“欧米伽未来研究所”关注科技未来发展趋势,研究人类向欧米伽点演化过程中面临的重大机遇与挑战。将不定期推荐和发布世界范围重要科技研究进展和未来趋势研究。(关于欧米伽点)
报告2024年9月20日正式发布,欧盟资助的“人类大脑计划(Human Brain Project, HBP)”经过10年的研究与发展,取得了多项科学与技术成果。该项目的最终评估报告详细总结了HBP在神经科学、认知科学、类脑计算、医疗神经科学等多个领域的突破性成果,并展示了其未来的影响力。以下为报告的详细介绍。
1. 项目背景与目标
HBP是欧盟“未来与新兴技术(FET)”项目的旗舰项目之一,始于2013年,历时10年,总投入超过6亿欧元,旨在通过多学科合作和高性能计算手段,破解人类大脑的奥秘。项目汇集了欧洲500多位科学家、工程师和临床医生,推动了大脑模拟、脑疾病诊断与治疗、类脑计算、机器人技术等领域的跨越式发展。
HBP的核心目标是建立一个融合脑数据和模拟的大型ICT基础设施,支持神经科学领域的数据收集、分析、共享与建模,推动对大脑工作原理和脑疾病的深度理解。为此,HBP推出了EBRAINS,一个数字化研究基础设施,为全球的脑科学研究人员提供计算资源和分析工具。
2. 关键科学成果
2.1 神经科学
HBP在神经科学领域的主要成就是开发了多层次人脑图谱(Multilevel Human Brain Atlas),该图谱是目前最完整的3D数字化大脑解剖图谱之一。它为研究人员提供了从微观结构到宏观结构的详尽脑区划分,并已被应用于神经退行性疾病、脑连接性和个性化医疗等多个领域。
此外,HBP还开发了虚拟大脑(Virtual Brain)模拟引擎,支持个性化的脑部疾病模型构建,特别是在癫痫治疗领域,该技术已应用于临床试验,显示出改善外科手术决策和提高患者治疗效果的潜力。
2.2 认知科学
HBP通过跨学科合作,推动了人类认知和行为背后的脑机制研究。项目中提出的许多模型和工具已被广泛应用于空间导航、视觉感知、动作协调等领域。这些研究不仅加深了对认知功能的理解,还推动了类脑人工智能和机器人技术的发展。
2.3 类脑计算
HBP的另一大成就是类脑计算技术的进展,尤其是开发了两大类脑计算硬件平台:SpiNNaker和BrainScaleS。这些平台能够在低功耗的情况下,快速模拟大规模的神经网络,特别适用于大规模神经模拟和类脑人工智能应用(欧盟:10年脑计划评估报告)。HBP在这一领域的创新为未来计算机架构的设计提供了新的思路,特别是在自动导航、机器学习和智能监控等工业应用中。
2.4 医疗神经科学
在医疗神经科学方面,HBP推动了个性化医疗的发展。项目中的虚拟大脑模型被应用于药物难治性癫痫患者的治疗,项目团队通过构建个性化的脑网络模型,帮助医生准确定位癫痫发作区域,从而提高了手术治疗的成功率。未来,随着这一技术的成熟,虚拟大脑模型有望进一步应用于其他脑部疾病的个性化治疗。
3. EBRAINS研究基础设施
HBP最具影响力的成果之一是建立了EBRAINS,一个整合数字化神经科学的平台。EBRAINS提供超过1000个数据集、225个研究软件应用和160种工具,支持跨学科的神经科学研究与合作(欧盟:10年脑计划评估报告)。EBRAINS的平台化设计使其成为全球研究者开展大规模模拟、实验和数据分析的首选工具之一,并确保其在未来几十年内继续引领脑科学的数字化发展。
4. 创新影响
HBP不仅在科学领域产生了深远影响,还促进了技术创新与产业发展。项目产生了35项关键可转化技术成果,其中12项已获得专利。此外,HBP还支持了12家初创公司的创立,这些公司主要集中在神经技术和脑健康领域,正在将脑科学的最新进展转化为可应用于市场的产品和解决方案。
5. 未来展望
HBP的成功为未来的脑科学研究奠定了坚实的基础。欧盟已宣布继续支持EBRAINS 2.0项目,为期两年的资金支持将进一步推动EBRAINS的发展,拓展其在神经科学、脑健康及类脑技术方面的应用。
通过10年的努力,HBP不仅实现了脑科学领域的技术突破,还建立了跨学科合作的新范式。未来,随着EBRAINS的持续发展,脑科学有望在个性化医疗、神经技术、类脑计算等多个领域取得更多具有变革性的进展。
6.结论
HBP通过推动神经科学、类脑计算和脑健康等多个领域的创新,实现了多个科学与技术的里程碑。其最重要的遗产之一是EBRAINS研究基础设施,它为全球研究人员提供了一个共享数据和工具的平台,有望继续推动脑科学的进步。随着未来更多数据的接入和技术的迭代,HBP的成果将为医疗、人工智能和工业应用带来深远影响。