看中國科學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

神經生物學家、中國科學院院士、中國神經科學學會理事長、浙江大學醫藥學部主任

他的觀點

1、精神疾病也是一種實實在在的腦疾病，和其他器官（如肝臟，肺、腎臟等）出現問題所導致的疾病一樣，應該去看醫生，是可以干預治療的。

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

3、很多研發的藥物在動物身上的實驗效果都很好，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，人工智能雖然發展很快，但是它要達到我們人腦的水平，還有很遠的路要走。

5、我相信將來，人工智能應該是對人腦起一個補充，或者是強化的作用，而不會跟人類作對，因為它總歸還要人來控制。

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第一次見到段樹民院士，是七年前在北京大學生命科學學院一個頒獎禮上。當時，著名生物科學家饒毅和著名神經科學家魯白作為聯合主辦方表彰一批有杰出貢獻的中國科學家，段樹民也在其中。

那次活動的一大亮點，是獎勵在當時還不怎么聞名的屠呦呦女士。饒毅對她及其團隊早年的青蒿素研究推崇備至，認為她有資格摘取諾貝爾獎——過了幾年，屠呦呦真的就得到了諾獎。

嘉賓席上的段樹民院士，那時候一頭烏發，看起來年富力強，他因對膠質細胞在突觸水平調節神經元活動的研究而得獎。

膠質細胞在人的大腦細胞中占比高達90%，科學家研究稱，生物進化程度越高，膠質細胞在腦內的比例就越高，智力也會越高。有資料說，愛因斯坦死后，人們發現他的大腦左頂葉部分膠質細胞比例大于常人。

通過研究，段樹民在國際上首次闡明了大腦膠質細胞對與學習和記憶有關的突觸可塑性的形成至關重要。

這之后，段樹民和國內同行一起呼吁中國應該盡快推出腦研究計劃戰略。

阿爾茨海默癥、帕金森癥、精神分裂癥、抑郁癥、自閉癥、中風等一系列困擾人類的疾病，都與人腦有關，什么原因和機制導致這些疾病發生？大腦的深層工作機制究竟是什么樣的？對于這些未知問題的探索，是當今腦科學研究的熱點。

有人說，要想贏得未來，首先必須搞懂自己的大腦。在國際上，腦科學研究越來越成為一種國家間的競爭，美國和歐盟同時于2013年啟動了人腦工程。

作為科學家個體，段樹民的動作很快，美、歐宣布啟動腦計劃的同年，他所在的浙江大學醫學部就啟動了“中國人腦庫”，開了國內科研機構自主建立腦庫的先河。

通過接受社會人去世后的大腦捐贈，他們的腦庫可以面向科學家提供大腦標本用作研究。

利用人腦庫標本研究，浙江大學本校就有學者連發兩篇論文，揭示引起抑郁癥核心機制的謎團。

第二次見到段樹民院士，是在今年10下旬的世界生命科學大會上，他原來的一頭烏發已經變白。比之于上次的匆匆而過，這一次我們進行了相對充分的交流。

在下面這些對話內容中，段樹民的講解，展示了科學研究別開生面的一些細節，其中有些現實事例聽起來甚至不無科幻色彩。

以下是采訪實錄，科技整理：

在將來，睡眠可以被調控

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：我們在這次大會期間舉辦了一個有關睡眠前沿研究的國際研討會。

科技：大家可能都有過失眠的經歷，如何看待這個問題的嚴重性？

段樹民：我們人類有三分之一的時間是花在睡眠上的。如果睡不好，會發生很多問題，導致很多病，比如抑郁癥、焦慮癥，現在發病都很高。我們每個人都可能會有睡眠不好的經歷，但失眠如果持續三周以上即可被認為慢性睡眠障礙。在我國，慢性睡眠障礙發病率達20%左右，而幾個大城市的發病率則超過了50%。

