看中國(guó)科學(xué)院士段樹民談人工智能專訪

作者|章劍鋒

策劃|楊霞清 郭浩

他是誰

神經(jīng)生物學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)、浙江大學(xué)醫(yī)藥學(xué)部主任

他的觀點(diǎn)

1、精神疾病也是一種實(shí)實(shí)在在的腦疾病，和其他器官（如肝臟，肺、腎臟等）出現(xiàn)問題所導(dǎo)致的疾病一樣，應(yīng)該去看醫(yī)生，是可以干預(yù)治療的。

2、幾乎所有的抑郁癥的病人，都會(huì)有睡眠障礙，而睡眠有問題的人也容易患焦慮和抑郁癥。

3、很多研發(fā)的藥物在動(dòng)物身上的實(shí)驗(yàn)效果都很好，可是最后用到人身上就失敗了。主要原因就是動(dòng)物腦與人腦還是有很大差別的。

4、目前來看，人工智能雖然發(fā)展很快，但是它要達(dá)到我們?nèi)四X的水平，還有很遠(yuǎn)的路要走。

5、我相信將來，人工智能應(yīng)該是對(duì)人腦起一個(gè)補(bǔ)充，或者是強(qiáng)化的作用，而不會(huì)跟人類作對(duì)，因?yàn)樗倸w還要人來控制。

精彩集錦

第一次見到段樹民院士，是七年前在北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院一個(gè)頒獎(jiǎng)禮上。當(dāng)時(shí)，著名生物科學(xué)家饒毅和著名神經(jīng)科學(xué)家魯白作為聯(lián)合主辦方表彰一批有杰出貢獻(xiàn)的中國(guó)科學(xué)家，段樹民也在其中。

那次活動(dòng)的一大亮點(diǎn)，是獎(jiǎng)勵(lì)在當(dāng)時(shí)還不怎么聞名的屠呦呦女士。饒毅對(duì)她及其團(tuán)隊(duì)早年的青蒿素研究推崇備至，認(rèn)為她有資格摘取諾貝爾獎(jiǎng)——過了幾年，屠呦呦真的就得到了諾獎(jiǎng)。

嘉賓席上的段樹民院士，那時(shí)候一頭烏發(fā)，看起來年富力強(qiáng)，他因?qū)δz質(zhì)細(xì)胞在突觸水平調(diào)節(jié)神經(jīng)元活動(dòng)的研究而得獎(jiǎng)。

膠質(zhì)細(xì)胞在人的大腦細(xì)胞中占比高達(dá)90%，科學(xué)家研究稱，生物進(jìn)化程度越高，膠質(zhì)細(xì)胞在腦內(nèi)的比例就越高，智力也會(huì)越高。有資料說，愛因斯坦死后，人們發(fā)現(xiàn)他的大腦左頂葉部分膠質(zhì)細(xì)胞比例大于常人。

通過研究，段樹民在國(guó)際上首次闡明了大腦膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)與學(xué)習(xí)和記憶有關(guān)的突觸可塑性的形成至關(guān)重要。

這之后，段樹民和國(guó)內(nèi)同行一起呼吁中國(guó)應(yīng)該盡快推出腦研究計(jì)劃戰(zhàn)略。

阿爾茨海默癥、帕金森癥、精神分裂癥、抑郁癥、自閉癥、中風(fēng)等一系列困擾人類的疾病，都與人腦有關(guān)，什么原因和機(jī)制導(dǎo)致這些疾病發(fā)生？大腦的深層工作機(jī)制究竟是什么樣的？對(duì)于這些未知問題的探索，是當(dāng)今腦科學(xué)研究的熱點(diǎn)。

有人說，要想贏得未來，首先必須搞懂自己的大腦。在國(guó)際上，腦科學(xué)研究越來越成為一種國(guó)家間的競(jìng)爭(zhēng)，美國(guó)和歐盟同時(shí)于2013年啟動(dòng)了人腦工程。

作為科學(xué)家個(gè)體，段樹民的動(dòng)作很快，美、歐宣布啟動(dòng)腦計(jì)劃的同年，他所在的浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)部就啟動(dòng)了“中國(guó)人腦庫(kù)”，開了國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)自主建立腦庫(kù)的先河。

