1、脑科学发展态势及技术预见中国神经科学学会“神经科学方向预测及技术路线图研究”项目组摘 要 脑 科 学 研 究 是 当 前 国 际 科 技 前 沿 的 热 点 领 域，孕 育 众 多 颠 覆 性 技 术。在 2 1 世 纪 第 2个 1 0 年，脑 研 究 领 域 迎 来“第 二 次 浪 潮”。本 文 梳 理 了 对 全 球 神 经 科 学 和 类 脑 智 能 的 发 展 趋势、重 大 科 技 突 破 与 战 略 布 局，分 析 了 中 国 在 该 领 域 面 临 的 机 遇 和 问 题，提 出 了 神 经 科 学 和类 脑 智 能 技 术 预 见 和 战 略 路 线 图 的 必 要 性 和 紧
2、 迫 性，介 绍 了 当 前 国 内 外 开 展 的 脑 科 学 技 术预见相关工作。关键词 神经科学；类脑智能；技术预见；路线图脑 科 学 问 题 是 人 类 社 会 面 临 的 基 础 科 学 问 题 之一，是 人 类 理 解 自 然 和 人 类 本 身 的“终 极 疆 域”。有 预测 性 地 指 出，2l 世 纪 将 是 脑 科 学 的 时 代。脑 科 学 的 发 展已 达 到 令 人 瞩 目 的 地 步，围 绕 脑 科 学 的 大 国 间 竞 争 博弈 日 趋 激 烈。作 为 建 设 中 的 科 技 强 国，中 国 神 经 科 学和 类 脑 智 能 已 经 进 入 必 须 有 所 作
3、为、不 进 则 退 的 关 键时 期，需 要 全 面 把 握 脑 科 学 领 域 发 展 动 向、大 趋 势、国内外关键差距，及时提出具有高度针对性的对策。1 国际神经科学发展基本态势1.1 脑科学正孕育众多颠覆性技术脑 科 学 是 在 当 代 多 学 科 交 叉 会 聚 背 景 下，传 统 经典 学 科 重 新 崛 起 的 重 大 研 究 领 域 的 典 型 代 表。与 遗 传学、化 学、物 理 学、材 料 学、工 程 学、计 算 科 学、数 学、心理 科 学、社 会 学 以 及 其 他 基 础 学 科 的 高 度 跨 学 科 交 叉，高 通 量 工 具 和 新 型 成 像 技 术，NBIC
4、（纳 米 科 技、生 物 技术、信 息 技 术、认 知 科 学）会 聚 技 术、生 物 大 数 据 概 念 的提 出 等，为 记 忆、思 维、意 识 和 语 言 发 生 等 重 大 神 经 问题 提 供 了 全 新 的 研 究 思 路 和 有 效 方 法。Tony Hey 等 1 提 出 目 前 人 类 正 处 于 神 经 生 物 学 这 一 研 究 方 向 的 起点，预 计 神 经 元 群 体 信 息 学 将 涌 现 出 一 批 新 方 法、工 具及 亚 学 科。并 坚 信 计 算 方 法 将 带 来 更 有 效 的 理 解 神 经系 统 表 示 方 法 和 语 言，而 这 些 方 法 和
5、语 言 对 神 经 生 物学 家 深 入 理 解 神 经 系 统 的 感 觉、学 习 和 决 策 的 神 秘 机制将是必不可少的工具。中 国 科 学 院 科 技 发 展 新 态 势 与 面 向 2020 年 的 战略 选 择 2 提 出，目 前 发 达 国 家 纷 纷 加 大 脑 科 学 的 研 究投 入，探 索 思 维 和 智 力 的 本 质，直 面 神 经 发 育 的 缺 陷、神 经 退 行 性 疾 病、心 理 病 患 和 精 神 健 康，以 及 发 展 脑 式计 算 等 问 题。国 际 上，脑 科 学 的 发 展 正 处 在 革 新 的 十字 路 口，即 从 强 调 个 体 细 胞 的
6、结 构 与 功 能 到 强 调 特 定的 脑 功 能 神 经 连 接 通 路 和 网 络 结 构 的 解 析 以 及 模 拟，将 致 力 于 人 类 脑 神 经 全 基 因 组 关 联 研 究，建 立 神 经 连接 组 学 的 标 准，积 累 大 数 据，研 发 一 系 列 新 技 术，包 括各 种 神 经 影 像 技 术、脑-机 接 口、神 经 科 学 生 物 银 行、功科技导报 2018，36（10）www.kjdb.org能性移植脑刺激、虚拟现实及远程监控技术等。1.2 脑科学对经济社会发展影响越来越大脑 科 学 的 进 步 不 仅 有 助 于 人 类 理 解 自 然 和 认 识 自我，
