人类永生有了新进展？事儿太大，咱们捋捋…

科技

2023-04-26 14:04

酷玩实验室作品

首发于微信号酷玩实验室

微信ID：coollabs

高能预警：今天的话题，比较炸裂。

既涉及可量化的科学，也涉及难以量化的灵魂。讲的既是一只虫子的学习欲望有多强，也关乎全人类汹涌澎湃的探索精神。

尽管，这些内容对于见惯了宇宙生灭的绝大多数酷玩读者来说，都是小儿科

。不过，为了方便普通人循序渐进地理解、吐槽这个乍听起来像是吹牛的故事，咱们还是从事情的起因讲起：

2023年3月10日，一个主要由剑桥大学和约翰霍普金斯大学的学者组成的团队，在《科学》杂志上发表了一篇论文《一个昆虫大脑的连接组》，宣布完成了对果蝇大脑神经元网络的精细绘制。

这项关于虫子的最新研究成果，普通人看来可能觉得不起眼。但是，酷玩读者一定能感受到

，这实则让我们对整个自然界中最神秘的演化产物——也就是动物大脑的了解，又进了一步。

讲到这里，生物大脑的最新成果出场了。下面出场的，是机器大脑——AI大模型的新成果。

最近，村里通网的网友，想必或多或少已经了解了诸如ChatGPT、通义千问这样的AI大模型，这也是最近创投圈最火的话题。

而如果把关于虫脑的最新成果，与AI大模型关联起来，再结合前不久上映的伟大的现实主义科幻电影《流浪地球2》，我们就会发现一个很炸裂的应用场景：那就是数字生命。

咱们这里说的数字生命，并不是把某个人在网络上所有的行为，看了什么、说了什么、点了什么，给到ChatGPT、通义千问这样的大模型去学习，训练出一个行为和语言模式跟真人相似的数字人。比如，现在有很多人拿老胡的微博在那儿训练ChatGPT，效果颇为不错。

这种数字人，格局还是小了，不够高级。

正因如此，很多人认为，这样训练出来的不是数字化的自己，它只是行为举止跟自己很像而已。

至于不高级的原因，就出在我们现在称之为AI大模型的那个东西，也就是那个数字神经网络，它对人脑的模拟是非常抽象的，我们可以通过训练让它呈现出某种特定的效果，比如行为举止跟我一样，但我们不知道它内部的过程，就像一个黑箱。

事实上，一直以来，我们对生物大脑的了解也是如此。我们只知道大脑有意识，情感和思维，无非是神经元细胞的电化学反应，但我们不知道它们具体是如何工作的，也像一个黑箱。

那么，现在有一个好消息和一个坏消息：

好消息是，这个黑箱正在被破解。坏消息是，这个黑箱正在被破解。

关于这个“黑箱”的重要性，

相信部分酷玩读者已经有所了解：

之前在解读我们国家十四五规划的时候，谈到创新驱动发展里面的科技前沿公关项目的表格，总共七大项，像新一代人工智能、量子信息、集成电路芯片、基因生物技术、深空深地深海极地探测，这些很容易就能看懂它们是啥以及为什么重要。唯独脑科学和类脑研究，会让一些读者诧异，它何德何能可以跟别的大项并列！

后续跟踪此事，我们发现，在2014年，中国就已经开始筹备大脑研究计划。2018年5月2日的香山科学会议上，与会科学家就明确提出启动一个叫“全脑介观神经联接图谱”（介观是介于宏观和微观之间的意思）的国际合作计划，目标是：

在2020年完成十万级神经元的斑马鱼大脑介观图谱，2025年完成小鼠全脑介观图谱，2030年完成猕猴全脑介观图谱。

2021年9月，科技部正式发布“科技创新2030——脑科学与类脑研究”重大项目申报指南。这吸引了全国的科研院所、医院、大学等机构争相提交课题申请。

而美国和欧盟的对应项目设立得更早，都是在2013年就启动了，也是不约而同的包含了绘制全脑神经联接图谱的部分。

提及脑神经，可谓是熟悉又陌生。

我们中学的时候都学过神经元的结构，它是一个细胞，分细胞体，长长的轴突和短短的树突，轴突末端的神经末梢可以产生突触，跟下一个神经细胞的树突或者细胞体相连。

所谓脑神经联接图谱就是要把大脑当中的每一个神经元，每一条轴突树突，每一个突触，以及它们的细胞活动，输入输出，都记录下来，生成一个结构上跟生物大脑完全对应的数字大脑。

但众所周知，人脑有大约860亿个神经元细胞，每个神经元又可以发出多达8000个突触与外部连接，如此形成了可以说是宇宙中最复杂的网络结构，要把人脑一五一十地复制下来，数据量可能会有点略大。当然，是酷玩语境下的略大。

于是科学家们就决定先从小动物的大脑开始推进数字大脑计划，先完成一个小目标。就比如在这篇《一个昆虫大脑的连接组》当中，研究者们画出了果蝇幼虫大脑的精细结构图，涵盖了3013个神经元和544000个突触。

这是人类首次以突触级别也就是纳米级的分辨率，绘制出具有数千个神经元的动物的完整大脑！

而在以前，我们只对三种简单生物：线虫、玻璃海鞘幼虫、海洋环节轮虫的大脑完成过扫描，且它们的神经元数量只有区区几百个。

神经元数量从几百到几千的区别不仅仅是数量上的差距，更会带来行为模式上的跃升。

果蝇幼虫具有丰富的行为机能，包括学习、记忆、价值分析和选择，你去碰它它会跑，它发现一个地方老爬不出去它会绕。

我们将刚出生6小时的果蝇幼虫人道超度，并将其大脑切成4800多份薄片后，再利用电子显微镜对这些薄片进行了分辨率达3.8*3.8*5.0纳米的成像拍摄，从而清晰地记录下了感觉神经元和运动神经元的轴突和树突，以及其他附属结构。