通過接受社會(huì)人去世后的大腦捐贈(zèng)，他們的腦庫(kù)可以面向科學(xué)家提供大腦標(biāo)本用作研究。

利用人腦庫(kù)標(biāo)本研究，浙江大學(xué)本校就有學(xué)者連發(fā)兩篇論文，揭示引起抑郁癥核心機(jī)制的謎團(tuán)。

第二次見到段樹民院士，是在今年10下旬的世界生命科學(xué)大會(huì)上，他原來的一頭烏發(fā)已經(jīng)變白。比之于上次的匆匆而過，這一次我們進(jìn)行了相對(duì)充分的交流。

在下面這些對(duì)話內(nèi)容中，段樹民的講解，展示了科學(xué)研究別開生面的一些細(xì)節(jié)，其中有些現(xiàn)實(shí)事例聽起來甚至不無科幻色彩。

以下是采訪實(shí)錄，科技整理：

在將來，睡眠可以被調(diào)控

科技：段教授，您這次來北京，有什么特別需要與大家分享的研究信息么？

段樹民：我們?cè)谶@次大會(huì)期間舉辦了一個(gè)有關(guān)睡眠前沿研究的國(guó)際研討會(huì)。

科技：大家可能都有過失眠的經(jīng)歷，如何看待這個(gè)問題的嚴(yán)重性？

段樹民：我們?nèi)祟愑腥种坏臅r(shí)間是花在睡眠上的。如果睡不好，會(huì)發(fā)生很多問題，導(dǎo)致很多病，比如抑郁癥、焦慮癥，現(xiàn)在發(fā)病都很高。我們每個(gè)人都可能會(huì)有睡眠不好的經(jīng)歷，但失眠如果持續(xù)三周以上即可被認(rèn)為慢性睡眠障礙。在我國(guó)，慢性睡眠障礙發(fā)病率達(dá)20%左右，而幾個(gè)大城市的發(fā)病率則超過了50%。

科技：從科學(xué)家的角度來講，睡眠障礙能得到控制嗎？

段樹民：現(xiàn)在對(duì)睡眠障礙的主要干預(yù)手段是藥物，有比較可靠的效果，但也存在一些問題，例如長(zhǎng)期服用會(huì)有一些副作用，會(huì)產(chǎn)生耐藥，對(duì)一些嚴(yán)重的失眠可能沒有效果。

在動(dòng)物研究中，應(yīng)用一些新的技術(shù)手段，比如光遺傳學(xué)技術(shù)等，對(duì)腦內(nèi)控制睡眠的區(qū)域或網(wǎng)絡(luò)，或者叫環(huán)路已經(jīng)解析的比較清楚了，并可以通過調(diào)控腦的睡眠環(huán)路（很小的腦區(qū)）而很好的控制動(dòng)物的睡眠。由于這些方法需要在腦內(nèi)植入光纖和電極，目前還不能應(yīng)用到人。

科學(xué)家們?cè)趯ふ乙恍o創(chuàng)的辦法，希望將來能夠無創(chuàng)地精準(zhǔn)調(diào)控人腦的睡眠環(huán)路，從而有效控制睡眠，避免藥物的副作用。

科技：您剛才講到的抑郁癥，跟失眠有什么樣的關(guān)系？

段樹民：關(guān)系非常密切，幾乎所有的抑郁癥的病人，都會(huì)有睡眠障礙，而睡眠有問題的人也容易患焦慮和抑郁癥。這兩者之間有互為因果的關(guān)系，至于哪個(gè)是因、哪個(gè)是果，現(xiàn)在不是很清楚。

我們的研究發(fā)現(xiàn)，腦內(nèi)控制睡眠和情緒的環(huán)路既有交叉，也有一定的差異。將來也許我們可以找到一些腦區(qū)，只控制睡眠，而不影響情緒。比如我們有些工作需要連續(xù)工作，沒法睡覺，但是你不睡覺就會(huì)產(chǎn)生一些情緒化的問題。我們?nèi)绻軌蛘业揭恍┠X區(qū)，通過調(diào)控既可以不睡覺，又避免了對(duì)情緒環(huán)路的影響，那就可以沒有副作用地連續(xù)工作。