7、而 且 对 有 效 增 进 精 神 卫 生 和 预 防 神 经 疾 病、护 航 健康 社 会，发 展 脑 式 信 息 处 理 和 人 工 智 能 系 统、抢 占 未 来智 能 社 会 发 展 先 机，都 十 分 重 要。美 国 智 库 信 息 技 术与 创 新 基 金 会 2016 年 发 布 的 报 告 提 出，支 持 精 神 和 神经 疾 病 相 关 的 脑 科 学 创 新，不 仅 是 重 要 的 卫 生 政 策，也是 重 要 的 经 济 政 策，仅 美 国 脑 科 学 相 关 经 济 机 遇 就 将超 过 1.5 万 亿 美 元，占 其 国 内 生 产 总 值（GDP）的8.8%3。如
8、果 美 国 可 以 在 诊 断、治 疗，甚 至 预 防 精 神 疾病 的 生 物 制 药 创 新 方 面 取 得 更 多 进 展，其 收 益 不 仅 大大 超 过 研 究 费 用，而 且 还 会 带 来 巨 大 的 经 济 增 长。因此，增 加 联 邦 资 金 用 于 脑 疾 病 研 究 的 政 策，使 生 物 制 药公 司 更 多 地 投 入 心 理 健 康 相 关 的 研 究 与 开 发 工 作 需 要被视为国家经济增长战略的关键组成部分。美 国 国 防 情 报 局（DIA）委 托 美 国 科 学 院 开 展 的 新兴 认 知 神 经 科 学 及 相 关 技 术 报 告 指 出，未 来 2
9、0 年，与脑 科 学 有 关 的 科 技 进 步 很 可 能 对 人 类 健 康、认 知、国 家安全等多个领域产生深远影响 4。1.3 阐 明 脑 科 学 的 内 在 规 律，越 来 越 需 要 开 展 多 学 科、多层次的研究人 类 大 脑 是 科 学 史 中 最 复 杂 的 研 究 对 象，它 负 责产 生 所 有 的 感 觉、思 想、情 感、有 目 的 的 活 动、语 言 和 想象 力。人 类 对 于 大 脑 的 认 识 在 过 去 的 40 年 取 得 了 显 著进 步，但 由 于 其 复 杂 性，研 究 方 法 的 局 限 性，使 认 识 大脑 面 临 巨 大 挑 战，脑 部 疾 病
10、 的 诊 断 和 治 疗 方 法 开 发 困难 重 重。脑 科 学 的 发 展 历 程 表 明，要 了 解 复 杂 的 神 经活 动，揭 示 脑 的 奥 秘，任 何 单 一 学 科 的 研 究 所 能 提 供 的材料都是非常局限的，必须多学科配合来进行研究。准 确 地 理 解 大 脑 的 正 常 功 能 机 制 和 神 经 精 神 疾 病的 发 生 发 展 过 程，需 要 整 合 宏 观-介 观-微 观 的 信 息，在时 间 和 空 间 上 都 贯 通 起 来，对 一 些 重 大 问 题 的 研 究 必须 在 不 同 层 次 上 进 行。脑 认 知 功 能 是 通 过 大 脑 内 大 量神 经
11、 元 极 端 复 杂 的 连 接 以 模 块 化 的 多 层 次 结 构 实 现的。这 一 复 杂 性 在 微 纳 米 尺 度 表 现 为 突 触 连 接 的 分 子构 架 与 信 号 传 递，在 百 微 米 尺 度 表 现 为 大 脑 皮 质 功 能柱 等 局 域 神 经 回 路 与 信 息 编 码，而 在 宏 观 尺 度 则 表 现为 不 同 脑 区 的 连 接 与 认 知 功 能 的 实 现。这 样 才 有 可 能形成完整的认识，有利于问题的阐明。1.4 脑科学相关技术本身存在“两用性”风险越来越值得关注脑 科 学 相 关 技 术 本 身 同 时 存 在“两 用 性”风 险，在医 疗 卫
12、 生、军 事、教 育 等 方 面 的 应 用 可 能 会 引 起 一 系 列安 全、伦 理 和 法 律 问 题。美 国 生 物 伦 理 总 统 咨 询 委 员会（PCSBI）2014 年 5 月 发 布 的 大 脑 重 要 性：综 合 神 经科 学、伦 理 学 和 社 会 的 方 法 报 告 指 出，由 于 对 人 脑 的研 究 涉 及 到 了 自 我 身 份 认 同 这 一 核 心 问 题，神 经 科 学研 究 项 目 的 伦 理 风 险 已 经 达 到 最 高，伦 理 学 家 和 科 学家 应 该 在 研 究 计 划 的 最 初 阶 段 共 同 探 讨 这 个 问 题，进行 双 方 对 话
13、，并 提 出 将 伦 理 道 德 概 念 系 统 化 地 融 入 神经科学研究中以降低风险的系统建议。英 国 纳 菲 尔 德 生 命 伦 理 学 理 事 会 在 新 颖 神 经 技术 面 临 的 伦 理 问 题 指 出，有 5 种 与 新 颖 神 经 技 术 相 关且 值 得 特 别 注 意 的 伦 理 事 务：1）保 障 安 全，出 于 干 预 风险；2）保 护 隐 私，存 在 无 意 识 的 影 响；3）促 进 自 主 性，支 持 患 者 的 医 疗 决 策 和 患 者 对 于 自 己 是 谁 的 身 份 认同；4）促 进 平 等 性，获 取 创 新 产 品 方 面 也 有 很 重 要 的