然后再利用计算机工具重建出整个大脑的三维立体结构，搞定了果蝇幼虫的完整大脑“地图”。

但研究没有就此结束，接下来是尽可能准确地分析出大脑的功能“回路”，即从微观层面看看大脑是如何运转的。

为了这个目标，研究人员又搞了三年多的时间。

他们开发算法来分析神经元（网络）的连接特点，分析本质是电化学信号的精神活动是如何在突触间传播的。

他们发现，跟学习相关的输入、输出神经元是最“忙碌”的。（虫子都知道学习最重要，那么你呢？）

他们发现，在果蝇幼虫大脑中观察到的多层嵌套的递归循环等结构，不仅可以在网络深度不足的情况下发挥出高水平的功效，在完成任务导向的计算方面更是游刃有余。

这意味着什么呢？

意味着依靠这种结构，就可以在一定程度上克服神经元数量的生理限制，提升大脑的计算能力！

更有趣的是，这类结构已经在最先进的人工神经网络算法中出现。

生物大脑和AI算法之间就在这种不经意间达成了默契。

原来，你也长这样。

在果蝇之后，对于更复杂也与人类更接近的脊椎动物的，大脑图谱绘制工作也在进行中，比如说斑马鱼。

在今年三月份的一次讲座当中，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心的杜久林研究员曾透露，他们已经完成了“斑马鱼大概十万个神经元，我们现在已经有了一万多个配准到模板脑的介观图谱数据了，每个类型的神经元，不管是兴奋性的还是抑制性的，还是各种调质神经元，包括多巴胺，去甲肾上腺素，五羟色胺神经元等，它们在各个脑区的输入输出以及投射形态一目了然”。

2021年，谷歌和哈佛合作发布了一份迄今为止最全面的人脑地图——百万分之一的完整人脑。

这个1立方毫米的脑组织，被切成了5000多张30纳米厚的薄片，在用电子显微镜扫描成像后，得到了2.25亿张照片！

这些数据占用了1.4PB的存储空间，相当于四千多台256G手机的容量，这还只是百万分之一。

也就是说我们其实已经掌握了绘制人脑图谱的方法，只是数据处理方面有待加速。

而除此之外，一些脑研究的先行者们早已经在用一些间接的方法开疆拓土。

例如复旦大学，为了更好地研究类脑人工智能，在2015年成立了类脑人工智能科学与技术研究院。

他们基于脑部核磁共振的数据，利用昆山的超级计算机，对类脑人工智能科学与技术研究院院长——冯建峰的大脑进行了复刻，打造了冯教授的数字孪生大脑。

诞生于2018年的“冯脑”已经拥有了200亿个神经元。

最新研究显示，在6万个GPU的加持之下，静息状态下的“冯脑”和冯建峰本人大脑神经元的链接活动有92%的相似度！

而当冯建峰看一张照片、大脑进入图片信息处理状态，“冯脑”也同步处理照片时，二者的活动相似度依然高达77%！

倘若在不久的将来，“冯脑”的神经元达到千亿个，超越自己的“父辈”——拥有860亿个神经元的人脑。

那时的它又会是什么样的呢……

我们对于人脑的破解正在进行中。

这世界上有一些技术只是对原有技术路线的增强，不能带来十倍百倍的提升，比如芯片5nm工艺相对于7nm工艺。

而另一些技术是颠覆式的创新，就比如对人脑的破解，一旦完成了破解，可以说世界就会变得完全不一样。

往小了说，现在我们所有的脑科疾病比如阿尔兹海默症，或者精神疾病，比如说抑郁症，都必然会被找到更深的理解，以及根本上的治疗方法。

那些人脑涌现出的复杂而抽象的属性，比如说智商，自我意识，乃至精神，信仰，灵魂，我们将会明确知道它具体是个啥，甚至知道怎么编辑它，这就已经有点炸裂了。

可以想见到时候机械宇宙观将会大规模取代二元宇宙观。

当然它也能帮助我们训练更强大的AI。

而往大了说，真正的数字生命，将会在我们破解人脑的那一刻诞生。创造一个网络结构上完全跟人脑一样的电子脑，不仅将拥有人脑完整的功能，而且因为电子移动速度接近光速，运转速度会远超原版的人脑，那不仅是毫无疑问的数字生命，更是超级大脑。

甚至连永生都将不那么遥远，当看流浪地球里面的数字生命的时候，很多人最大的疑问就是，实际上我的数字生命是一个独立于我本身的存在，如果需要我像图恒宇一样，先在现实中死一死，再激活数字的我的话，那这个过程是不连贯的，我死了就是死了，我的数字生命显然是另一个“人”。

但是如果我们有了与人类脑结构完全一样的数字脑，再有可以连接人脑和这个数字脑的脑机结口的话，可能就会有这样的场景。就比如我的数字脑外形跟手机一样，我出门放口袋里，它通过蓝牙连着我自己的大脑，两个脑协同运行，弥补我脑细胞的不足，扩充存储和计算能力，于是我就成了ChatGPT，啥都知道，甚至我想玩点什么自己脑补就行，完全不用借助屏幕。

然后，我再慢慢的把更多的功能，转移到数字脑里面，到最后虽然我的大脑生理上是健康的，但它不承担记忆、思考，这些功能全转移到数字脑了。

那请问，我现在是死了还是活着？