脑科学发展史
1.脑科学的发展史
脑科学-定义脑科学，狭义的讲就是神经科学，是为了了解神经系统内分子水平、细胞水平、细胞间的变化过程，以及这些过程在中枢功能控制系统内的整合作用而进行的研究。（美国神经科学学会）广义的定义是研究脑的结构和功能的科学，还包括认知神经科学等。 1、基础神经科学：侧重基础理论 –神经生物学：研究人和动物的神经系统的结构与功能、及其相互关系的科学，是在分子水平上、细胞水平上、神经网络或回路水平上乃至系统和整体水平上阐明神经系统特别是脑的物质的、能量的、信息的基本活动规律的科学。(认识脑) 由六个研究分支：分子神经生物学（化学物质）、细胞神经生物学（细胞、亚细胞）、系统神经生物学、行为神经生物学（学习记忆、情感、睡眠、觉醒等）、发育神经生物学、比较神经生物学 –计算神经科学：应用数学理论和计算机模拟方法来研究脑功能的学科。(创造脑) 2、临床神经科学：侧重医学临床应用 研究与神经系统有关的疾病，及其诊断、治疗方法、技术等(保护脑)
脑科学-研究方向神经科学的最终目的是在于阐明人类大脑的结构与功能，以及人类行为与心理活动的物质基础，在各个水平（层次）上阐明其机制，增进人类神经活动的效率，提高对神经系统疾患的预防、诊断、治疗服务水平。基本目标： 1、揭示神经元间各种不同的连接形式，为阐明行为的脑的机制奠定基础。 2、在形态学和化学上鉴别神经元间的差异，了解神经元如何产生、传导信号，以及这些信号如何改变靶细胞的活动。 3、阐明神经元特殊的细胞和分子生物学特性。 4、认识实现脑的各种功能（包括高级功能）的神经回路基础。 5、阐明神经系统疾患的病因、机制，探索治疗的新手段。
脑科学-当前研究开展情况世界各国普遍重视脑科学研究，美国101届国会通过一个议案，“命名1990年1月1日开始的十年为脑的十年”。1995年夏，国际脑研究组织IBRO在日本京都举办的第四届世界神经科学大会上提议把下一世纪（21世纪）称为“脑的世纪”。欧共体成立了“欧洲脑的十年委员会”及脑研究联盟。日本推出了“脑科学时代”计划纲要。中国提出了“脑功能及其细胞和分子基础”的研究项目，并列入了国家的“攀登计划”。 日本在1996年制定为期二十年的“脑科学时代——脑科学研究推进计划” 1、了解脑——阐明脑功能 –阐明产生感知、情感和意识的脑区结构和功能（功能定位、认知、运动、情感、学习，思维、直觉、自我意识）–阐明脑通讯功能（语言信息在脑神经网络中表达的机制，人类获得语言能力的过程、语言、思想和智力之间的关系） 2、保护脑——征服脑疾患 –控制脑发育和衰老过程（识别与发育及脑分化相关的基因家族、发展调节脑发育和分化的技术手段，促进人类大脑健康发育和防止发育异常，控制人脑衰老） –神经性精神性疾病的康复和预防（药物成瘾性、修复受损脑组织、单内因性疾病的发病机制、神经组织移植和基因疗法，老年性痴呆、帕金森氏病、精神分裂症的治疗和预防的方法） 3、创造脑——开发脑型计算机 –发展脑型器件和结构（具有学习和记忆能力的神经元芯片、智力认知功能，具有智力、情感和意识的脑型计算机） –脑型信息产生和处理系统的设计和开发（支持人类机能的机器人系统）
脑科学-主要研究进展一、分子和细胞水平的神经科学发展迅猛 1.每一神经元所进行的信息处理都是经过突触实行细胞间的通讯而完成的。具体说，突触前细胞产生的冲动，通过释放神经递质作用于突触后细胞膜位点上的特异性受体，从而引起后一细胞兴奋性的改变。 2.受体由蛋白质分子组成，与神经递质分子结合后，控制神经细胞的离子通道开闭，（直接或经由第二信使间接），调制后一细胞的输出，实现神经元整合作用。（空间和时间上的整合） 3.神经调质间接地经由一系列生物化学过程来调制突触后神经元的活动，其作用起始时间较慢，持续时间较长。神经递质和调质分布在特定的神经通路或核团里，因此神经系统同时依靠神经回路和化学调制两种形式进行信息处理。 4.递质和调质有近百种，有待鉴定的可能性更多。