14、 公共 利 益，阻 止 社 会 耻 辱 感 和 歧 视；5）保 护 和 促 进 公 众 对新颖神经技术的理解和信任。2 主要发达国家及中国的战略部署近 年 来，神 经 科 学 和 类 脑 人 工 智 能 上 升 为 有 关 国家 的 科 技 战 略 重 点 或 力 推 的 核 心 科 技 发 展 领 域。世 界各 国 普 遍 重 视 脑 科 学 研 究，相 关 科 技 规 划 集 中 推 出（表1）。西 雅 图 艾 伦 脑 科 学 研 究 所（Allen Institute forBrain Science）、谷 歌 公 司 等 一 大 批 研 究 机 构 和 企 业，纷纷 加 入 这 一 快
15、 速 兴 起 的 领 域。总 体 看，围 绕 脑 科 学 的国际竞争博弈日趋激烈。2.1 美 国 全 面 布 局，重 视 疾 病 应 用 导 向 及 重 大 技 术 的攻关美 国 推 进 脑 科 学 领 域 全 面 布 局，重 视 应 用 导 向 和重 大 技 术 攻 关。“神 经 科 学 研 究 蓝 图”主 要 由 美 国 国 立卫 生 研 究 院（NIH）资 助，其 在 脑 科 学 研 究 中 的 投 入 稳 步增 长。“神 经 科 学 研 究 蓝 图”框 架 整 合 NIH 主 任 办 公 室及 其 下 属 15 个 研 究 所（中 心）的 力 量，针 对 单 个 机 构 无法 完 成
16、的 重 大 科 学 问 题，共 同 开 展 研 究，推 动 研 究 的 交叉。在 其 努 力 下，脑 科 学 领 域 出 现 了 新 的 科 研 组 织 形式（多 元 化 大 团 队、公 私 合 作、新 型 研 究 机 构），如 号 召7科技导报 2018，36（10）www.kjdb.org大 规 模 组 织 学 术 机 构（无 论 大 小）和 实 验 室 共 同 参 与 构建 神 经 科 学 数 据 集；由 NIH 代 表 的 政 府 机 构、工 业 界 和基 金 会 共 同 参 与 的 阿 尔 茨 海 默 症 的 神 经 影 像 学 行 动 计划（ADNI），其 中 心 目 标 是 确
17、定 阿 尔 茨 海 默 症 发 病 机 制，并 应 用 于 提 高 临 床 试 验。有 别 于 传 统 的 学 术 研 究 组 织 西 雅 图 艾 伦 脑 科 学 研 究 所 重 点 研 发 和 提 供 神 经 科学 研 究 工 具 和 设 施，这 些 新 型 组 织 形 式 的 共 同 特 点 是科学交流频繁，并实施严格的数据公开、共享政策。新 实 施 通 过 推 动 创 新 型 神 经 技 术 开 展 大 脑 研 究（BRAIN）计 划。2013 年 4 月，美 国 总 统 奥 巴 马 宣 布 启 动了 BRAIN 计 划，并 计 划 首 年 投 入 1 亿 美 元 资 助 该 计 划推
18、进。美 国 国 防 高 级 研 究 计 划 局（DARPA）、美 国 国 立卫 生 研 究 院（NIH）、美 国 国 家 科 学 基 金 会（NSF）分 别 承担 技 术 工 具 开 发、脑 机 产 品 发 明、基 础 设 施 建 设 的 工作；此 外 美 国 食 品 药 品 监 督 管 理 局（FDA）、美 国 情 报 高级 研 究 计 划 局（IARPA）和 美 国 能 源 部（DOE）陆 续 加入。民 间 机 构 负 责 配 合 BRAIN 计 划 研 究，推 动 神 经 科学 的 研 究 成 果 转 化。据 不 完 全 统 计，美 国 4 家 私 营 机构、5 家 企 业、11 所 大
19、 学 或 基 金 会 参 与 了 BRAIN 计 划 的研 究 工 作，其 在 神 经 科 学 方 面 的 投 资 力 度 并 不 低 于BRAIN 计划的国家拨款。2.2 欧盟和欧洲国家重视神经疾病研究，开展大脑模拟研究及应用人 类 脑 计 划（HBP）是 欧 盟 未 来 及 新 兴 技 术 旗 舰 计划（FET-Flagship）项 目 之 一，开 展 大 脑 模 拟 研 究 及 应用，重 视 神 经 疾 病 研 究。HBP 的 目 标 是 建 立 用 于 模 拟和 理 解 人 类 大 脑 所 需 信 息 技 术、建 模 技 术 和 超 级 计 算技 术（表 2）。主 要 预 期 成 果
