国内首个数字孪生脑平台在成都诞生！这所研究院还要打造脑科学全产业链
“脑科学”新赛道
研究人员头戴脑电放大器，坐在一台显示器前，人未动，旁边的机器人却随着“指令”做出一系列动作。这是由四川脑科学与类脑智能研究院研发的脑器交互控制系统，利用脑器交互技术，建立起脑、器官（人眼）和机器三者之间信息同步通路。
“通过头上佩戴的脑电放大器采集视觉诱发电位，由人工智能算法提取特征，识别出命令模式，再控制机器人做出相应动作。”8月5日，在位于成都市温江区成都医学城·三医创新中心的四川脑科学与类脑智能研究院，院长尧德中说，这套设备可用于残障人士的临床康复和辅助治疗，预计未来2~3年可以达到上市条件。
▲四川脑科学与类脑智能研究院
在脑科学领域
尧德中已有30余年经验
他表示，脑科学的研究意义深远
这不仅关乎着人类的健康和福祉
也关乎着未来大国竞争中的
生产力和科技制高点
01
研发国内首个数字孪生脑平台
让人工智能迈上新台阶
在脑器交互之前，脑机接口，是投资圈炙手可热的话题。“目前脑机接口研究常常只了解脑与机器的关系，但是人体是一个复杂的系统，脑与身体其他各部分间时刻发生着极其复杂、广泛的联系，不关注身体其他各部分与脑、机器的关系，往往会陷入‘人在山中行，看山不见山’的局面，难以从更全面的角度看待脑与外部交互的问题。”如何解决这个问题？尧德中提出了脑器交互概念，这是他提出的一个脑科学领域新名词。
▲交互控制系统
尧德中以政事君访谈时做笔记的样子为例说，左手托着笔记本，右手执笔，能达到一种平衡，是因为人体内有一套非常精致的感觉运动系统。这给了我们一个启示：单纯考虑身体器官，或单纯强调外界的器械如单纯代替人手的机械手，可能都不能很好的完成任务。“我们需要把脑与生命器官，和脑与非生命器械这两类交互统一起来，统称为脑器交互，以体现融合两者的必要性。”他说。
脑器交互之外，近年来，“数字孪生”的概念也在逐步进入人们视野。就在上月，尧德中团队成功建立了数字孪生脑（DTB）模型，并基于该模型开展了稳态视觉诱发电位响应机制研究。这也是国内首个数字孪生脑模型平台。
▲脑电采集设备
“通俗地说，数字孪生是创建在信息化平台上虚拟的‘备份’或‘克隆体’。”尧德中解释说，科学家不仅可以用数字孪生脑整合各类生物脑研究结果，还可以揭示脑机理、启发类脑智能、解锁所有和脑有关的疾病。他举例说，比如，对于自闭症患者，直到现在医学界还无法给出其诱因。“通过该模型，我们了解到或许是整个大脑的网络连接的调控参数出了问题。它可以为未来疾病治疗提供很多想象的可能性。”
“希望国内更多的优秀团队加入数字孪生脑的建立及应用中，发展具有中国特色世界领先的全脑尺度计算模型。”他相信，未来的数字孪生脑可以通过模仿人类神经系统的工作原理，成为一定意义上的通用智能系统，让人工智能迈上新的台阶，在思考、决策上接近于人脑。
02
不只在实验室，正在走入现实
2016年，“中国脑计划”（脑科学与类脑研究）被列入国家“十三五”规划。在“十四五”规划中，“脑科学与类脑研究”再次被列为7大“科技前沿领域攻关”项目之一。成都也在发力，“脑科学”被写入成都“十四五”规划，也是成都未来重点布局的“新赛道”。
▲交互控制系统
“大脑是人体最神秘的地方，被认为是科学研究的‘最终堡垒’。人类进入高级信息社会后，电子信息技术与医疗健康、人工智能等领域的结合，也为脑科学研究带来更多可能。”尧德中表示，脑科学、脑产业是典型的新经济，不仅为医疗产业提供了新的增长点，还能通过与数字技术、智能技术等新兴技术相结合，发展出更多的技术和产业形态，形成未来产业发展的重要动力源。
