全世界最快的全脑组织成像设备

在合肥综合性国家科学中心人工智能研究院（以下简称“人工智能研究院”），有着全世界最快的全脑组织成像设备。这里的科研团队希望进一步解析大脑的结构和秘密，为人工智能研究提供关键线索。

成立于2019年12月31日的人工智能研究院，由中国科学院和安徽省共同建设。在这个平台上，一批科学家、企业家、工程技术人员已经集结起来，希望碰撞新的火花，创造新的可能。

引入先进团队，开展前沿研究

如何认识一只猫？

这个问题对机器很难。它需要经过深度学习，标记大量数据：颜色、性状、尺寸、质地等，才“知道”符合哪些参数的物体被称为“猫”。但它用这种方式认识一只白猫后，还需要重新学习才能再认识一只黑猫。

但如果是一个人类，哪怕是年幼的孩子，这就很简单了。你只须告诉他这是一只猫，从此黑猫白猫大猫小猫他都能在瞬间认出。

“人脑具有极其强大的泛化学习能力，而我们对这背后的机制还所知甚少。”人工智能研究院脑成像平台科研人员王浩对《中国科学报》说，“要让人工智能像人类天生的大脑一样灵活、高效、充满智慧，就必须更深刻地认识大脑。”

然而用传统技术手段获取全脑组织成像，耗费时间是惊人的。技术上的局限，已成为脑科学研究和人工智能研究的瓶颈。

人工智能研究院脑成像平台的快速三维脑成像系统，成像速度达到了传统设备的数百倍。一颗完整的小鼠大脑，全脑成像过去需要7到10天，而他们只须1.5个小时就能绘制出超高分辨率的全脑图谱。

“当研究灵长类动物甚至人类这样更加复杂的大脑时，我们的速度优势就显得更为突出。”王浩说。

“把我们的脑组织成像设备和平台其他团队的活体双光子成像、功能磁共振成像设备连在一起，就可以在动物还活着的时候观测它的大脑活动和结构信号。”王浩说，“这样，我们绘制的脑图谱就从静态走向了动态。好比我们过去只能描绘出河床的走向，现在却能观察到河水的流动，实现功能和结构的对应。”

把握发展方向，布局平台建设

致力于模拟人脑工作机理的研究，属于人工智能领域两大主线之一的“类脑智能”。与多数人更为熟悉的计算智能技术（人脸识别、语音转化、自动驾驶等）相比，类脑智能技术虽然还没有被广泛应用，但也在酝酿着一场深刻的变革。

“人工智能研究院应当引领前沿发展方向。因此我们一直注重类脑智能与计算智能双主线并行，并且格外注重类脑智能研究的软硬件保障。”人工智能研究院副总工程师、基础平台部部长褚海涛对《中国科学报》说。

实验动物平台、脑成像平台、信息计算平台、机器人加工平台——人工智能研究院的四大平台中，有两个都跟活生生的生命体直接相关。

这些平台合作密切：实验动物平台提供了脑研究所需的大、小鼠和猴子等动物；脑成像平台对这些动物的大脑进行脑结构扫描、脑图谱绘制，探究其中神经细胞的连接方式和通信规律；信息计算平台能对脑图谱数据等原始大数据进行储存、管理和处理；机器人加工平台则负责将前沿的科学成果转化为先进的机器人实体。

“当前全球类脑智能技术研究主要面临三大瓶颈：脑机理认知不清楚、类脑计算模型和算法不精确、计算架构和能力受制约。”人工智能研究院副院长熊伟说，“人工智能研究院的平台建设和人才布局，比较全面地覆盖了上述科学难题，有望切实推进这个领域在中国的发展。”

联合各方英才，释放创新活力

人工智能的应用前景非常广阔。把科学研究、技术创新和产业发展协调起来，推动产学研用联合攻关，是人工智能研究院肩负的重要使命。

目前，人工智能研究院已经与合肥省十所省属高校及研究机构达成战略合作协议；与华为等知名公司签署合作协议；与中国计算机协会等学会完成多次协作；还将与高校、研究院所、企业等建设一批联合实验室。

“联合实验室是一种非常有意义的探索。通过创新合作模式，当科研团队和企业碰撞时，就会产生一些过去难以想象的效果。”人工智能研究院院长助理王子磊说。

在人工智能研究院与新华三技术有限公司合作的过程中，双方共同推出了一款全新的产品：网络智能计算模块SeerBlade。用一个智能的模块，让网络能够生成自己的知识体系，进而主动提出对业务的理解。

“举个简单的例子，插入这个模块后，一段视频还在网络中流动的时候，网络就能判断它是不是合法，无须等到进入服务器。”新华三公司副总裁刘新民说。

2020年12月，人工智能研究院与新华三技术有限公司签署协议，共建智能网络联合实验室，进一步推动科技成果向实际应用转化。

“‘互联网+人工智能’是一个极具潜力的发展方向。人工智能研究院的科研创新能力和我们企业的工程落地优势结合在一起，相信还能创造出更多让人眼前一亮的产品。”刘新民说。

搭建四大科研平台、组建高层次研究团队、与高校科研机构深化战略合作、牵头成立产业发展联盟……作为安徽省和中科院深度合作的重点工程，人工智能研究院成立一年来，开展“一院多中心”实体化构建，在场地建设、专家委员会建设、平台建设、人才队伍建设等方面均取得进展。未来，人工智能研究院将继续在“类脑智能与计算智能双主线并行，芯片与系统实施技术落地，科技伦理问题同步研究”的发展方向上突破进取。