科技：從科學家的角度來講，睡眠障礙能得到控制嗎？

段樹民：現在對睡眠障礙的主要干預手段是藥物，有比較可靠的效果，但也存在一些問題，例如長期服用會有一些副作用，會產生耐藥，對一些嚴重的失眠可能沒有效果。

在動物研究中，應用一些新的技術手段，比如光遺傳學技術等，對腦內控制睡眠的區域或網絡，或者叫環路已經解析的比較清楚了，并可以通過調控腦的睡眠環路（很小的腦區）而很好的控制動物的睡眠。由于這些方法需要在腦內植入光纖和電極，目前還不能應用到人。

科學家們在尋找一些無創的辦法，希望將來能夠無創地精準調控人腦的睡眠環路，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系？

段樹民：關系非常密切，幾乎所有的抑郁癥的病人，都會有睡眠障礙，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系，至于哪個是因、哪個是果，現在不是很清楚。

我們的研究發現，腦內控制睡眠和情緒的環路既有交叉，也有一定的差異。將來也許我們可以找到一些腦區，只控制睡眠，而不影響情緒。比如我們有些工作需要連續工作，沒法睡覺，但是你不睡覺就會產生一些情緒化的問題。我們如果能夠找到一些腦區，通過調控既可以不睡覺，又避免了對情緒環路的影響，那就可以沒有副作用地連續工作。

科技：我們一般人可能想象不到，睡眠也屬于腦科學嗎？

段樹民：睡眠就是腦科學的范疇，就是大腦發起和控制的。不光是睡眠，實際上腦子控制的東西太多了，比如我們現在肥胖及糖尿病發病率很高，很多人吃東西一吃就停不住，其實也是腦子控制的。有些人攝食中樞比較容易興奮，容易產生饑餓感，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原點吧？

段樹民：對，腦的疾病有兩大類，一類是神經性疾病，如中風、帕金森病等，腦內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，腦內可能找不到明顯的病灶，可能是腦內一些神經環路的連接等出現了問題。這兩類疾病都是腦的疾玻

科技：世界衛生組織的數據說在我們國家的人口比例當中，像抑郁癥、精神失常等精神性疾病占比很高，達到7%？

段樹民：可能不止。現在神經系統的疾病對我們健康造成的危害，或者是醫療負擔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，主要是因為現在生活節奏加快了，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、焦慮癥等發病率上升得很快，對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，而是人們對這類疾病有認識上的偏差。如果病人是患神經疾病，比如他中風了，或者帕金森病，他很容易到醫院去治療。但是，如果病人是精神心理方面的疾病，如抑郁癥等，可能在認識方面就有不足，有些人就不好意思去醫院，擔心受到歧視。我覺得這也是我們科普工作沒做好。我們應該讓大家意識到，精神疾病也是一種實實在在的腦的疾病，和其他器官（如肝臟，肺、腎臟等）出現問題所導致的疾病一樣，應該去看醫生，是可以干預治療的。

神經科學可以讓你避免“被精神病”

科技：在這樣一些腦疾病的診斷和治療上，神經生物科學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，還有我們現在很多自閉癥發病率越來越高。這些疾病，其實在腦子里是找不到明顯病灶的。過去認為這樣的病人腦內沒有實體性病變。現在的理解是，這類疾病一定是有物質基礎的。這些物質基礎可能就是神經網絡之間的連接、或者網絡功能運行出了問題。

神經生物學對于神經網絡的解析，可以幫助我們進一步找到精神類疾病發生的“客觀證據”。將來有可能我們診斷精神疾病，就有比較客觀的物理指標，而不是僅僅通過問卷進行心理分析和測試，或許“被精神病”這種問題就不會發生了，因為我們有客觀的指標擺在那里。

科技：這種解析方法臨床上現在有應用了嗎？

段樹民：現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非常準確和客觀的診斷指標。

很多重要實驗，動物腦標本無法代替人腦標本

科技：您多年前在浙大成立的人腦庫，目前是一個什么樣的進展？有消息說入庫將近一百個腦標本，現在有增加嗎？

段樹民：有增加，我們最近一兩年間應該說得到腦標本的數量上升快很多，現在可能有一百五六十例了。腦標本的收集不是最難的，但是你要收集到高質量的不容易。一般要求在去世以后十二個小時之內就入庫，避免腦組織的壞死損傷，才能達到科研的要求。另外就是捐獻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大腦的比例還比較低。這方面，歐美國家做的比較好，如有些國家，在考駕照的時候，就會有遺體捐獻協議，選擇愿意或不愿意去世后遺體捐獻，包括腦的捐獻。

