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脑科学与类脑人工智能技术的突破前沿简析

楼主:MedSci 时间:2018-01-30 16:42:17

来源:三思派

作者:冯剑峰、沈应龙

撰文丨冯建峰,上海国家数学中心首席科学家,复旦大学类脑智能科学与技术研究院院长


大脑学习记忆对信息的智能加工与处理能力,远远超过现有的任何计算机和信息处理系统。面对目前互联网的信息爆炸,各国政府和各IT巨头(Google、IBM、微软等)均在积极探索如何通过革命性的变革,把当今的“信息时代”推入到“智能时代”。要实现这历史性的跨越,需要创制出以脑式信息处理为基础的智慧型超级计算机及各种类脑人工智能系统。

有关大脑学习记忆、抉择等认知神经网络机制的研究,不仅可以揭秘大脑智能信息处理的奥秘,更可为人工智能的研制提供全新的理论指导以开发出能力更强的智能设备和机器人,还可为前额叶皮层和高认知功能异常导致的老年痴呆等记忆相关脑疾病的治疗提供帮助。

脑科学与类脑人工智能的四大研究方向

按照从“研究”到“应用”的顺序,可将脑科学及类脑人工智能的研究内容划分为四大部分:大脑神经网络分析、认知机制计算模拟、类脑智能算法创新和类脑智能技术应用创新。

对大脑神经网络和认知机制的研究分别是对大脑开展“硬件”和“软件”层面的解析,而类脑智能算法和类脑智能技术应用的创新则分别是在“软件”和“硬件”层面的输出接口,能够直接催生新兴产业的发展。

1.大脑神经网络分析。利用现代生物学手段,采集遗传、分子、神经元等多模态的脑影像和各种表型数据;利用多尺度高维复杂大数据分析的新算法,辅助解析大脑运作和信息处理机制,尤其是神经元集群的学习与记忆、抉择、语言等认知功能的机制;研究各类脑疾病对大脑信息处理机制的扰动,加深对大脑信息处理机制的理解。

2.认知机制计算模拟。发展大尺度脑系统的数学模型,尤其是神经反馈连接的作用;研究大尺度脑系统的认知和学习功能;深化发展类脑智能计算理论,设计新型高效的类脑人工智能算法。

3.类脑智能算法创新。利用基于实验事实的生物学发现,比如人类视觉中的不同通道、注意力和不同记忆机制等提出全新或改进己有深度学习的计算框架;开展理论研究,建立现有算法的理论基础,尤其是发展深度学习的动态数据分析理论;把发展的算法应用于解决大数据驱动的实际问题,如开发基于采集的特定生理数据的人体健康与疾病分析预警系统。

4.类脑智能技术应用创新。利用纳米材料完成单个忆阻器的构建;利用构建的纳米忆阻器,并基于新的深度学习理论算法,构建基于深度学习框架和纳米材料忆阻器网络的智能控制器。基于智能控制器研发各类智能设备,例如智能可穿戴肌肉力量增强手套。

脑科学与类脑人工智能的推进重点

对大脑神经网络和认知机制的研究分别是对大脑开展“硬件”和“软件”层面的解析,而类脑智能算法和类脑智能技术应用的创新则分别是在“软件”和“硬件”层面的输出接口,能够直接催生新兴产业的发展。

服务于我国的创新驱动发展等战略需求,解密大脑智能信息处理的奥秘,促进社会健康保障和相关的信息产业领域的进步(例如人工智能、机器学习等领域),需要关注以下方面:

分析平台

脑科学大数据挖掘平台;

脑疾病辅助诊断智能系统软件平台;

类脑智能软硬件开发平台;

类脑芯片设计平台。

技术研发:

神经形态模拟技术:

脑网络重构技术;

脑认知动力学模型构建技术;

脑功能仿真关键调控技术

智能诊疗技术:

多尺度多模态数据融合技术;

类脑智能算法新理论和新方法;

重大脑疾病智能诊断技术;

智能控制器:

类脑细腻片设计技术;

类脑芯云技术;

忆阻器技术;

标准制定:

脑科学多尺度多模态数据采集标准;

类脑智能软硬件平台测试标准。

成果形成:

大数据:国际最大尺度多模态脑科学大数据;

类脑算法:融入脑机制的深度学习智能算法;

类脑智能软硬件:神经形态模拟、脑疾病智能诊疗、类脑控制器。

其中,技术研发的三大部分可进一步展开如下:

目前酝酿中的中国脑计划将脑科学的研究划分为认识脑、保护脑和模拟脑三个方面,其中模拟脑指的就是类脑人工智能的研究。因此类脑人工智能可以视为脑科学的一个分支。另一方面,随着忆阻器、神经网络芯片(例如中科院开发出的“寒武纪”芯片)等物质器件的进步不仅推动了类脑人工智能的发展,也有助于破解当前脑科学研究中的核心难题。

冯建峰,上海国家数学中心首席科学家,复旦大学类脑智能科学与技术研究院院长,脑科学与人工智能技术的路线图专题研究(上海市软科学研究计划项目编号:15692106604)课题组组长;沈应龙,上海市科学学研究所产业创新研究室助理研究员。文章为作者独立观点,不代表主办机构立场。

  2017脑科学与类脑智能学术研讨会将于5月19日-20日在上海好望角饭店召开!聚焦脑科学的未来发展,拟邀中国脑科学计划的领导者蒲慕明院士以及上海脑科学计划的策划者,将带领大家畅享一场未来脑科学盛宴。这是一场与众不同的脑科学会议,涉及神经科学、心理学、计算机学、认知科学、脑外科临床学等多学科交叉,为中国未来脑科学研究指明方向。

会议初拟日程:

5月18日 周四

全天注册签到

5月19日 周五 上午

大会开幕式

大会开幕式,脑计划领导者报告

拟邀演讲嘉宾:

蒲慕明
 中国科学院外籍院士

马兰
 复旦大学脑科学研究院

冯建峰
 复旦大学类脑智能科学与技术研究院

郭爱克
 中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所

饶毅
 北京大学生命科学学院,北京大学IDG麦戈文脑科学研究所


5月19日 周五 下午

脑科学前沿研究

脑结构和功能网络连接图谱研究;非人灵长类动物研究;认知功能研究;运动控制的神经机制研究;神经编码;感觉功能编码机制

拟邀演讲嘉宾:

陈爱华
 华东师范大学脑功能基因组学教育部重点实验室

胡新天
 中国科学院昆明动物研究所

崔翯
 中国科学院神经所

马辛
 首都医科大学附属北京安定医院、北京脑重大疾病研究院抑郁症研究所

王征
 中国科学院神经所

何生
 中国科学院生物物理研究所、脑与认知科学国家重点实验室,创新课题组组长,国家“千人计划”

刘天明
 佐治亚大学计算机科学和生物成像研究中心


5月20日 周六 上午

脑疾病与临床应用

神经退行性疾病与细胞治疗:AD与PD;遗传病(遗传性癫痫)的诊治;药物成瘾机制及药物靶点发现;精神分裂症异常变异标志物发现;脑肿瘤临床和机制研究

拟邀演讲嘉宾:

贾建平
 宣武医院神经内科、首都医科大学神经病学研究所、北京脑重大疾病研究院阿尔茨海默病研究所

姜玉武
 北京大学第一医院儿科

李明
 中国科学院昆明动物研究所

汪小京
 华东师范大学- 纽约大学脑与认知科学联合研究中心

王晓民
 首都医科大学,北京大学神经科学研究所

张亚卓
 北京市神经外科研究所,北京市中枢神经系统重点实验室,北京脑重大疾病研究院脑肿瘤研究所

注:赞助演讲时段30min(下午茶歇前)

5月20日 周六 下午

脑科学技术与类脑智能

基因工程与光遗传技术;多模态磁共振脑影像技术;人工神经网络研究;类脑芯片开发与神经义肢技术;类脑视觉信息处理技术

拟邀演讲嘉宾:

赵继宗
 中国科学院院士

陈云霁
 中国科学院计算机技术研究所

郑南宁
 西安交通大学

鲁华祥
 中国科学院半导体研究所,享受国务院政府特殊津贴

蒋田仔
 中国科学院自动化所

朱岩
 中科院生物物理所,脑与认知科学国家重点实验室,创新课题组组长,中科院“百人计划”获得者

活动:Poster展示交流,青年专家交流

注:赞助演讲时段30min*2(上午茶歇后、下午茶歇前)


注册收费

会议注册

注册类型

04月21日前到款

04月22日-05月5日间到款

05月5日以后到款

注册费包含

标准票

学生票

标准票

学生票

标准票

学生票


费用

1000RMB

700RMB

1400RMB

1000RMB

1700RMB

1200RMB

会议资料、午餐、茶歇;食宿自理

备注:1、注册费优惠期限以到款时间为准

      2、参会代表如是学生票办理参会签到现场请携带学生身份证明,如无学生代表证明, 现场统一按标准票操作。

      3、网上报名截止日期:2017年05月17日。


联系人:徐亲亲

手机/微信:13482281468

E-mail:
固定电话:+86(21)64879183 ext 8097

 

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