天桥脑科学研究院

 

“我们发现猕猴通过使用分而治之的启发式方法,在每个时间只关注游戏的一个子任务,分布式地解决这些问题。更令人感到吃惊的是,猕猴能够在时序上组合这些策略基组,构建更为复杂的复合策略,来处理更有挑战性的任务。”
9月20日,在天桥脑科学研究院(Tianqiao and Chrissy Chen Institute, TCCI)主办的AI For Brain Science系列会议第六期——“决策与人工智能”上,中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心高级研究员杨天明博士分享道。
随着以ChatGPT为代表的大模型AI技术广泛进入生活和工作,人们也期待AI未来能在商业分析和决策上起到更好的帮助作用。然而,目前AI机制的不透明与不可解释性极大制约了人们对其决策机制的理解。无独有偶,大脑在高级决策方面的工作原理也仍不明确。
为定量地描述猕猴的游戏策略,杨天明团队利用AI和统计学方法,将不同的策略基组对比拟合到猕猴的游戏行为数据中,来推断策略的动态权重。该计算模型对猕猴手柄运动的预测准确率能够达到90%以上。
这项交叉研究给AI for Brain Science领域带来了重要的启示。杨天明在会上总结道:“低维的行为任务不足以理解复杂的大脑。AI可以辅助我们理解高维数据,而高维行为、高通量神经元记录以及合理的AI模型可以帮助我们理解大脑的复杂性。”
01两个“黑匣子”的互相破解
AI for Science已经成为科学探索的最前沿,而在所有科学研究之中,大脑是科学家们所知甚少的“自然科学最后一块疆域”。今年以来,天桥脑科学研究院发力AI for Brain Science,鼓励AI和脑科学这两个“黑匣子”互相启发、互相破译。
“在科学的发展过程中,人工智能与认知科学交叉演进。人工智能旨在模拟智能体的决策和问题解决能力,而认知科学则专注于理解人类认知过程。这一交叉演进为我们提供了更好地理解智能的机会,有助于开发更智能的机器,同时也有助于更深入地理解人类思维和大脑运作。”天桥脑科学研究院中国学术会议总监、天桥脑科学研究院人工智能与精神健康实验室科学家耿海洋博士表示。
天桥脑科学研究院已围绕AI for Brain Science组织了六场学术会议,邀请AI科学家、神经科学家、临床医生、产业界专家和高校年轻学生学者同台共话,分享在AI和脑科学这两大领域进行融合创新的思路和实战经验,全方位拆解AI for Brain Science在基础研究和健康应用上的可能性。系列会议大众总观看52万人次,参会领域专家800余人。
在基础研究方面,以记忆为例,对于记忆机制的研究是脑科学领域近年来的核心重点。2014年,三位科学家就因发现位置细胞、网格细胞,帮助揭秘空间位置记忆而被授予2014年诺贝尔生理学或医学奖。而在AI领域,即使ChatGPT已经展现出令人吃惊的智能表现,也无法解决大模型的“灾难性遗忘问题”,也就是一个已经训练好的神经网络在学习完新任务后,对于原始任务的表现出现崩溃式降低。