20、包 括 提 高 脑 部 疾 病 研 究、诊断 和 治 疗 新 技 术，发 展 具 有 类 脑 功 能 装 置 等 一 系 列 新技术，辅助人类决策。英 国 最 大、全 球 第 二 大 的 生 物 医 学 研 究 基 金 会 维康 信 托 在 2010 年 发 布 的 绝 佳 的 机 遇：英 国 维 康 信 托 基金 会 2010 2020 年 战 略 计 划 报 告 中，将“理 解 大 脑”作为 最 具 挑 战 性 5 大 问 题 之 一，提 出 进 一 步 探 索 大 脑 如 何行 使 功 能、研 究 治 疗 大 脑 和 精 神 疾 病 的 更 佳 治 疗 方 法，这 需 要 对 神 经 细
21、 胞 是 如 何 行 使 功 能、如 何 在 某 个 特 定的 认 知 和 行 为 功 能 中 相 互 作 用 开 展 研 究，还 需 要 一 套完整方法将基础和临床研究有效联系和结合。法 国 将 神 经 科 学 研 究 作 为 生 命 科 学 领 域 的 十 大 主题 之 一，年 度 预 算 超 过 2.2 亿 欧 元。根 据 法 国 国 家 生 命科 学 与 健 康 联 盟（Aviesan）“神 经 科 学、认 知 科 学、神 经学 和 精 神 病 学 主 题 研 究 所（ITMOs）”2010 年 3 月 发 布 的表 1 国际脑科学相关规划计划及关注领域例举Table 1 Lists
22、of international brain initiatives and scientific focuses国家/地区美国欧盟英国德国法国加拿大日本韩国相关规划计划“神经科学研究蓝图”（2004 年至今）；“通过推动创新型神经技术开展大脑研究”计划（2013 年至今）等2013 年确定人类脑计划为“未来和新兴技术”之一英国医学研究理事会（MRC）（2010 2015 年）建设 Bernstein 国家计算神经科学网络项目，2010 年进入二期2010 年发布“神经系统科学、认知科学、神经学和精神病学主题研究所”发展战略提出“加拿大脑战略”2008 年启动“脑科学研究战略研究项目”；201
23、4 年出台为期 10 年的“Brain/MINDS 计划”将脑科学上升为国家战略，“第二轮脑科学研究推进计划（2008 2017）”布局重点重大神经疾病、全谱系相关重大技术重大疾病、大脑计算模拟基础神经科学、神经退行性疾病计算神经科学基础神经科学、神经退行性疾病神经疾病重大神经疾病、脑基智能、新技术重大神经疾病、脑技术与信息技术融合公共财政投资力度超过 20 亿美元/年1 亿欧元/年，共 10 年超过 1.2 亿英镑/年超过 4000 万欧元2011 年资助 9500 万欧元2011 财年预算拨款 1 亿加元超过 4000 万美元/年13.8 亿美元/10 年8科技导报 2018，36（10）
24、www.kjdb.org战 略 报 告，该 所 神 经 科 学 研 究 围 绕 三 大 重 要 主 题 包 括：1）大 脑 系 统、感 觉、认 知 与 行 为；2）神 经 发 育、表 观 遗传 学、神 经 塑 性 与 神 经 系 统 修 复；3）转 化 研 究 与 治 疗 研究。两 大 跨 学 科 研 究 主 题 是：1）理 论 与 计 算 神 经 科 学；2）神经流行病学与医学-经济学研究。德 国 神 经 科 学 研 究 计 划 目 前 主 要 集 中 在 德 国 联 邦教 育 与 研 究 部（BMBF）开 展 的“国 家 伯 恩 斯 坦 计 算 神 经科 学 研 究 网 络 项 目”，目
25、前 研 究 网 络 至 少 包 括 4 个 研 究中 心，分 别 负 责 神 经 信 号 确 认 与 变 异 领 域 研 究、认 知 动态 过 程 领 域 研 究、适 应 性 认 知 领 域 研 究、负 责 时 间 与 空间 认 知 领 域 研 究。研 究 网 络 内 有 20 多 个 地 区 200 多 个来自不同研究机构的研究团队。2.3 日本和韩国注重长期重大科技计划和整体布局日 本 长 期 大 力 推 动 脑 科 学 布 局，目 前 已 经 从“认 识大 脑”“保 护 大 脑”“创 造 大 脑”转 型 升 级 到 技 术“融 合脑”“脑 疾 病”。日 本 曾 于 1996 年 推 出“