可分为胆碱类、单胺类（多巴胺、5-HT、NAD）、氨基酸（谷氨酸、甘氨酸、r-氨基丁酸）和神经肽。调质包括胺类、和许多神经肽。共存和共释放，使化学信号的传递非常复杂。 5.神经肽，2-39个氨基酸残基构成，在较低浓度下即能缓慢地改变附近神经元的膜的性质，从而兴奋或抑制这些神经元。研究并确定种类繁多的神经肽的生物学作用，是一个重要任务之一。 6.受体是蛋白质或蛋白质与碳水化合物或脂类的结合体，主要部分在膜内，结合位点在膜外。功能有二：识别特异性的递质或调质分子并与它们结合成复合体；改变细胞离子通道开闭状态，实现神经细胞内化学——电信息的转换。 7.受体分两类：第一类是载离子受体，离子通道蛋白，n-Ach，GAGB，Gly受体，蛋白质构象变化，改变离子通道的开闭状态，介导快速突触传递过程（几毫秒）分子有亚基组成。第二类受体都是单条肽链，结合后触发一些列生化反应：激活G蛋白，激活AC，促进cAMP的合成，cAMP的扩散促成胞内白蛋白激酶K的活化，改变离子通道m-Ach、NAD、5-HT等。 8.神经信号的基本形式：分级的膜电位涨落、动作电位。 9. 膜片钳技术：研究神经膜离子通道，10-12A单个离子通道的离子电流变化。电压门控通道、Na+，K+，Ca2+，化学门控通道nAch 10.重组DNA技术：研究膜上的微量蛋白分子——各类通道蛋白的分子结构。Na+通道是由1820个氨基酸组成的多肽链。 11.色觉三色学说的神经生理基础，人的三种视网膜视锥细胞视色素基因获得分离 12.学习记忆的细胞和分子水平的机制研究获得重要进展——海马结构与学习记忆密切相关，LTP反映了一种突触效率的变化，即可塑性。 13.短期记忆不需要新蛋白质的合成，而长期记忆所需的基因产物必须是新合成的。 二、感觉信息加工的重大突破——视觉的脑机制 1.把研究感觉信息处理过程作为揭示脑的奥秘的突破口，其中以视觉系统的研究最为突出。 2.视网膜的光感受器水平：已克隆出视色素蛋白基因；光电换能过程的第二信使是cAMP（Ca2+），黑暗中，cAMP+Na+通道蛋白---〉Na通道开放，Na+持续内流（暗电流），光感受器细胞去极化；光照引起视色素分解，使视盘膜上的GTP结合蛋白分子火化，后者再激活PDE，迅速分解cAMP，引起Na+通道关闭，暗电流骤降，光感受器细胞膜超极化，这样光能——〉神经电信号 3.视网膜，复杂的信息处理（外周脑），研究相当清楚。视网膜这个两维的、多层次信息处理的最后结果，是经由视网膜神经节细胞以动作电位脉冲调频的方式，传递给脑的。 4.感受野：视通路中任一神经元都在视网膜（或视野）上有一个代表区域。同心圆拮抗型感受野，包括给光—中心和撤光—中心两类，为心理学马赫带现象提供生理学基础 5.非同心圆的RF的细胞对快速运动、运动方向以及某些图形特征产生反应 6. 初级视皮层（纹状皮层），在整个大脑皮层研究最透彻的一部分，面积最大的区域。功能柱：具有相同感受野位置和生理功能的细胞按垂直于皮层表面的柱状结构有序地排列起来。功能柱内细胞具有相同的最优方位、相同的眼优势、相同的最优空间频率。 三、神经网络的研究进入新的高潮 1.人工神经网络具有脑的一些基本性质，如能够学习和记忆，神经元之间的连接强度具有“用进废退”的可塑性、细胞的集合由连接强度达最大值的细胞组成，可以从事某一模式的学习和记忆，并形成交替集合从事概念的抽象、部分输入就能激活整个细胞集合等。 2.Aldan领导的研究祖按照条件反射中发射中发生的学习过程所出现的神经细胞电学特性和分子特性的变化，研制了一种DYSTAL动态稳定联想学习。该网络内没有任何预先编过的输入/输出关系程序，它能学习、记忆、辨识模式。第一次使计算机人工网络以储存记忆的内表象成为可能。 3.用900个“神经元”组成的Hopfield网络解决复杂的“推销员应沿什么最优路线出差许多城市才可使其旅途最短”的问题，只需百万分之一秒便可求解300城市的问题，比微机快10万倍，结构简化1万倍 4.由100个加工单位分三层排列的阅读程序NETtalk问世，可以阅读字母，发出语句声音来 5.