在AI for Brain Science第五期——“记忆与人工智能”会议上,脑科学家分享了记忆编码、巩固、提取相关神经机制的最新进展,AI科学家则介绍了如何围绕几个记忆加工过程更好地构建AI智能系统。值得一提的是,AI科学家从脑科学发现中验证了其已有的AI算法设计思路,又从脑科学领域中记忆的研究进展获得新启发,用于开发具有记忆能力的AI算法。例如,人类是通过网状结构进行高效地信息存储;与情绪、奖赏、新颖性相关的信息更容易被记忆等。
在AI for Brain Science第四期“人工智能和脑机接口”会议上,约翰霍普金斯大学应用物理实验室高级研究员William Coon博士也从睡眠与学习的角度分享了脑科学对于优化AI的启示。众所周知,对生物而言,睡眠之于持续学习十分重要,可以实现突触缩减、记忆回放以及生成建模(做梦)。受此启发,William Coon提出了一种新的回放变体,在不存储数据的情况下,建立了一种在大脑中回放的新模型。结果发现,与单一睡眠阶段相比,对多个睡眠阶段进行建模可以防止灾难性遗忘。
02AI for Brain Science健康应用
除了推动我们对智能本质的理解,AI也在脑科学领域具有广泛的健康应用潜力。例如,人工智能可以帮助医生识别难以察觉的痕迹、进行线索分析等。在AI for Brain Science第一期——“AI助力攻克脑疾病”会议上,与会专家提及AI具有以下方面应用:建设侵入性脑电数据库以破译脑功能、建立大型队列以实现阿尔茨海默病早期诊断,通过人工智能技术改进睡眠障碍的诊断方法、开发基于人机对话的抑郁症问诊机器人和利用语音和语言特征构建症状与精神疾病知识图谱等。与会专家们预测,尤其在精准医疗方面,人工智能更是具有巨大潜力,在3-5年内会完成医疗的最后一公里。
华山医院院长、天桥脑科学研究院转化中心(Tianqiao and Chrissy Chen Institute for Translational Research)主任毛颖教授表示,“面对发展一日千里的AI新技术,作为一名神经外科大夫,我并不担心会失业,更关心如何拥抱AI,更好地服务患者,还能让我们医生早点下班。比如AI辅助问诊、辅助分析大脑影像和脑电数据、制定手术方案等。
AI for Brain Science健康应用的另一面,则会以音乐这样“润物细无声”的形式改善人们的生活。在AI for Brain Science第三期——“探索音乐创造的未来:AI、人脑与治疗”会议上,卡内基梅隆大学计算机科学系博士生戴舒琪分享了 “AI作曲”存在的诸多有价值的应用场景。例如,帕金森患者可采用节律性音乐治疗有效改善其运动功能障碍,提高肢体的协调性;在辅助行走方面,老年人也可以通过耳机或穿戴感知设备传输的音乐或节律性声音,提升日常行走的安全性。此外,音乐还可以用于刺激和唤醒植物人。
耿海洋博士介绍道, AI for Brain Science系列会议将提供一个重要的平台,让学术界和产业界的专家们可以展示最新研究成果、交流合作机会,并分享在人工智能与脑科学领域的最佳实践。2023年,天桥脑科学研究院还将陆续举办“人工智能与学习”、“人工智能与精神健康”、“人工智能与睡眠”、“人工智能与抗衰老”等主题会议。“我们热忱欢迎对人工智能和脑科学领域感兴趣的学者、研究人员和业界从业者参加AI for Brain Science系列会议。通过这个平台,我们希望推动人工智能和脑科学的前沿进展,共同探讨AI如何更好地服务研究人类智能,启发AGI的开发,并为解决大脑功能和疾病的挑战提供创新的解决方案。

