20世紀(jì)最偉大的生物學(xué)家克里克說過：“對(duì)我們來說，再也沒有比研究我們自己的腦更為重要的科學(xué)研究了。我們對(duì)宇宙的所有認(rèn)識(shí)都有賴于它?！贝竽X是我們身體所有器官最復(fù)雜的一部分，同時(shí)也是所有神經(jīng)系統(tǒng)的中樞，它的平均重量約為1.4公斤(約占其體重的2%)，但卻控制著人類所有的活動(dòng)，可見人腦的神奇。

在長達(dá)數(shù)千年的人類歷史中，早期人類把一切精神活動(dòng)都?xì)w于“心”的功能，在對(duì)腦的認(rèn)知上是“心腦”一體的，先賢智者們無法通過觀察得知大腦的真正功能。比如，古希臘的亞里士多德認(rèn)為，心臟才是產(chǎn)生感覺與情緒的器官，而且大腦看上去遠(yuǎn)不如時(shí)刻跳動(dòng)的心臟更有活力，不是嗎？中國古代的先賢也持類似的觀點(diǎn)，所以我們才會(huì)有“傷心”“心碎”等描述情緒的詞語。單純根據(jù)我們的直觀感受，情緒波動(dòng)的時(shí)候心臟的跳動(dòng)好像確實(shí)會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變，所以得出這種結(jié)論并不奇怪。但當(dāng)隨著生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展，人類逐漸認(rèn)識(shí)到大腦才是精神活動(dòng)的產(chǎn)生地，科學(xué)家們也一直在努力探尋大腦的奧秘，希望通過研究大腦的結(jié)構(gòu)和功能，能夠更好地了解人類思維和行為的本質(zhì)。在隨著深層次的科學(xué)研究和第四次工業(yè)革命智能化進(jìn)程，逐漸產(chǎn)生了四部分研究內(nèi)容：認(rèn)識(shí)腦、改造腦、模擬腦和設(shè)計(jì)腦。

一、認(rèn)識(shí)腦

“認(rèn)識(shí)腦”這個(gè)詞聽起來很簡單，直白來說就是了解大腦長啥樣子，但研究不應(yīng)該僅僅局限這點(diǎn)，還應(yīng)該更多是與功能之間的聯(lián)系，這部分應(yīng)該可以算是比較傳統(tǒng)腦科學(xué)研究領(lǐng)域，不論醫(yī)學(xué)影像儀器是否出現(xiàn)，大量的神經(jīng)科學(xué)家都一直在探尋這個(gè)領(lǐng)域。只不過當(dāng)時(shí)大家都是直接拿起來解剖，比較局限，專業(yè)技能也要求比較高，但當(dāng)醫(yī)學(xué)影像儀器的出現(xiàn)，極大地改變了人類對(duì)大腦的探尋方式，大家僅僅需要掃描或者插幾個(gè)電極等。由于大腦的精密性，使得人類還不夠逐條神經(jīng)去分析，只能區(qū)域性了解，但隨著算力和存儲(chǔ)進(jìn)一步提升，新型醫(yī)療儀器和計(jì)算機(jī)會(huì)對(duì)我們“認(rèn)識(shí)腦”有更深層次的研究。

二、改造腦

“改造腦”可以引申理解為我們治療某些腦疾病，早期人類通過一些簡單的手術(shù)工具直接開顱，風(fēng)險(xiǎn)極高，隨著進(jìn)一步科技進(jìn)展，醫(yī)療儀器、新型手術(shù)工具等進(jìn)一步推進(jìn)了人類對(duì)于大腦的改造，尤其“腦機(jī)接口”的出現(xiàn)后，使得“改造腦”不僅僅是治療腦疾病，也逐漸延伸到正常人，“腦機(jī)接口”就是將極小的電極植入大腦，利用電流讓電腦和腦細(xì)胞“互動(dòng)”。目前“腦機(jī)接口”主要用于病人，例如，讓盲人恢復(fù)部分行動(dòng)力、幫助無法移動(dòng)肌肉的人控制智能手機(jī)等設(shè)備、恢復(fù)脊髓損傷者的運(yùn)動(dòng)功能等。隨著技術(shù)發(fā)展，希望通過這個(gè)腦機(jī)接口，我們?nèi)祟?，不論是否患病，都可以用意念來操控?jì)算機(jī)、感受虛擬現(xiàn)實(shí)的真實(shí)感，甚至通過互聯(lián)網(wǎng)直接分享思維和感受。

三、模擬腦

當(dāng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，“模擬腦”的研究慢慢走進(jìn)人們的視線，不僅僅是軟件算法模型（軟件模擬），也有硬件上的研究想要制造模擬大腦的計(jì)算機(jī)（硬件模擬），人工智能技術(shù)的進(jìn)展與突破離不開腦科學(xué)的研究，隨著技術(shù)發(fā)展，人工智能會(huì)逐漸演變?yōu)檎嬲摹邦惸X智能”?！澳M腦”可以簡單分為兩大類“軟件模擬”和“硬件模擬”。什么是軟件模擬，就是說我們用模型和算法來模擬腦，通過模型和算法來模擬腦，它是一種軟實(shí)現(xiàn)，著重模仿生物腦的結(jié)構(gòu)和神經(jīng)機(jī)制，比如現(xiàn)在的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，就是屬于這一類。另外，基于物理實(shí)現(xiàn)的類腦研究，可以通俗一點(diǎn)叫硬件模擬，比如制造人工突觸、類腦芯片等。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就是一種典型的“模擬腦”的應(yīng)用，它由大量相互連接的人工神經(jīng)元構(gòu)成，并通過學(xué)習(xí)和訓(xùn)練來識(shí)別模式、做出決策和執(zhí)行任務(wù)，這些神經(jīng)元的連接就是在仿突觸，研究學(xué)者往往給它另起一個(gè)名字叫參數(shù)。大家知道ChatGPT3.0號(hào)稱1750億個(gè)參數(shù)，跟人腦的神經(jīng)元比，它的參數(shù)是百萬億到一億億，那就是小巫見大巫了，所以人類還在一直不斷修正模擬方式、提高算力和存儲(chǔ)，距離真正實(shí)現(xiàn)“模擬腦”還有很長的路要走。

四、設(shè)計(jì)腦

“設(shè)計(jì)腦”就是將我們前面三者的研究進(jìn)一步交叉融合，前面的“模擬腦”，我們可能是局限于仿照人類大腦，但“設(shè)計(jì)腦”是通過我們的觀察不同動(dòng)物腦結(jié)構(gòu)和功能、研究不同科學(xué)技術(shù)等，融合多個(gè)學(xué)科，比如材料科學(xué)定義新大腦的材質(zhì)、神經(jīng)科學(xué)定義新大腦的結(jié)構(gòu)和功能、計(jì)算機(jī)科學(xué)定義新大腦的計(jì)算流程等，設(shè)計(jì)新型大腦，進(jìn)一步指導(dǎo)人類生產(chǎn)生活，引進(jìn)科學(xué)新范式。