光学神经计算机，辨别人像 6.各种算法为阐明脑和神经系统的工作原理提供了启示。 四、发育生物学的崛起 1.脊椎动物神经系统的发育起源于胚胎背中线的外胚层加厚，在其下方的脊索和中胚层的诱导下形成神经板，继而其边缘组织形成神经嵴。诱导作用机制？ 2.中心问题：成熟的神经系统特有的高度特异性联系模式是如何产生的。包括神经元怎样得知其本身在三维神经系统中的位置信息？当轴突生长时这种位置信息如何表达？细胞又如何识别其靶细胞或终止区域？基因如何知识脑的发育？ 3.轴突末端由高度运动性的生长锥，锥上有丝状的假足。生长锥在轴突生长时识别路径和靶细胞方面可能起着关键作用。 4.识别靶细胞的原因是：生长着的轴突表面存在着某种细胞化学标记物，在其相对应的靶细胞中有对应的标记物使轴突识别并形成突触。 5.过量神经元的死亡可能与靶区神经生长因子的有限有关。 6.早期发育主要由遗传因素决定，框架建立后，环境因素影响增大。关键期、可塑性 五、神经和精神疾病的研究进展 1.老年性痴呆症：记忆和推理能力丧失，神经元丧失、神经纤维缠结。Ach选择性减少，记忆进行性丧失。常染色体显性遗传病，第21号染色体接近中央区的地方。 2.亨廷顿舞蹈病：遗传病。失去对运动系统的控制，基因定位在4号染色体短臂，纹状体失去GAGB能神经元的抑制。 3.多巴胺以被确定与觉醒和快感有关。过量引起思维丧失、幻觉和某些精神分裂症状，缺少引起帕金森症，病人四肢和头震颤不已，面部无表情 4.先天性肌源性疾病，重症肌无力，后天的自身免疫病，异常抗体与神经—肌肉接头处终板区Ach受体结合，致使不能产生足够的肌肉收缩力。 5.多发性神经纤维瘤 6.视网膜神经胶质瘤 七、脑的意识功能 1.丘脑的功能：丘脑是产生意识的核心器官，丘脑能够合成发放丘觉，当丘觉发放出来也就产生了意识。丘觉是先天遗传在丘脑中，可以自由发放，也可以由样本点亮。 2.样脑的功能：丘脑之外的大部分脑结构都是样脑，包括大脑皮质、基底核、下丘脑、杏仁核等。样脑的主要功能就是交换产出样本，样本的作用就是点亮丘觉产生意识。
脑科学-主要研究方法1、解剖学方法：采用通常的组织染色方法可以在光学显微镜下观察神经系统各种组织的细胞结构，即神经元的不同形态，以及它们间连接的一般情况。运用电子显微镜可以进一步了解神经元和突触的精细结构。问题：神经系统是怎样布线的，即个别的神经细胞的突起如何排列？伸展得多远？那些突起和那些突起相连结，高尔基银染法对神经机制的认识奠定了基础，目前仍在广泛使用。神经活性物质进行染色：荧光、放射性标记 2、生理学方法：①运用微电极细胞外记录、细胞内记录技术对单个神经元活动分析。近年来，片膜钳技术对离子通道进行深入的研究。②细胞外记录：30年代后期发展起来的。用金属丝电极1-5微米记录幅度较大的瞬间性动作电位，对神经元的功能起了重要作用。③细胞内记录：0.1～0.5微米的玻璃电极，内充高浓度氯化钾或醋酸钾以导电。能记录动作电位，小的分级电位，同时能监视膜电位的变化。此外，能注入物质，进行形态学分析。缺点是造成细胞损伤，记录时间、小细胞受限。④片膜钳技术：70年代后期，Neher和Sakmann发展了一种新的纪录方法，可以用来记录单个离子通道的活动。 3、分子生物学方法：①重组DNA技术：分析离子通道蛋白的结构和功能、生理特性；②应用单克隆抗体和遗传突变体。 4、系统生物学方法：20世纪中页贝塔朗菲创立了一般系统论，1993年ZieglgansbergerW和TolleTR发表神经系统疾病研究的系统生物学方法，随着生物信息学的发展、基因组计划的成功，以及神经系统的细胞信号传导与基因表达调控的研究，系统生物学采用实验、计算与工程的系统论方法，成为脑科学研究的发展现代趋势。
2.
人工智能对测绘科技若干领域发展的影响研究
