学的研究将如何改变我们的社会图景？
答:那是2050年左右。当时我相信，我们应该有技术可以非常准确地描述我们大脑的状态，没有任何损伤，同时我们应该有一个闭环控制，如果我们愿意，可以调节我们大脑的状态。所以我们的阅读和写作要实现闭环。这个闭环的意义非常重要。比如面对抑郁症，可以帮助缓解甚至解决这类问题。这个闭环必然需要类脑技术，很多问题或许有望得到根本解决。你可以识别状态，你有办法精确控制状态。这是我想象的场景。
第二个场景是，在30年的尺度上，我们甚至可以进一步理解我们的思维。那样的话，我们就有了一个非常好的工具，可以和一些特定的患者进行交流。他们也有很好的工具与世界交流。
还有很多其他的，比如我们的大脑能否和类脑连接起来产生新的智能，这是一个悬而未决的问题。让我们看看！
问:你对从事科学研究的年轻人有什么寄语？
答:他们成长在不同的时代，现在科学的发展非常非常快。对于他们来说，我觉得应该抓住这些时代提供的大舞台，去实现他们在科学上的梦想。
当然，我也有我的梦想。我希望我能和他们一起实现他们的梦想。
采访由剑桥大学南京科技创新中心提供。
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