科技：我們一般人可能想象不到，睡眠也屬于腦科學(xué)嗎？

段樹民：睡眠就是腦科學(xué)的范疇，就是大腦發(fā)起和控制的。不光是睡眠，實(shí)際上腦子控制的東西太多了，比如我們現(xiàn)在肥胖及糖尿病發(fā)病率很高，很多人吃東西一吃就停不住，其實(shí)也是腦子控制的。有些人攝食中樞比較容易興奮，容易產(chǎn)生饑餓感，他就要不斷地吃，所以就引起肥胖，從而帶來肥胖及其他健康問題。

抑郁癥是可以得到控制的

科技：精神性疾病也可以歸因到大腦這個(gè)原點(diǎn)吧？

段樹民：對(duì)，腦的疾病有兩大類，一類是神經(jīng)性疾病，如中風(fēng)、帕金森病等，腦內(nèi)能夠找到明顯的病灶，一類就是精神疾病，如抑郁癥、精神分裂癥等，腦內(nèi)可能找不到明顯的病灶，可能是腦內(nèi)一些神經(jīng)環(huán)路的連接等出現(xiàn)了問題。這兩類疾病都是腦的疾玻

科技：世界衛(wèi)生組織的數(shù)據(jù)說在我們國(guó)家的人口比例當(dāng)中，像抑郁癥、精神失常等精神性疾病占比很高，達(dá)到7%？

段樹民：可能不止?，F(xiàn)在神經(jīng)系統(tǒng)的疾病對(duì)我們健康造成的危害，或者是醫(yī)療負(fù)擔(dān)是各類疾病中最重的，可能占百分之十幾，超過心血管疾病和腫瘤，主要是因?yàn)楝F(xiàn)在生活節(jié)奏加快了，大家的工作壓力增大了，精神壓力也大，剛才說的睡眠障礙及抑郁癥、焦慮癥等發(fā)病率上升得很快，對(duì)我們身心健康的直接和間接危害日益增加。

科技：你剛才講的精神疾病對(duì)我們身心健康的危害非常大，是指這類疾病不能治療嗎？

段樹民：不是不能治療，而是人們對(duì)這類疾病有認(rèn)識(shí)上的偏差。如果病人是患神經(jīng)疾病，比如他中風(fēng)了，或者帕金森病，他很容易到醫(yī)院去治療。但是，如果病人是精神心理方面的疾病，如抑郁癥等，可能在認(rèn)識(shí)方面就有不足，有些人就不好意思去醫(yī)院，擔(dān)心受到歧視。我覺得這也是我們科普工作沒做好。我們應(yīng)該讓大家意識(shí)到，精神疾病也是一種實(shí)實(shí)在在的腦的疾病，和其他器官（如肝臟，肺、腎臟等）出現(xiàn)問題所導(dǎo)致的疾病一樣，應(yīng)該去看醫(yī)生，是可以干預(yù)治療的。

神經(jīng)科學(xué)可以讓你避免“被精神病”

科技：在這樣一些腦疾病的診斷和治療上，神經(jīng)生物科學(xué)研究能提供什么幫助？

段樹民：精神類疾病，比如說抑郁癥、精神分裂癥，還有我們現(xiàn)在很多自閉癥發(fā)病率越來越高。這些疾病，其實(shí)在腦子里是找不到明顯病灶的。過去認(rèn)為這樣的病人腦內(nèi)沒有實(shí)體性病變。現(xiàn)在的理解是，這類疾病一定是有物質(zhì)基礎(chǔ)的。這些物質(zhì)基礎(chǔ)可能就是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之間的連接、或者網(wǎng)絡(luò)功能運(yùn)行出了問題。

神經(jīng)生物學(xué)對(duì)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的解析，可以幫助我們進(jìn)一步找到精神類疾病發(fā)生的“客觀證據(jù)”。將來有可能我們?cè)\斷精神疾病，就有比較客觀的物理指標(biāo)，而不是僅僅通過問卷進(jìn)行心理分析和測(cè)試，或許“被精神病”這種問題就不會(huì)發(fā)生了，因?yàn)槲覀冇锌陀^的指標(biāo)擺在那里。

科技：這種解析方法臨床上現(xiàn)在有應(yīng)用了嗎？

段樹民：現(xiàn)在開始有一些方法了，比如說我們做功能核磁共振，就可以看到人腦的功能連接情況，確實(shí)是能看到一些精神疾病患者腦功能的連接跟正常人是不一樣的，但還沒有真正把它作為一項(xiàng)非常準(zhǔn)確和客觀的診斷指標(biāo)。