测绘科技发展并不是一个相对独立的内部行为，其主超大型个要受外部的需求驱动和技术牵引。测绘科技发展规律主要体现在以下3个方面：所处的科学范畴本质上决定了科技发展的主要方向；不得不以应用需求为导向；离不开与同代高新技术的融合发展。1.1. 测绘科技发展更加突出技术科学与应用科学的发展现代自然科学是由基础科学、技术科学和应用科学三大部分组成的科学总体[1]。基础科学以自然界某种特定的物质形态及其运动形式为研究对象，目的在于探索和揭示自然界物质运动形式的基本规律，是其他科学研究的基础。技术科学以基础科学的理论为指导，研究同类技术中共同性的理论问题，目的在于提示同类技术的一般规律。应用科学是综合运用技术科学的理论成果，创造性地解决具体工程、生产中的技术问题，创造新技术、新工艺和新生产模型的科学。与三类自然科学的内涵相对照，测绘科技涵盖了基础科学、技术科学与应用科学的所有研究范畴。例如，测绘是以地球为研究对象，在不断突破地球重力场理论、地球投影理论、摄影测量理论和方法、地图制图理论和方法、测量误差理论方法等基础科学理论研究的基础上，利用测绘装备测定地球表面自然形态的地理要素和地表人工设施的形状、大小、空间位置及其属性等，然后根据这些观测数据，通过地图制图方法将地表的自然形态和人工设施等绘制成地图，基于地图数据并结合经济社会发展需要开展各种地理空间分析与应用服务。随着时代的进步，测绘科技发展将更加突出自身技术科学与应用科学领域的创新，需要依靠更先进的测绘方法与测绘装备来完成测绘地球的目标，需要依靠新技术、新工艺和新生产模型创造性地解决测绘生产和服务中的技术问题；而实现这一目标，首先需要推动测量数据处理理论、地球形状和重力场探测理论、卫星导航定位理论、遥感信息处理与解译理论、地图制图理论等为代表的测绘基础科学理论融合创新，为技术创新与应用创新提供理论支撑。比如，未来的自动驾驶，前提是要实现毫米级实时导航与定位，而在解决与之相关的一系列技术与应用难题之前，需要解决好毫米级地心大地坐标框架动态维持、更高精度的重力场模型与大地水准面模型构建等理论问题，不断突破速度场、框架历元的定义、非线性时间系列分析等理论方法研究难题。因而，测绘科学基础理论的融合创新、测绘方法工艺装备的创造和变革，是新时期测绘科技创新发展的主要方向。1.2. 测绘科技发展受应用需求驱动测绘的工作对象是人类活动的空间，而人类各项活动都与国民经济和社会发展密切相关，为此，自然形成了测绘主要为经济社会发展提供地理空间信息服务的基本特征和内在要求[2]。随着经济社会的快速发展，其对地理空间信息服务的现实需求不断产生变化，满足这一现实需求，需要依靠测绘科技进步来不断提高生产和服务效率。纵观近年来中国测绘事业与科技创新发展之间的作用过程，测绘科技发展不得不以应用需求作为驱动力。例如，为满足各行各业日益增长的高现势性、高精度地理信息需求，加速推进高分辨率遥感影像实时获取与海量多源地理信息数据快速自动处理技术研发；以满足人民群众日益增长的便利化出行需求为导向，突破了地图非线性保密技术，并研制了高精度导航电子地图；为满足各行各业对地理信息快速便捷获取的实际需求，研制了各种网络化的地理信息应用平台；以实现城市精细化、智能化管理作为需求导向，开发了三维甚至四维地理信息云服务系统和平台；为满足现代工程建设的实际需要，研发了各类高精度测量仪器，建立了基于现代测绘基准体系的高精度卫星导航定位服务。1.3. 测绘科技发展离不开技术融合回顾测绘科技发展历史，测绘的形成和发展在很大程度上依赖测绘方法和测绘仪器的创造和变革[3]，而测绘方法和测绘仪器的变革往往离不开相关高新技术的引领和催化：计算机科学、数据库技术、网络技术等发展催生了地理信息系统技术，通信技术、卫星技术等发展催生了卫星导航定位技术，卫星技术、摄影技术、光电技术等发展催生了遥感技术，光电子等技术发展催生了高精尖的测量装备。一切测绘科技创新活动最终都是围绕如何更好地描绘地球、认识地球、辅助管理地球这一根本目的，因而，只要可以用来帮助实现这一目标的科学技术最终都会被用于测绘科技创新发展活动之中。21世纪以后，测绘技术与信息技术等新技术的融合趋势越来越明显：测绘与大数据、人工智能等技术相结合，大大提高了地理信息开发、处理的能力和水平，同时也催生了自动驾驶、增强现实等一些新的融合集成技术；测绘与云计算等技术相结合，大幅提高了地理信息数据的计算能力、管理能力和服务能力；测绘与移动互联技术的结合，大幅提高了地理信息数据的传输效率，催生了移动互联网地图等新应用。脑科学发展态势及技术预见
