协同创新 共享机遇

    编者按

    由科技部和上海市人民政府共同主办，以“协同创新 共享机遇”为主题的2014浦江创新论坛，10月25日在上海开幕。论坛以创新为主题，聚焦国家需求，坚持国际视野，针对国内外创新领域中的各类热点问题开展深入交流。

    本报以10月31日8版和11月2日2版两个整版的篇幅，刊发本报记者采写的相关报道及部分与会嘉宾的发言摘要，敬请读者朋友垂注。

    “科学先导者既是伟大的科学家，又是思想家，他们敢于挑战传统观点，思考和探索宇宙和自然界最基本的问题。”中国科学院生物物理研究所研究员张先恩在2014浦江创新论坛未来（科学）分论坛的演讲中说了这样一席话，他同样也道出了此次未来（科学）论坛所要表达的精神内涵：科学家们应该永远勇于探索科学无尽的前沿。

    当今世界，通讯、计算机、互联网、核能、遗传工程，极大改变了我们对世界的认识。科学家的探索,上至浩瀚无垠的宇宙，下至量子力学定义的极微小“诡异”领域；从颠覆时空的互联网，跨越至渗透所有领域的大数据；并正在将对自身的认识，从哲学家的思辨，回归至对大脑的科学分析。

    那么，在此次论坛上，中国的科学家们对未来的科学前景都有什么看法呢？

    认识“小宇宙”的未来设想

    大脑是个极其复杂的系统，它的组成单元——神经元的数量到达上千亿个，相当于银河系里面的星球的总数，这些神经细胞通过一种彼此之间的特殊的连接点——“突触”连接起来形成局部的神经环路，这样的局部神经环路是我们脑实施功能的基本单元，而这些局部的神经环路又通过彼此之间相互联系，相互作用最后形成大脑的神经网络，大脑的神经网络就是实施我们脑高级复杂功能，我们的思维，我们的感知，我们的认知，我们的推理决策等等结构基础。所以人的大脑就像是一个“小宇宙”一般，十分复杂，也十分神秘。人类始终把认识自身、认识大脑看作是人类认识自然的终极目标之一。

    中国科学院院士、复旦大学神经生物学研究所教授杨雄里在论坛的发言上对脑科学的前景展开了科学的设想：在将来，我们的科学家首先将更深刻地认知脑的工作原理。近几十年来，科学家从细胞分子水平上对神经系统工作的原理已经有了相当深入的了解，同时还可以通过无创伤脑成像技术来研究大群神经细胞的工作原理。两者的研究相互促进相互发展，但科学家们还是不具备同时检测大群神经细胞和单个神经细胞活动的工具和技术，这是研究脑科学的一个巨大的鸿沟，有待未来的科学研究发现去把它填平。

    其次，我们的科学家在未来将深入阐述脑重大疾病，如阿茨海默病、帕金森症，甚至孤独症或自闭症的发病机制，并研发更有效的治疗对策。接着，科学家们应该在一定条件下培养“微型大脑”，用来植入中枢神经系统的损伤部位来促使中枢神经系统的自我修复。杨雄里教授还期待着脑科学能与信息科学、计算机科学、工程技术等学科之间实现学科的交叉互动，这对于各学科的发展都是极为重要的。

    大数据与“创造大脑”

    说到“创造大脑”，中国科学院院士、北京航空航天大学校长怀进鹏从另一个方面对此进行了大胆的设想：通过对数据科学和对机器脑发展为智脑的研究，也许能从无数据到大数据建立人脑图谱，在移动计算和现有的大数据当中尝试“创造大脑”，创造一个部分的功能或者仿真一个功能，使电脑向智脑转换。

    今天，我们对于大数据的运用还停留在较为浅显的层面，如通过网页浏览量数据分析用户的喜好、需求等。更多的数据依然是无序、不可被分析的状态。其主要的原因还是数据科学缺乏更好的处理大数据的算法，而大数据时代使得许多计算问题更加复杂，同时，如何表示大数据也是数据科学的一大问题所在，这让科学家在算法设计和理论设定上存在着很多难关要过。

    怀进鹏说，如果能建立一种让电脑自己掌握数据从无序到有序的关联的智能模式，让电脑学会构成一个时间段的社会理解，再加入电脑能够形成跨语言之间的迁移学习，最后形成自主生长和所派生的复杂结构下相互数据、信息和知识之间的关联，以便对智脑的理解有附加的帮助，在这样的方式下通过数据分析计算出传播学、社会学的新特征。或许智脑还可以了解人是如何学习和记忆、如何认知和增长智力、形成自主学习的，甚至可以让智脑了解情感形成的过程——如果能克服算法问题和数据表示的问题，或许在不久的将来，我们就能看到如阿西莫夫的“机器人”系列里那样会学习人类进行眼神交流的人工智能机器人了。

    “这样基于数据的科学可以使机器更加聪明，也使社会更加理性。”怀进鹏在演讲的最后发出了如此的展望。

    多国合作共探大宇宙奥秘

    寻找宇宙的起源，了解宇宙中占比重最大的暗物质和暗能量的本质，对太阳系边界甚至对太阳系以外的星系的探索，这都是近些年来科学家们努力研究的科学命题。

    著名的哈勃望远镜在当时发现了太阳系以外的其他星系，现在，美国正在建造取代哈勃的天文望远镜——即将在美国落成的Jamesweb天文望远镜，可以让我们看到最早恒星的诞生，也可以帮我们直接探测到人类是否是我们星系中唯一的生命体。而其他国家，如澳大利亚和欧洲的科学家们都在建巨大的天文望远镜，包括目前国际上建成的由3000个望远镜组成的望远镜阵列。中国也加入到了国际上投资14亿美元的TMT超大望远镜项目的建设中。北京大学科维理天文与天体物理研究所所长、讲席教授何子山在报告中向我们详细介绍了这些天文观测项目。

    “任何一个大宇宙研究绝不可能是任何一个国家独立完成的研究，更不可能是一个科学家单独完成。”何子山说。对大宇宙的探索需要耗费无尽的资金和人力，只有冲破意识上的枷锁，各国之间实现相互合作，才能有所突破，这对于“小宇宙”甚至其他基础学科的研究也同样适用。“俄罗斯联邦总统顾问富尔先科就表示，”太空是一个可以进行多国合作的平台，而无论是哪个国家，如果能在太空领域研究取得进展，就可以增加全人类对于太空的认知。研发太空，还需要世界各国的团结与合作。

    当今科技前沿涌现了许许多多的重大命题，除了上述对“小宇宙”和大宇宙的研究，还有关于希格斯粒子对物理学产生的影响，人类基因组中98%非编码序列的注释问题等等，都是一个个尚待人类去仔细挖掘的命题。中国科学院院士杨玉良说，人类对世界的探索和自身的认知仍十分有限：对宇宙起源的寻根之旅才刚刚启程；探索脑的高级复杂功能的奥秘没有穷尽；大数据开始渗透至所有研究领域，成为产生新的研究范式的催化剂。

    俄罗斯联邦总统顾问富尔先科在未来（科学）论坛的发言上说到，影响科技发展的两个内部条件，一是要有好奇心，二是要有雄心。中国目前已经在渐渐缩小与发达国家的科研差距，但离真正的创新型国家仍然路漫漫。我们所要做的是培养下一代的好奇心和建设科研上的雄心，这样，中国才会跟上、甚至赶超世界科学探究的无尽的步伐。