很多重要實(shí)驗(yàn)，動(dòng)物腦標(biāo)本無法代替人腦標(biāo)本

科技：您多年前在浙大成立的人腦庫(kù)，目前是一個(gè)什么樣的進(jìn)展？有消息說入庫(kù)將近一百個(gè)腦標(biāo)本，現(xiàn)在有增加嗎？

段樹民：有增加，我們最近一兩年間應(yīng)該說得到腦標(biāo)本的數(shù)量上升快很多，現(xiàn)在可能有一百五六十例了。腦標(biāo)本的收集不是最難的，但是你要收集到高質(zhì)量的不容易。一般要求在去世以后十二個(gè)小時(shí)之內(nèi)就入庫(kù)，避免腦組織的壞死損傷，才能達(dá)到科研的要求。另外就是捐獻(xiàn)者原來的病史資料等要齊全，比如得的是什么疾病，有過什么樣的治療等。

當(dāng)然最主要的，就是我們還是宣傳不夠，大家自愿在去世后捐獻(xiàn)大腦的比例還比較低。這方面，歐美國(guó)家做的比較好，如有些國(guó)家，在考駕照的時(shí)候，就會(huì)有遺體捐獻(xiàn)協(xié)議，選擇愿意或不愿意去世后遺體捐獻(xiàn)，包括腦的捐獻(xiàn)。

科技：也就是說，目前我們腦庫(kù)當(dāng)中這個(gè)標(biāo)本來源，主要還是以主動(dòng)捐獻(xiàn)為主？

段樹民：那必須的，他必須是要主動(dòng)的，或者他去世了以后，家屬愿意，要直系家屬同意。

科技：這些標(biāo)本在我們腦庫(kù)里面會(huì)得到什么樣的應(yīng)用、使用？

段樹民：我們首先是把它保存起來，把他的病史整理好、區(qū)分好，對(duì)標(biāo)本進(jìn)行技術(shù)處理。有些是冷凍保存的，有些是把它染色，做進(jìn)一步的診斷。然后相關(guān)科學(xué)家如果有需求的話，就會(huì)向我們申請(qǐng)，我們經(jīng)過評(píng)估，覺得他這個(gè)研究是比較有意義的，確實(shí)是需要用到人腦的，我們會(huì)向他提供標(biāo)本。因?yàn)槿四X資源目前來講還是非常寶貴的，不是所有人想要用就能給的。我們還得要好好利用它，需要一套嚴(yán)格規(guī)范的管理機(jī)制。

科技：這些人腦標(biāo)本能為科研解決什么問題呢，有科研上的發(fā)現(xiàn)嗎？

段樹民：現(xiàn)在還不好說我們的腦庫(kù)用于科研的標(biāo)本有多少科研發(fā)現(xiàn)。但是從國(guó)際上來說，有很多很重要的發(fā)現(xiàn)，比如同性戀，大家可能想不到，它也是大腦里的研究。荷蘭就是利用他們國(guó)家的腦庫(kù)做科研，發(fā)現(xiàn)同性戀的人，他們的腦子都有一些特別的結(jié)構(gòu)。

這種重大發(fā)現(xiàn)，只能是用人腦才能得出研究結(jié)果，而用動(dòng)物腦就不太可能?，F(xiàn)實(shí)中，我們很多研究通常都是要以動(dòng)物為研究標(biāo)本，你研究肝臟、腎臟，可能用動(dòng)物的標(biāo)本問題不是太大，但是研究腦子的話，尤其是涉及很多高級(jí)的功能和復(fù)雜的功能，人腦就有特殊性。

其實(shí)目前來說，有效干預(yù)腦疾病的藥物還是很少的，如老年癡呆、帕金森病等都還缺少有效的藥物。很多研發(fā)的藥物在動(dòng)物身上的實(shí)驗(yàn)效果都很好，可是最后用到人身上就失敗了。主要原因就是動(dòng)物腦與人腦還是有很大差別的。

科技：你在浙大成立人腦庫(kù)，有足夠的經(jīng)費(fèi)支持嗎？

段樹民：其實(shí)目前我們還都是靠自己，主要是學(xué)校給的一些經(jīng)費(fèi)支持。國(guó)家有關(guān)部門開始重視了，正在醞釀支持建立幾個(gè)中心。