据悉，四川脑科学和类脑智能研究院一直在围绕脑智产业的实际应用场景开展各种科研项目。以脑器交互为例，相关科研成果有望用于自闭症谱系障碍患者的辅助治疗，可极大地降低康复费用。目前，研究院针对大脑认知障碍康复的科研成果样品正进行工程化，脑器交互技术未来除了应用于病人的健康恢复，还可以应用于智能家居的控制、无人操控等领域。
研究院还建立了睡眠研究中心，在对睡眠监测、电磁干预、感官调控、认知行为等各研究层面进行突破，并实现工程化，正准备将其应用于临床试验中。
▲四川脑科学研究院的睡眠研究中心
03
成渝合力
形成脑科学和脑产业的全国影响力
虽然脑科学是成都“十四五”新词，但“十三五”期间，成都就在布局脑科学。
2009年
电子科技大学成立了“神经信息教育部重点实验室”
2016年1月
四川大学华西医院成立了多学科交叉的华西脑研究中心；
2016年9月
成都市政府代表中国与古巴签署了脑科学合作计划；
2018年4月
中国-古巴-加拿大(CCC)三方又在成都签署了三方的国际合作计划；
2018年12月
四川省脑科学与类脑智能研究院正式成立，这让成都成为全国为数不多的几个在脑智科学研究方面走在前列的城市之一。
除了前瞻性部署外，尧德中认为，从全国范围来看，发展脑科学和脑产业经济，成都最大的优势在于技术和资源储备。
“脑科学结合最紧密的学科是电子信息，成都除了有电子科大和四川大学外，还有中国科学院成都分院光电所、生物所、计算所等高校院所提供技术和人才资源。四川大学华西医院、四川省人民医院、成都市第四人民医院等医疗机构不仅在脑科学研究方面积累了丰富的成果，还可提供丰富的应用场景。”
另一方面，他观察到，成都也存在一些薄弱环节。比如，从医疗器械产业来看，一台医疗器械从研发到上市，中间需要经历无数次检验。一台检验设备动辄上百万，囿于投入太大，很多医疗器械公司更愿意做买卖而不是搞研发。解决这一问题的关键，在于搭建一个面向中小企业的医疗器械研发检测中试平台。
四川脑科学与类脑智能研究院就搭建了这样一个围绕脑智医疗产品的中试平台，不仅为企业提供平台检测，还提供智力支持。“目前该平台已能覆盖有源类医疗器械30%的检测需求，可以将以往需要3—6个月的研发阶段检验检测时间缩短到1个月内。”
这一中试平台，也坚定了他在成都打造脑智产业全产业链的信心。他说，在底层数据收集分析上，研究院建立了云脑信息平台，该平台基于云原生技术开发的系统，可以实现数据、算法、计算资源三方资源汇聚。中间层，研究院的科研技术成果和中试平台，可以为产业化成果转化提供方法论和设备仪器。当产品从实验室走出来，往下可以直接对接医疗机构的临床需求实际应用。在他的设想中，通过研究院的各方资源，未来将成都相关企业进行整合，“如果能带动一批小企业成长为大企业，那这件事就很有意义了。”
▲与医疗器械厂商合作的项目
尧德中出生于重庆，在成都生活发展。除了科学家的身份，他还是全国人大代表。在全国“两会”期间，他总是热情地给成渝地区双城经济圈“代言”。“我希望成渝共建的中国西部科学城能把脑科学与类脑智能作为重点发展方向之一。”
“成都和重庆可以在脑科学基础与转化研究的链条上很好的整合起来，实现互补性优势的整合，进而形成在全国甚至全球的影响力。”尧德中对脑科学的未来充满期待，“一些电影里和脑相关的科幻情节，未来会慢慢变成现实。”
蓉城政事记者 彭祥萍 摄影记者 吕国应
编辑 母晓岚