关于AI for Brain Science系列会议

AI for Brain Science系列会议致力于促进脑科学与人工智能的跨学科合作和交流,以推动学科深度融合。2023年,我们将组织一系列聚焦于AI for Brain Science主题的学术研讨会,包括:AI与数据合成,AI、音乐与大脑,AI与脑机接口,AI与睡眠/梦境, AI与精神健康等主题。

作为系列品牌活动,AI for Brain Science系列会议将提供一个重要的平台,让学术界和工业界的专家们可以展示他们的最新研究成果、交流合作机会,并分享在人工智能与脑科学领域的最佳实践。

我们热忱欢迎对人工智能和脑科学领域感兴趣的学者、研究人员和业界从业者参加AI for Brain Science系列会议。通过这个平台,我们希望推动人工智能和脑科学的前沿进展,为解决大脑功能和疾病的挑战提供创新的解决方案。

 

关于TCCI

天桥脑科学研究院(Tianqiao and Chrissy Chen Institute,TCCI)是由陈天桥、雒芊芊夫妇私人出资10亿美元创建的,旨在聚焦AI+脑科学,支持、推进全球范围内脑科学研究,造福全人类,目前已经成为知名的支持人类脑科学研究的科研机构。

TCCI一期投入5亿元人民币支持中国的脑科学研究,与上海周良辅医学发展基金会合作成立上海陈天桥脑健康研究所(又名TCCI转化中心),致力于提升脑健康和脑疾病治疗研究和成果转化。后又与华山医院、上海市精神卫生中心等建立战略合作,设立了应用神经技术前沿实验室、人工智能与精神健康前沿实验室。在国际上,TCCI与加州理工学院合作成立TCCI加州理工研究院,设脑机接口、社交与决策神经科学、系统神经科学、分子与细胞神经科学、大脑成像、神经科学教育等多个中心,重点关注大脑基础研究。TCCI还在北美、亚洲、欧洲、大洋洲主办、资助了200多场高质量的学术会议。

 

 

22

2023-09

8月10日,

天桥脑科学研究院(TCCI)与澳门大学伍海燕、南方科技大学刘泉影联合课题组达成合作。围绕国内首个大规模中文语料刺激下的脑电数据集建设,研究院将资助经费并提供采集工具,填补关键空白。

这也是研究院宣布推出MindX数据支持计划10天后,第一个落地的项目。

天桥脑科学研究院(TCCI)中国负责人介绍,MindX数据支持计划面向中国神经科学家、认知科学家、心理学家,以及神经和精神疾病医生开放,在安全合规的前提下,资助人类大脑及相关全身和行为数据的采集、分析和训练。该计划首期提供1亿元经费资助,同时免费提供存储服务器、算力等基础设施,创新数据采集技术,以及AI和数据专业人才资源。

“7月底,我们在中国神经科学学会年会发布了该数据支持计划,当天就有多个研究团队联系我们并提交申请,其中包括伍海燕、刘泉影课题组。经过对项目科学价值、安全性、可行性的快速评估和沟通,我们很快落实了首笔资助。目前,研究院与数十支团队紧锣密鼓地洽谈中,希望尽快帮助更多的科学家和医生。该资助计划长期有效,有意申请者可发送邮件至MindX@cheninstitute.org。

澳门大学认知与脑科学研究中心ANDlab课题组长伍海燕助理教授表示:“海量脑科学数据的采集、管理和分析是公认的难题,这也极大地制约了以大模型为代表的新一代AI在相关领域的应用。天桥脑科学研究院推出MindX数据支持计划,及时满足了科学家和临床医生群体普遍的需求。

以此次获得资助的“中文语料刺激下的高通道脑电数据集”为例,解码非侵入式脑电的一种思路是记录人们在接受特定刺激下产生的脑电,并建立AI模型进行对齐。目前,外国原声电影刺激下的脑电数据集相对完善,而大规模中文语料刺激下的脑电数据集尚属空白。

为此,澳门大学伍海燕课题组,联合多位海内外脑科学和AI交叉方向的年轻学者,包括王鑫迪、刘泉影(南方科技大学)、王庆(上海精神卫生中心)、陈子娇(National University of Singapore)、杨毓芳(Freie Universität Berlin)、胡传鹏(南京师范大学)、徐婷(Child Mind Institute)、曹淼(北京大学)、梁华东(科大讯飞)等学者,通力合作,探索适合中国人的语料刺激下脑电采集框架,拟构建第一个中文语料刺激下的大规模高通道脑电数据集。将来,在大数据支撑的基础上,训练脑电编码模型与中文大模型对齐,促进基于脑电的语义解码技术和脑机接口应用,并进一步加深人类对于大脑学习、语言、记忆与注意力机制的理解。

 

关于TCCI

天桥脑科学研究院(Tianqiao and Chrissy Chen Institute,TCCI)是由陈天桥、雒芊芊夫妇私人出资10亿美元创建的,旨在聚焦AI+脑科学,支持、推进全球范围内脑科学研究,造福全人类,目前已经成为知名的支持人类脑科学研究的科研机构。