26、脑 科 学 时 代”计划 纲 要，提 出 在 未 来 20 年 内，以 每 年 1000 亿 日 元 的 支持 强 度，大 力 推 进 脑 研 究，使 日 本 的 脑 科 学 达 到 甚 至 领先 于 国 际 水 平。该 计 划 实 际 投 资 额 约 为 每 年 80 亿 90亿 日 元（约 1100 万 美 元）。2008 年，日 本 进 一 步 提 出“脑科 学 研 究 战 略 研 究 项 目（SRPBS）”，并 确 定 四 大 领 域：1）脑 科 学 与 教 育、社 会（“社 会 脑”）；2）脑 科 学 与 身 心健 康（“健 康 脑”）；3）脑 与 信 息 产 业（“信 息 脑”）；
27、4）基础 技 术 开 发。随 后，2014 年 出 台 为 期 10 年 的“Brain/MINDS 计 划”，则 聚 焦 于 以 狨 猴 大 脑 为 模 型 研 究 脑 功 能和脑疾病的机制。韩 国 立 法 确 定 脑 科 学 研 究 的 战 略 地 位、实 施 2 个 10年 推 进 计 划。韩 国 在 1997 年 发 布“脑 科 学 研 究 推 进 计划（1998 2007）”，并 在 2007 年 12 月 发 布 第 二 轮“脑 科学 研 究 推 进 计 划（2008 2017）”的 战 略 计 划。仅 从 经费 规 模 看，第 一 次 推 进 计 划 10 年 总 投 资 318
28、0 亿 韩 元（约 2.7 亿 美 元），而 新 的 推 进 计 划 10 年 投 资 预 计 将 达 到15000 亿 韩 元（约 13 亿 美 元），资 助 力 度 大 大 增 强。新 的战 略 计 划 特 别 加 强 脑 研 究 各 领 域 间 的 合 作 及 融 合 研究，进而提出“脑认知”“脑融合”2 个新的发展领域。2.4 国 际 神 经 信 息 学 协 调 委 员 会 重 视 神 经 信 息 技 术 发 展国际 神经 信息 学协 调委 员会（INCF）成立 于 2005 年8 月，截 至 目 前 共 有 比 利 时、捷 克、芬 兰、法 国、德 国、印度、意 大 利、日 本、荷 兰
29、、挪 威、波 兰、瑞 典、瑞 士、英 国、美 国 15 个 成 员 国。INCF 旨 在 建 立 一 个 有 关 神 经 系 统所 有 数 据 的 全 球 知 识 管 理 系 统 和 网 络 协 同 研 究 环 境，组 织 全 世 界 最 顶 尖 的 研 究 机 构 和 科 学 家，开 展 全 球 性脑 科 学 科 研 大 协 作。任 务 是 协 调 全 球 神 经 信 息 学 工作、制 定 神 经 信 息 学 的 发 展 计 划、工 作 指 南、数 据 标 准和 共 享 规 范。2010 年，INCF 发 布 2011 2015 战 略 计 划，这 项 计 划 提 出 继 续 实 施 完 善
30、 数 字 化 大 脑 图 谱、神 经 结 构的 本 体 学、多 尺 度 模 型 和最小元数据标准四大项目。2.5 中国战略部署党 和 国 家 高 度 重 视 神 经 科 学 的 发 展。习 近 平 总 书记 在 全 国 科 技 创 新 大 会、两 院 院 士 大 会、中 国 科 协 第 九次 全 国 代 表 大 会 上 的 讲 话 中 指 出：“脑 连 接 图 谱 研 究 是认 知 脑 功 能 并 进 而 探 讨 意 识 本 质 的 科 学 前 沿，这 方 面表 2 欧洲人类脑计划简要内容Table 2 Europe Human Brain Project类别研究内容研究方向研究目标实施过程描
31、述大脑建模和模拟；脑部模拟设施；高性能计算研究设施；脑源信息、通信技术（ICT）设施；神经机器人设施；基于信息学的临床脑研究设施；脑部筛查设施；伦理、法律和社会问题等神经信息学、认知、超级计算、神经机器人、神经形态计算、脑接口、教育和社会科学问题 建立一个全球性的多学科项目，对脑基础和临床信息进行信息学分析，对动物和人类大脑进行多种层次的建模和模拟，包括基因水平、认知水平和行为学水平；设计和配置一种 E 超级计算机，具备实现上述目标的计算能力和功能，包括实时建模、交互性模拟、可视化和数据获取能力；同时，通过脑科学研究提高超级计算能力；研发新型技术，包括提高现有远程通信、多媒体、互联网、环境智能
