科学家们将利用强大的超级计算机，探索此前无法触及的领域——人类如何思考，以及精神紊乱如何产生。

2005年6月1日，代号为“Blue Brain”的超级计算机即将诞生，这标志着大脑研究史上的非凡时刻。瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）脑与认知科学奠基人、神经科学家Henry Markram表示，这一事件可能开启人类大脑活动状态科学发现的新时代。

这台名为Blue Brain的超级计算机是IBM最新安装的BlueGene/L系统，在超级计算机设计上实现了根本性革新。EPFL的机器最高速度约为22.8 teraflops（每秒22.8万亿次浮点运算），使其跻身全球顶级15台超级计算机之列。（世界冠军是劳伦斯利弗莫尔国家实验室的BlueGene系统，完成后速度将达到367 teraflops。）Markram的EPFL团队将与IBM研究人员合作，利用Blue Brain构建详细的新皮层计算机模型——新皮层是大脑最大、最复杂的部分。“这需要2到3年时间，”他说。

BlueGene/P将配备更快的处理器，最终可能达到petaflops级速度（每秒千万亿次浮点运算）。“我们有一个非常长期的计划，”Markram解释道，“我们正在为全球研究创造一种独特的工具。”IBM研究分支机构在约克镇的Blue Brain项目负责人Charles Peck补充道：“现在有一个巨大的机会，来做几乎不可能实现的科学。”

Blue Brain项目将研究人类如何思考和记忆。此外，通过对大脑过程的精确模拟，“我们将能够研究神经紊乱及其产生机制，”Markram说。科学家认为，自闭症、精神分裂症、抑郁症等心理疾病源于大脑内部的缺陷和故障线路。

帕金森病是另一个目标，Markram补充道：“中脑有一组深层细胞产生多巴胺，当这些细胞开始死亡，多巴胺产生减少，就导致了帕金森病。我们可以模拟这一过程，创建仿真模型。”

研究大脑如何运作一直是科学家面临的最大挑战之一。研究人员仍未完全理解我们如何思考。原因之一是：迄今为止，大多数研究采用“湿”实验——刺激或解剖老鼠或其他动物的大脑。Markram解释说：“一些‘湿’实验复杂得令人难以置信，耗时3年，花费100万美元。”

借助Blue Brain的模拟，他预言：“我们将可能在一天内甚至每秒都做同样的事情。这将是非常显著的现象。”

大脑线路不断变化。Markram五年前在IBM公布BlueGene系统后产生了这个想法。“甚至在那之前，Henry已经想放弃计算机模拟这条路，”IBM的Peck说，“但现在它恰恰是切实可行的。”

这是因为大脑极其复杂，需要非凡能量的计算机。大脑的物理结构和化学运转非常复杂，更复杂的是它不断变化的内在线路。“当你早晨醒来时，大脑与中午相比处于非常不同的状态，”Markram指出。

五十年前，他解释说：“我们不清楚记忆是如何进入大脑的。但我们的实验室（EPFL神经电子实验室）已成为新理论的主要传播者之一，该理论表明大脑始终处于动态状态，不断重组——自身始终不断地进行组织和改造。”

如果大脑线路处于常态，Markram坚持认为长期记忆无法保持。为了解释记忆如何被保存，他和同事提出了“液体计算”理论，并确认了Blue Brain的概念。“那是可能的事情，”IBM研究机构副总裁Tilak Agerwala说，“但我们仍然完全不能理解大脑是如何运作的。”不过，这个概念有一个奇特的名字：生态电脑。

目前，Markram认为BlueGene体系结构是大脑模型的最佳工具。它约有8000个处理器，通过将一或两个模拟的大脑神经细胞映射到每个处理器，计算机将变成10000个神经细胞的硅复制品。“接着我们将用我们已经设计出来的大脑功能规则（在软件里）来互相连接它们，”Markram说。

“神经脑皮层是智慧和适应性的开始，”Markram补充，“它标志着从爬行动物跳跃到哺乳动物。”在进化过程中，它像一种自然力量，发现了奔腾处理器的芯片——这个线路如此成功，以至于被复制且没有任何变化，从老鼠到人。在人类脑皮层中，有更多的脑皮层部分——大约100万。

自从神经脑皮层40年前首次发现，研究人员已经辛苦地拆解它，以了解它如何帮助实现使人类具有创造性、发明和哲学思考的奇迹。“这是我的热情所在，也是我10年的使命，”Markram说，“现在，我们知道信息如何从一个神经细胞转移到其他神经细胞，我们知道它们如何运转。我们已经把这些指定出来了。”

接下来，知识将被转移到硅模拟器中。Blue Brain承诺在大脑研究中实现奇异的加速度。Blue Brain项目可能最终达到新型超级智慧电脑的顶点。

出处：美国《商业周刊》2005年6月6日

作者：Otis Port

编译：衣小妍