TCCI一期投入5亿元人民币支持中国的脑科学研究,与上海周良辅医学发展基金会合作成立上海陈天桥脑健康研究所(又名TCCI转化中心),致力于提升脑健康和脑疾病治疗研究和成果转化。后又与华山医院、上海市精神卫生中心等建立战略合作,设立了应用神经技术前沿实验室、人工智能与精神健康前沿实验室。在国际上,TCCI与加州理工学院合作成立TCCI加州理工研究院,设脑机接口、社交与决策神经科学、系统神经科学、分子与细胞神经科学、大脑成像、神经科学教育等多个中心,重点关注大脑基础研究。TCCI还在北美、亚洲、欧洲、大洋洲主办、资助了200多场高质量的学术会议。

 

 

10

2023-08

 

7月28日,在天桥脑科学研究院(Tianqiao & Chrissy Chen Institute,TCCI)举办的中国神经科学学会年会人工智能和脑机接口主题论坛上,天桥脑科学研究院(TCCI)应用神经技术前沿实验室主任Gerwin Schalk教授代表研究院发布“MindX数据支持计划”。研究经费、基础设施(设备)、专业人才三箭齐发,帮助中国科学家和临床医生消除数据痛点。

该计划面向中国神经和精神疾病临床医生,以及中国神经科学家、认知科学家、心理学家开放,在严格尊重安全合规原则的前提下,免费资助人类大脑及相关全身和行为数据的采集、分析和训练,从而利用AI技术满足大众的健康需求,如提升精神健康、改善睡眠、延缓大脑衰老等,推动人类智慧与机器智慧的相互促进。

该计划首先提供1亿元研究经费供研究人员申请使用。同时,天桥脑科学研究院(TCCI)也将免费开放存储服务器、算力等基础设施,以及包括侵入式电极、Smart EEG、眼动追踪、游戏内行为采集在内的系列创新数据采集技术。

 

 

图注:Gerwin Schalk教授代表研究院发布“MindX数据支持计划”

此外,基于学术界AI专家紧缺的现状,天桥脑科学研究院(TCCI)已在中国招募了50多名全职数据科学家、AI科学家,并计划在一年内拓展到200人。他们绝大多数具有博士学历,涵盖计算机视觉、自然语言处理、语音算法、知识图谱等主流方向,将无偿为科学家和研究项目提供定制化的数据服务和模型训练。

MindX数据支持计划已经开放申请,有意者可发送申请至mindx@cheninstitute.org

据天桥脑科学研究院(TCCI)中国负责人介绍,日前,创始人陈天桥在世界人工智能大会上宣布追加10亿元人民币支持“AI+脑科学”,收获了科学家和临床医生的积极反响,正在沟通需求的就有近百位。

不少研究人员提出,人工智能和人类智能结合的关键是数据,除了大脑数据,还包括大脑指挥下的全身数据以及行为、社会数据。然而,受到专业人才、技术工具和经费限制,科研人员和医生普遍面临数据流失、数据混乱、数据沉默三大痛点,比如有科研需求、有数据源的科学家缺乏经费和技术进行有效采集,而有数据的医生缺乏专业的AI人才进行管理和分析。天桥脑科学研究院(TCCI)顺应这一需求定制推出MindX数据支持计划,帮助相关研究领域突破数据瓶颈,为“AI+脑科学”的发展奠定良好基础

 

扫码下载申请表

 

关于TCCI

天桥脑科学研究院(Tianqiao and Chrissy Chen Institute,TCCI)是由陈天桥、雒芊芊夫妇私人出资10亿美元创建的,旨在聚焦AI+脑科学,支持、推进全球范围内脑科学研究,造福全人类,目前已经成为知名的支持人类脑科学研究的科研机构。

TCCI一期投入5亿元人民币支持中国的脑科学研究,与上海周良辅医学发展基金会合作成立上海陈天桥脑健康研究所(又名TCCI转化中心),致力于提升脑健康和脑疾病治疗研究和成果转化。后又与华山医院、上海市精神卫生中心等建立战略合作,设立了应用神经技术前沿实验室、人工智能与精神健康前沿实验室。在国际上,TCCI与加州理工学院合作成立TCCI加州理工研究院,设脑机接口、社交与决策神经科学、系统神经科学、分子与细胞神经科学、大脑成像、神经科学教育等多个中心,重点关注大脑基础研究。TCCI还在北美、亚洲、欧洲、大洋洲主办、资助了200多场高质量的学术会议。