32、、数据存储、实时数据分析、虚拟现实等技术的性能，进而达到全新的信息技术和机器智能；开发医疗和药物研究应用软件，包括新型诊断和疾病监控工具、脑部疾病模拟以及药物副作用和药效的模拟等HBP 准备阶段研究由瑞士洛桑理工学院协调，来自欧盟 9 个成员国的 13 家机构参与。项目为下一步完全实施制定路线图和详细建议。在经过准备阶段研究之后，欧盟对项目重新评估，并进行进一步高强度资助9科技导报 2018，36（10）www.kjdb.org探 索 不 仅 有 重 要 科 学 意 义，而 且 对 脑 疾 病 防 治、智 能 技术 发 展 也 具 有 引 导 作 用。”在 十 八 届 五 中 全 会 上，习
33、近平 总 书 记 指 出：“从 更 长 远 的 战 略 需 求 出 发，我 们 要 坚持 有 所 为 有 所 不 为，在 航 空 发 动 机、量 子 通 信、智 能 制造 和 机 器 人、深 空 深 海 探 测、重 点 新 材 料、脑 科 学、健 康保 障 等 领 域 再 部 署 一 批 体 现 国 家 战 略 意 图 的 重 大 科 技项目。”中 国 已 经 将“脑 科 学 与 类 脑 研 究”上 升 为 国 家 战略。中 国 在 国 家 中 长 期 科 学 和 技 术 发 展 规 划 纲 要（2006 2020 年）中，把“脑 科 学 与 认 知”列 入 基 础 研 究8 个 科 学 前
34、沿 问 题 之 一。中 华 人 民 共 和 国 国 民 经 济 和社 会 发 展 第 十 三 个 五 年（2016 2020 年）规 划 纲 要 中新 提 出“科 技 创 新 2030 重 大 项 目”，涉 及 15 个 重 大 项目、重 大 工 程，其 中 就 包 含“脑 科 学 与 类 脑 研 究”“智 能制 造 和 机 器 人”和“健 康 保 障”。科 技 部、教 育 部、中 国科 学 院 和 国 家 自 然 科 学 基 金 委 员 会 于 2017 年 5 月 联 合印 发 的“十 三 五”国 家 基 础 研 究 专 项 规 划 提 出，围 绕脑 与 认 知、脑 机 智 能 和 脑 的
35、 健 康 3 个 核 心 问 题，统 筹 安排 脑 科 学 的 基 础 研 究、转 化 应 用 和 相 关 产 业 发 展，形 成“一 体 两 翼”的 布 局，并 搭 建 相 关 关 键 技 术 平 台。以 脑认 知 原 理（认 识 脑）为 主 体，阐 述 脑 功 能 神 经 环 路 的 构筑 和 运 行 原 理，绘 制 人 脑 宏 观 神 经 网 络、模 式 动 物 介 观神 经 网 络 的 结 构 性 和 功 能 性 全 景 式 图 谱；发 展 类 脑 计算 理 论，研 发 类 脑 智 能 系 统（模 仿 脑）。基 于 对 脑 认 知功 能 的 网 络 结 构 和 工 作 原 理 的 理
36、解，研 究 具 有 更 高 智能 的 机 器 和 信 息 处 理 技 术；促 进 智 力 发 展、防 治 脑 疾 病和 创 伤（保 护 脑），围 绕 高 发 病 率 重 大 脑 疾 病 的 机 理 研究，揭 示 相 关 的 遗 传 基 础、信 号 途 径 和 治 疗 新 靶 点，实现脑重大疾病的早期诊断和干预。总 体 上，神 经 科 学 地 位 关 键，对 于 抢 抓 未 来 15 30年 智 能 科 技 革 命 和 人 类 超 智 能 社 会 发 展 先 机，保 障 中华 民 族 创 新 素 质 与 智 力、护 航“健 康 中 国 2030”战 略，为国 民 经 济 三 大 产 业 的 转
37、型 升 级、国 防 科 技 下 一 轮 变 革提 供 战 略 性 科 技 支 撑，都 具 有 战 略 性 影 响 和 全 局 性 意义，必须高度关注。3 神 经 科 学 方 向 技 术 预 测 与 发 展 战 略 路线图研究进展3.1 战略性、引领性科技领域亟需战略路线图研究从 国 家 战 略 与 技 术 预 见 的 功 能 看，中 国 正 在 实 施创 新 驱 动 发 展 战 略，期 望 通 过 大 力 提 高 自 主 创 新 能 力，来 实 现 经 济 社 会 的 科 学 发 展，而 在 实 施 创 新 驱 动 发 展过 程 中，日 益 凸 显 战 略 路 线 图 的 必 要 性、重 要
38、性 和 紧 迫性 5。而 日 臻 完 善 的 技 术 预 见，完 全 能 够 肩 负 起 战 略 导航 这 一 重 要 职 能。战 略 性 技 术 路 线 图 和 技 术 预 见 作 为重 要 的 创 新 管 理 工 具，以 创 新 规 律 为 引 导，以 满 足 经 济社 会 发 展 预 见 性 战 略 需 求 为 目 标，能 够 从 纷 纭 复 杂 的科 学 技 术 产 业 经 济 社 会 动 态 互 动 关 系 中，找出关键性科技发展路径。从 科 技 战 略 与 学 科 发 展 阶 段 看，全 球 新 一 轮 科 技革 命 和 产 业 变 革 加 速 推 进，科 技 前 沿 群 体 性