用意念操控機(jī)器

科技：我們的腦科學(xué)研究和目前比較熱的人工智能發(fā)展會(huì)是什么樣的關(guān)系？

段樹民：人工智能最顯著的一個(gè)例子就是AlphaGo（阿爾法狗）戰(zhàn)勝圍棋高手，大家如果注意的話就能知道，AlphaGo的發(fā)明人有一段神經(jīng)科學(xué)訓(xùn)練的經(jīng)歷，取得過神經(jīng)科的博士學(xué)位。因此他在人工智能方面，能夠很好的應(yīng)用深度學(xué)習(xí)，自我學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)這類腦科學(xué)的研究成果。

目前來看，人工智能雖然發(fā)展很快，但是它要達(dá)到我們?nèi)四X的水平，還有很遠(yuǎn)的路要走。比如我們?nèi)四X可以應(yīng)對(duì)各種問題，而人工智能往往只具有單一的功能，如下棋的人工智能，不能去開車。

另外人腦也是非常高效的，我們大腦的各種智能活動(dòng)，其實(shí)耗能是非常少的，大概十幾瓦的電量就夠了，而人工智能所應(yīng)用的計(jì)算機(jī)耗電非常巨大。人工智能將來的發(fā)展，還需要從人腦上得到啟示。 因此，腦科學(xué)研究不僅對(duì)我們?nèi)四X的理解，對(duì)人腦疾病的防治重要，它對(duì)人工智能等交叉科學(xué)的發(fā)展也很重要。當(dāng)然，另外一方面，人工智能的發(fā)展，也將會(huì)推動(dòng)腦科學(xué)的發(fā)展。

科技：將來人工智能會(huì)超過人類大腦甚至?xí){人類嗎？

段樹民：是有這種擔(dān)憂，很多人認(rèn)為人工智能將來一定會(huì)超過人腦，甚至?xí){人類。這方面的擔(dān)憂不是完全沒道理，但是我想人類一定是有辦法控制它的，不會(huì)讓它處于失控的狀態(tài)。我相信將來，人工智能應(yīng)該是對(duì)人腦起一個(gè)補(bǔ)充，或者是強(qiáng)化的作用，而不會(huì)跟人類作對(duì)。因?yàn)樗倸w還要人來控制。

科技：在您的研究當(dāng)中，具體有這方面的項(xiàng)目嗎？

段樹民：有一些人腦和人工智能的合作。浙江大學(xué)的人工智能和腦-機(jī)融合的研究還是很有特色的。包括一些腦機(jī)接口，其實(shí)就是用人腦來控制外面的機(jī)器，比如說可以用意念操控機(jī)械手，控制一些飛行器。在將來我們提出雙腦的概念其實(shí)就是這樣，就是人腦和機(jī)器腦能夠相互的融合，相互的支撐。

科技：用意念控制飛行器，它靠什么樣的機(jī)制來建立這種聯(lián)系？

段樹民：機(jī)制就是一方面你要知道人腦怎么工作的，要解碼人腦的活動(dòng)，比如在某一個(gè)腦功能發(fā)生的時(shí)候記錄腦電信號(hào)，我要知道這個(gè)信號(hào)是怎么回事，將這些信號(hào)解碼以后，告訴機(jī)器，然后就可以控制這個(gè)機(jī)器的活動(dòng)。聽起來很神奇，其實(shí)這個(gè)都是完全可以靠科學(xué)而逐漸實(shí)現(xiàn)的事情。

大師介紹：

段樹民， 神經(jīng)生物學(xué)家，浙江大學(xué)醫(yī)藥學(xué)部主任、教授。

1991年在日本九洲大學(xué)獲博士學(xué)位。在神經(jīng)信號(hào)傳遞、神經(jīng)元-膠質(zhì)細(xì)胞相互作用、腦功能的神經(jīng)環(huán)路解析等研究領(lǐng)域做出了系統(tǒng)的創(chuàng)新工作，形成了自己的研究特色。

2007年增選為中國(guó)科學(xué)院院士。

2008年獲何梁何利科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)。

2010年獲國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)。

中國(guó)神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)，國(guó)際腦研究組織常務(wù)理事，全國(guó)政協(xié)委員，中國(guó)神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)刊《Neurosci Bull》主編，先后擔(dān)任《Glia》等多個(gè)重要國(guó)際雜志編委。國(guó)家自然科學(xué)基金生命科學(xué)部專家咨詢委員會(huì)委員。