 

 

 

 

 

28

2023-07

继两周前宣布在“AI+脑科学”领域追加10亿元投入后,天桥脑科学研究院(Tianqiao & Chrissy Chen Institute,TCCI )又将橄榄枝抛向高校学子。

7月18日,TCCI宣布启动“AI for Brain Science”全球高校巡回赛,首站落地上海同济大学。该站比赛为期两个月,围绕AI赋能脑科学创意赛、基于机器视觉的胶质细胞识别赛和脑机接口专业赛,面向同济大学本科、硕博在读学生开放。比赛设置30万元奖金池,优秀个人或团队还有机会前往TCCI在海内外举办的“AI+脑科学”夏校进修。

据介绍,后几站赛事已确定落户多所海内外知名高校,模式开放灵活,各承办高校围绕“AI+脑科学”主题,结合自身特色和优势资源自主设置赛题。该赛事持续面向全球范围内感兴趣的高校、学术组织、社团等开放合作。

 

 

该赛事得到了云计算上市企业“优刻得”和科技媒体“钛媒体”全程支持。首站由TCCI与同济大学合办,同济大学电子与信息工程学院承办,同济大学医学院、同济大学附属养志康复医院协办。在启动仪式上,著名科幻作家、中国作家协会科幻文学委员会副主任陈楸帆与同济大学电子与信息工程学院副教授齐鹏展开“大咖对谈”,共话科幻经典中的AI与大脑及其对现代科技的启示。

TCCI高校巡回赛负责人曹威介绍,围绕“AI+脑科学”战略,TCCI已经构建起了包括前沿实验室、会议、夏校、媒体、基石合作伙伴在内的布局。高校挑战赛作为“AI+脑科学”生态中的新成员,旨在充分调动青年学子的创新力量,走出跨领域人才培养的“最先一公里”。

同济大学电子与信息工程学院副院长周俊鹤介绍,该校是全国首批获得“人工智能”本科专业建设资格的高校。本站比赛基于机器视觉的胶质细胞识别赛,用AI研究小胶质细胞及其介导的神经炎症,寻找研究阿尔兹海默症发生发展的关键因素。脑机接口专业赛设置了脑机接口控制系统信号分析算法的任务,创意赛则旨在激发学生创新精神。

“以大模型为代表的新一代AI技术将深刻地推动学术创新和产业发展,包括脑科学在内的医学领域首当其冲,”优刻得董事长兼CEO季昕华说道,“云计算企业将为各领域的AI开发者提供稳定、安全、高性能的技术支持,加速AI云上创新。”钛媒体联合创始人刘湘明表示:“作为前沿技术的观察者和记录者,我们相信这次比赛将成为汇聚创新思维、加速科学研究的平台,并期待年轻的科研人才在AI的帮助下更踊跃地探索人工智能与脑科学的奥秘。”

 

关于TCCI

天桥脑科学研究院(Tianqiao and Chrissy Chen Institute,TCCI)是由陈天桥、雒芊芊夫妇私人出资10亿美元创建的,旨在聚焦AI+脑科学,支持、推进全球范围内脑科学研究,造福全人类,目前已经成为知名的支持人类脑科学研究的科研机构。

TCCI一期投入5亿元人民币支持中国的脑科学研究,与上海周良辅医学发展基金会合作成立上海陈天桥脑健康研究所(又名TCCI转化中心),致力于提升脑健康和脑疾病治疗研究和成果转化。后又与华山医院、上海市精神卫生中心等建立战略合作,设立了应用神经技术前沿实验室、人工智能与精神健康前沿实验室。在国际上,TCCI与加州理工学院合作成立TCCI加州理工研究院,设脑机接口、社交与决策神经科学、系统神经科学、分子与细胞神经科学、大脑成像、神经科学教育等多个中心,重点关注大脑基础研究。TCCI还在北美、亚洲、欧洲、大洋洲主办、资助了200多场高质量的学术会议。

