「硅基大脑」来了，UCSF华人实验室打造！神经科学未来不是碳基？

原标题：「硅基大脑」来了，UCSF华人实验室打造！神经科学未来不是碳基？
文章来源：新智元
内容字数：5459字

硅基大脑：AI与神经科学的融合，重塑未来医疗

加州大学旧金山分校（UCSF）华人科学家张复伦实验室的博士后Shailee Jain，正致力于一个令人振奋的领域：结合人工智能（AI）和神经科学，构建“硅基大脑”。这并非科幻小说，而是通过分析海量脑数据，创建能够模拟甚至预测人类大脑活动的AI模型，为神经疾病治疗和脑机接口技术带来性突破。

1. “硅基大脑”的构想

   Jain对大脑复杂性的着迷，驱动着她投身AI与神经科学的交叉领域。她相信AI不仅能处理数据，还能模拟人类思考、说话和互动等根本特性。在UCSF张复伦实验室，她利用多种脑成像技术（fMRI、弥散张量成像、Neuropixel探针）收集到的数据，训练AI模型，目标是让模型生成与患者大脑相同的活动模式。

2. 多模态数据整合的挑战

   整合不同脑成像技术的数据是Jain面临的主要挑战。fMRI提供全脑活动模式，但分辨率较低；Neuropixel探针则提供单神经元的高分辨率数据，但缺乏全脑视角。Jain希望构建能处理多种数据模式的AI模型，全面描绘人类大脑活动，并结合患者的行为数据（如理解能力）和语言数据进行训练。

3. 新一代脑机接口的应用

   Jain的研究成果有望用于开发新一代脑机接口（BCI）。目前的BCI系统需要大量个性化训练数据，而“硅基大脑”模型可以减少这一需求，开发出即用型设备，帮助瘫痪或无法说话的患者恢复交流能力，显著提升患者护理效率。

4. 精神疾病治疗的潜力

   在精神健康领域，“硅基大脑”的潜力更为深远。通过分析精神疾病患者的脑数据，AI模型可以揭示大脑不同区域的相互作用模式及其出错之处，从而开发出更精准、更有效的治疗方法，而非仅仅缓解症状。通过模拟不同脑部疾病，在人工模型中进行实验，可以探索新的治疗途径。

5. 数字孪生大脑的展望

   未来20到50年，Jain相信AI系统可以创建每个人的“数字孪生大脑”模型，精确模拟个人的神经模式，用于手术模拟、预测结果，以及设计个性化精神疾病治疗方案。

6. 挑战与伦理问题

   尽管前景光明，“硅基大脑”技术仍处于早期阶段。未来需要改进模型，确保其临床应用的伦理性和公平性，特别是在人脑数据的使用中，需严格遵守知情同意和数据隐私原则。技术滥用的潜在风险也需要深入探讨。

总而言之，Shailee Jain的工作代表了AI和神经科学融合的巨大潜力。通过构建“硅基大脑”，我们有望以前所未有的方式理解和治疗脑疾病，并开创脑机接口技术的新纪元。

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作者简介：智能+中国主平台，致力于推动中国从互联网+迈向智能+新纪元。重点关注人工智能、机器人等前沿领域发展，关注人机融合、人工智能和机器人对人类社会与文明进化的影响，领航中国新智能时代。