科技：也就是說，目前我們腦庫當中這個標本來源，主要還是以主動捐獻為主？

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

科技：這些標本在我們腦庫里面會得到什么樣的應用、使用？

段樹民：我們首先是把它保存起來，把他的病史整理好、區分好，對標本進行技術處理。有些是冷凍保存的，有些是把它染色，做進一步的診斷。然后相關科學家如果有需求的話，就會向我們申請，我們經過評估，覺得他這個研究是比較有意義的，確實是需要用到人腦的，我們會向他提供標本。因為人腦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，需要一套嚴格規范的管理機制。

科技：這些人腦標本能為科研解決什么問題呢，有科研上的發現嗎？

段樹民：現在還不好說我們的腦庫用于科研的標本有多少科研發現。但是從國際上來說，有很多很重要的發現，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家的腦庫做科研，發現同性戀的人，他們的腦子都有一些特別的結構。

這種重大發現，只能是用人腦才能得出研究結果，而用動物腦就不太可能。現實中，我們很多研究通常都是要以動物為研究標本，你研究肝臟、腎臟，可能用動物的標本問題不是太大，但是研究腦子的話，尤其是涉及很多高級的功能和復雜的功能，人腦就有特殊性。

其實目前來說，有效干預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。很多研發的藥物在動物身上的實驗效果都很好，可是最后用到人身上就失敗了。主要原因就是動物腦與人腦還是有很大差別的。

科技：你在浙大成立人腦庫，有足夠的經費支持嗎？

段樹民：其實目前我們還都是靠自己，主要是學校給的一些經費支持。國家有關部門開始重視了，正在醞釀支持建立幾個中心。

用意念操控機器

科技：我們的腦科學研究和目前比較熱的人工智能發展會是什么樣的關系？

段樹民：人工智能最顯著的一個例子就是AlphaGo（阿爾法狗）戰勝圍棋高手，大家如果注意的話就能知道，AlphaGo的發明人有一段神經科學訓練的經歷，取得過神經科的博士學位。因此他在人工智能方面，能夠很好的應用深度學習，自我學習、神經網絡這類腦科學的研究成果。

目前來看，人工智能雖然發展很快，但是它要達到我們人腦的水平，還有很遠的路要走。比如我們人腦可以應對各種問題，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，其實耗能是非常少的，大概十幾瓦的電量就夠了，而人工智能所應用的計算機耗電非常巨大。人工智能將來的發展，還需要從人腦上得到啟示。因此，腦科學研究不僅對我們人腦的理解，對人腦疾病的防治重要，它對人工智能等交叉科學的發展也很重要。當然，另外一方面，人工智能的發展，也將會推動腦科學的發展。

科技：將來人工智能會超過人類大腦甚至會威脅人類嗎？

段樹民：是有這種擔憂，很多人認為人工智能將來一定會超過人腦，甚至會威脅人類。這方面的擔憂不是完全沒道理，但是我想人類一定是有辦法控制它的，不會讓它處于失控的狀態。我相信將來，人工智能應該是對人腦起一個補充，或者是強化的作用，而不會跟人類作對。因為它總歸還要人來控制。

科技：在您的研究當中，具體有這方面的項目嗎？

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

科技：用意念控制飛行器，它靠什么樣的機制來建立這種聯系？

段樹民：機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，比如在某一個腦功能發生的時候記錄腦電信號，我要知道這個信號是怎么回事，將這些信號解碼以后，告訴機器，然后就可以控制這個機器的活動。聽起來很神奇，其實這個都是完全可以靠科學而逐漸實現的事情。

大師介紹：

段樹民，神經生物學家，浙江大學醫藥學部主任、教授。

1991年在日本九洲大學獲博士學位。在神經信號傳遞、神經元-膠質細胞相互作用、腦功能的神經環路解析等研究領域做出了系統的創新工作，形成了自己的研究特色。

2007年增選為中國科學院院士。

2008年獲何梁何利科學與技術進步獎。

2010年獲國家自然科學二等獎。