39、突 破 和 颠覆 性 创 新 不 断 涌 现，神 经 科 学 处 于 关 键 变 革 期。十 八届 五 中 全 会 把 创 新 发 展 理 念 置 于 五 大 理 念 之 首，提 出要 把 创 新 摆 在 国 家 发 展 全 局 的 核 心 位 置，充 分 发 挥 科技 创 新 在 全 面 创 新 中 的 引 领 作 用，体 现 了 中 央 对 科 技创 新 前 所 未 有 的 高 度 重 视。同 时，科 技 创 新 进 入 历 史新 阶 段，未 来 科 技 发 展 战 略 要 从 紧 跟 发 达 国 家 转 变 为在 全 面 把 握 世 界 科 技 发 展 态 势 的 基 础 上 加 速 赶
40、 超 引 领的 步 伐。通 过 技 术 预 测，科 学 把 握 科 技 创 新 的 新 形 势，用 前 瞻 的 眼 光 识 别 技 术 发 展 机 会，找 准 创 新 突 破 口，明确 创 新 主 攻 方 向，对 于 深 入 实 施 创 新 驱 动 发 展 战 略、建设世界科技强国非常关键。3.2 国内外神经科学相关技术预见特点国 际 上 关 于 神 经 科 学 专 题 性 的 技 术 预 见 工 作 还 未见 报 道，多 属 于 综 合 性 技 术 预 见。例 如，日 本 已 经 完 成第 十 次 技 术 预 见（2015 年）；欧 盟 发 布 欧 盟 委 员 会 应 当做 好 抓 住 未
41、来 机 遇 的 准 备 2030 年 前 瞻 前 景 图，前瞻 7 大 领 域 到 2030 年 的 未 来 科 技 趋 势 及 其 对 欧 洲 的 影响；英 国 的 技 术 预 见 采 用 灵 活 的 滚 动 项 目 组 织 形 式，已经 完 成“认 知 系 统”“技 术 与 创 新 未 来”“未 来 的 识 别 技术”等 项 目。从 具 体 预 见 内 容 看，美 国 国 立 卫 生 研 究 院的 脑 科 学 2025、欧 盟 人 类 大 脑 计 划、韩 国 脑 计 划 和 日本 脑 计 划 在 某 些 程 度 上 也 采 用、印 证 技 术 预 见 的 一 些原 理 或 重 大 技 术
42、预 见 活 动 的 部 分 成 果。例 如，欧 盟2030 年 前 瞻 全 景 图 提 出 的“综 合、精 准 的 模 型 将 促 进 神经 科 学 发 展，也 将 催 生 新 颖、低 功 耗 的 神 经 形 态 多 处 理器 系 统 和 脑 启 发 的 机 器 人、更 强 大 的 新 超 级 计 算 机、先进 的 机 器 学 习 与 决 策 理 论 和 系 统”，在 欧 洲 人 类 脑 计 划中就有所呼应。21 世 纪 以 来，中 国 逐 渐 兴 起 系 统 性 的 技 术 预 见 活动。国 内 方 面 神 经 科 学 相 关 的 技 术 预 见 通 常 包 含 在 中10科技导报 2018
43、，36（10）www.kjdb.org期、中 长 期 和 长 期 三 类 尺 度 的 综 合 性 预 见 计 划 中。例如，国 家 自 然 科 学 基 金 委 员 会 和 中 国 科 学 院 学 部 历 时 2年 多 联 合 开 展 研 究 的 重 要 成 果 未 来 10 年 中 国 学 科 发展 战 略 脑 与 认 知 科 学（2012 年 出 版），以 10 年 为 尺 度，全 面 总 结 了 近 年 来 脑 与 认 知 科 学 的 研 究 现 状 和 研 究 动态，客 观 分 析 了 学 科 发 展 态 势，从 学 科 的 发 展 规 律 和 研究 特 点 出 发，前 瞻 性 地 思
44、考 了 学 科 的 整 体 布 局，提 出 了脑 与 认 知 科 学 的 重 要 科 学 问 题、前 沿 方 向 及 中 国 发 展该 学 科 领 域 的 政 策 措 施 等。中 国 科 学 院 中 国 至 2050年 重 大 交 叉 前 沿 科 技 领 域 发 展 路 线 图 则 以 未 来 10 年（2010 2020 年）、未 来 10 25 年（2020 2035 年）、未 来25 40 年（2035 2050 年）尺 度，集 中 探 讨 了 包 含“脑 与认 知 科 学 及 其 计 算 建 模”在 内 的 5 个 重 大 交 叉 前 沿 领 域的 重 要 性、研 究 现 状、发 展