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。
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，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。
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（AllenInstituteforBrainScience）、谷歌公司等一大批研究机构和企业，纷纷加入这一快速兴起的领域。总体看，围绕脑科学的国际竞争博弈日趋激烈。
表1国际脑科学相关规划计划及关注领域例举
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。
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。
表2欧洲人类脑计划简要内容
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。
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“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”）；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3180亿韩元（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。
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、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。
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。
神经科学方向技术预测与发展战略路线图研究进展
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、重要性和紧迫性。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。
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。
总体看，国内外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。
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。
系统分析背景资料
运用数据挖掘、文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》、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》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》，对相关国家的人工智能战略规划也进行了简要分析。同时，对中国的相关战略规划也进行了信息扫描和采集，例如《“十三五”国家基础研究专项规划》《北京市科学技术委员会“脑科学研究”专项实施方案》、“上海脑科学与类脑人工智能发展愿景”、类脑智能技术及应用国家工程实验室等。
采集的学术研讨会报告、智库报告或行业咨询报告主要涉及相关科技智库、科技项目资助机构、行业组织和社会组织等关于神经科学或人工智能方面的比较系统的论述与观点。例如G7—科学院联合体的脑研究宣言，美国生物伦理总统咨询委员会《大脑重要性》系列报告、美国科学院《新兴的认知神经科学及相关技术》、美国工程院《21世纪人类面临的14大科技挑战》、英国皇家学会《脑浪潮》系列报告、美国国家科学基金会《白皮书：阻碍脑科学进步的主要障碍》、美国信息技术与创新基金会《万亿美元产业机遇：脑科学研究如何促进健康与繁荣》、国际阿尔茨海默病协会《全球阿尔茨海默症报告2016》、欧洲脑科学理事会《欧洲脑科学研究共识》、爱思唯尔公司《脑科学与神经科学研究全球动向报告》等。同时，对部分与未来人类社会相关的技术预见报告也进行了信息采集，例如欧盟委员会《应当做好抓住未来机遇的准备——2030年前瞻前景图》、美国国家情报委员会（NIC）的《全球趋势2035》报告等。
采集的图书专著信息主要来源于与科技革命相关的论述及人工智能方面大趋势研判方面的专著。例如，扎克·林奇《第四次革命——看神经科技如何改变我们的未来》、何传奇《第六次科技革命的战略机遇》、微软公司《第四范式：数据密集型科学发现》、谷歌公司雷·库兹韦尔的《奇点临近》等。
还对重要神经科学研究基础设施相关信息、重要期刊的神经科学专题综述信息进行采集，例如《Neuron》2016年第92卷11月期关于世界主要国家脑（神经）研究计划的系列文章、《中国科学院院刊》2016年31卷第7期“脑科学与类脑智能”专题文章、《中国科学：生命科学》2016年46卷第2期“中国脑科学和智能科技的发展战略专题”等。此外，参考借鉴了部分内部资料，包括：中国计算机学会多媒体专业委员会《类脑计算的研究进展与发展趋势》、中国科学院院士上海浦东活动中心《关于推进脑科学与人工智能融合发展的相关建议》、国家自然科学基金委员会“认知神经科学前沿及交叉”双清论坛、上海市软科学研究计划项目“脑科学与人工智能技术的路线图专题研究”的部分成果等。
情景分析与技术体系图绘制、调研穿插融合
利用情景分析法识别出创新的主要影响因素，并根据主要影响因素的变动情况制定出多个情景。先绘制领域内技术发展的路线图，应用简洁的图表描述技术变化步骤或相关技术环节之间的逻辑关系，发现领域内的热点技术。之后利用德尔菲法对专家进行匿名问卷调查收集意见，确保所发现的热点技术具有可行性。这3种方法相结合使用进行产业技术路线图制定和技术预见起到互补的作用，为领域内技术发展方向的确定提供了理论支持，为技术预见方法的发展提供了新的视角。
专家访谈贯穿路线图研制过程
本研究对参与调研专家的选择突出专业性、权威性和全面性，为充分发挥技术预见专家网络优势，遴选包括来自政府界、产业界、学术界、行业协会、创新中介组织和社会公众等不同利益体中的专家，以求调查结果能反映科技研究、技术应用、经济社会需求及产业发展等多方面意见。通过广泛征集和推荐，共录入各领域专家近100名。在情境分析阶段、在技术遴选阶段和政策建议阶段，通过与专家的充分交流与沟通，分析、预测和选择期望情景和可能的技术路线。
目前“神经科学方向预测及技术路线图研究”项目组已经发布相关研究报告两份，有关技术预测工作还在深入推进过程中。
基金项目：中国科学技术协会学科发展引领与资源整合集成工程项目（2016XKYL03）
致谢：中国神经科学学会专家会员以及多家单位和业界专家学者参与支持本课题研究工作。
参考文献（略）
作者简介：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。主要工作成员：王小理，袁天蔚，阮梅花，王慧媛，王超男，傅璐，韩雪，熊燕，张旭等。
注：本文发表于《科技导报》2018年第10期，敬请关注。
（责任编辑傅雪）
注：本文发表于《科技导报》2018年第10期，敬请关注。
（责任编辑傅雪）
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