45、态 势 和 面 临 的 挑 战，提 出 了发 展 战 略 目 标，分 析 了 有 关 领 域 近 期 和 中 长 期 的 发 展战 略 及 主 要 可 能 的 突 破，并 为 中 国 在 这 些 领 域 的 发 展提 出 了 若 干 政 策 建 议。科 技 部 自 2013 年 以 来 开 展 了 第五 次 国 家 技 术 预 测，完 成 中 外 技 术 竞 争 对 比 分 析、预 测调 查、领 域 关 键 技 术 遴 选 工 作，形 成 三 跑 并 存、跟 跑 为主 的 科 技 发 展 水 平 总 体 判 断，包 括 生 物 领 域 在 内 的 14个 领 域 各 自 遴 选 出 的 10
46、项 重 大 突 破 类 和 10 项 重 大 效益 类 备 选 国 家 关 键 技 术，为 中 央 科 技 创 新 重 大 决 策 提供 了 有 力 支 撑。“中 国 工 程 科 技 2035 发 展 战 略 研 究”组织 开 展 了 未 来 20 年 中 国 工 程 科 技 技 术 预 见 活 动，提 出未 来 20 年 中 国 工 程 科 技 需 要 发 展 及 可 能 实 现 的 技 术 清单，选 择 关 系 全 局 和 长 远 发 展 的 重 点 技 术 方 向 和 关 键技 术，其 中 就 遴 选 出“人 工 智 能 及 大 脑 模 拟 关 键 技 术”等 6。总 体 看，国 内 外
47、 相 关 技 术 预 测 有 一 定 基 础，围 绕 神经 科 学 的 技 术 预 测 判 断 科 学 性 和 预 见 性 都 很 强，但 随着 当 前 国 内 外 科 技 经 济 形 势 深 刻 变 化，客 观 上 迫 切 需要开展神经科学为核心的技术预测活动。4 中 国 科 学 技 术 协 会“神 经 科 学 方 向 预测及技术路线图研究”及研究方法2016 年，中 国 神 经 科 学 学 会 承 担 了 中 国 科 学 技 术协 会“神 经 科 学 方 向 预 测 及 技 术 路 线 图 研 究”项 目，目标 是 在 总 结 学 科 发 展 规 律 和 特 点、分 析 比 较 学 科 的
48、 国内 外 发 展 现 状 基 础 上，以 神 经 科 学 与 中 国 未 来 经 济 社会 发 展 前 景 关 系 的 系 统 性 刻 画 和 描 绘 为 重 点，预 测 学科 和 相 关 技 术 的 未 来 发 展 趋 势，分 析 中 国 神 经 学 科 的重 点 发 展 方 向 和 研 究 领 域 以 及 推 动 学 科 发 展 的 有 效 机制，提 出 学 科 及 相 关 领 域 发 展 路 线 图，为 谋 划 学 科 布局、抢 占 科 技 发 展 制 高 点 以 及 促 进 相 关 产 业 发 展 和 民生建设提出战略决策咨询建议。4.1 系统分析背景资料运 用 数 据 挖 掘、文
49、献 分 析 等 方 法 收 集 大 量 的 文 献数 据，通 过 对 数 据 的 分 析 初 步 明 确 行 业 或 领 域 内 的 重大 发 展 趋 势、对 未 来 发 展 可 能 产 生 重 大 影 响 的 战 略 规划 或 计 划，以 及 可 能 的 候 选 关 键 技 术。相 关 文 献 材 料主 要 分 为 4 类：战 略 规 划 或 计 划；学 术 研 讨 会 报 告、智 库报告或行业咨询报告；图书专著和专业期刊资料。目 前，采 集 的 战 略 规 划 或 计 划 信 息 主 要 包 括 美、欧、日 等 国 家 或 地 区 及 其 重 点 研 究 机 构 的 脑 神 经 科 学的
50、战 略 规 划 与 重 大 计 划、科 技 创 新 战 略 等，例 如 美 国 的 通 过 推 动 创 新 型 神 经 技 术 开 展 大 脑 研 究 倡 议 7、美 国DARPA 保 障 国 家 安 全 的 突 破 性 技 术、美 国 国 立 卫 生研 究 院 脑 科 学 2025：科 学 远 景、欧 盟 人 类 脑 计 划 向欧 盟 的 报 告 8 和 类 脑 计 划 框 架 合 作 协 议、日 本 用 于疾 病 研 究 的 综 合 性 神 经 技 术 和 大 脑 图 谱 9，对 相 关 国家 的 人 工 智 能 战 略 规 划 也 进 行 了 简 要 分 析。同 时，对中 国 的 相 关