 

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2023-07

 

“科幻小说描绘的数字生命令人向往,我相信,只有AI+脑科学,才能打造出真正的、有灵魂的数字生命。”在AI+脑科学领域持续布局的前互联网大佬陈天桥,再次投入约合10亿元人民币的经费,推动人类智慧和机器智慧的相互结合与促进。这份“大礼包”包括成立Mind X实验室,启动经费1亿美元;建设AI+睡眠梦境,AI+抗衰老等系列前沿实验室,每家启动经费5000万人民币,可持续投入上不封顶。

7月6日,在上海举行的世界人工智能大会(WAIC)“脑机智能 数字生命”主题论坛上,天桥脑科学研究院(Tianqiao & Chrissy Chen Institute, TCCI)应用神经技术前沿实验室主任Gerwin Schalk教授代表研究院宣布了上述计划。

 

01

Mind X实验室全球招募两名主任,

共享1亿美元

大脑和AI的工作原理是困扰科学界的两个“黑盒”。脑科学是人类目前最复杂、最困难的研究领域之一,而人工智能的运行也存在过程不透明、过程不可控等问题。

对此,TCCI宣布将建设升级版前沿实验室Mind X,向全球AI科学界、脑科学界发起招募,聘请两位顶尖科学家担任主任,共享1亿美元科研经费。按照Mind X实验室的构想,两位主任将分别来自神经科学界和AI科学界,带领团队紧密合作,一方面结合对人类大脑在学习、记忆、认知、情感等领域的深度研究,推动人工智能的进一步发展;另一方面运用新一代AI技术揭秘大脑本质。

 

02

围绕大众需求、数据、模型,

打造创新体系

如何将AI与脑科学研究深度融合?TCCI提出面向大众需求、数据收集与模型训练这三个关键环节,打造新型的研究范式,确保AI作在脑科学场景里真正帮助科学家实现突破性创新。

大众需求层面,TCCI瞄准精神健康、睡眠、神经退行性疾病等重点方向,于2020年和2021年相继设立了应用神经技术前沿实验室(华山医院)、人工智能与精神健康前沿实验室(上海市精神卫生中心)。目前,TCCI正积极寻求机构合作伙伴,筹建人工智能与睡眠梦境前沿实验室、人工智能与抗衰老前沿实验室,并为每个实验室提供5000万元人民币的启动经费。

数据层面,TCCI积极与医院开展合作,在保证安全合规的情况下提供数据清洗、标准化、分析等方面的资金支持和技术服务,同时开发新型的数据采集技术工具,为脑科学领域提供更丰富的动态临床数据。

据介绍,TCCI应用神经技术前沿实验室支持孵化的柔性侵入式电极性能处于国内领先水平,领先于马斯克的Neuralink进入临床试验并取得重大阶段性成果。在研的家用SMART EEG产品集合脑电、心率、血氧等关键数据,不仅将信号精度优化到了医疗级别,且引入音乐调控功能形成监测和干预的闭环互动。在眼动监测、游戏认知锻炼、VR游戏治疗认知障碍等领域也取得了重大成果。未来,实验室计划采集人体更多维度的数据和信号,为构建未来真正的“数字生命”做好准备。

模型训练层面,TCCI自今年5月在全球起招募计算机科学、人工智能、数学或相关领域的优秀人才,尤其是具有大语言模型、自然语言处理经验的专家,目前已经构建起一支30人规模的AI科学家团队,未来计划扩充至200名。

 

关于TCCI

天桥脑科学研究院(Tianqiao and Chrissy Chen Institute,TCCI)是由陈天桥、雒芊芊夫妇私人出资10亿美元创建的,旨在聚焦AI脑科学,支持、推进全球范围内脑科学研究,造福全人类,目前已经成为世界最知名和最大规模的支持人类脑科学研究的科研机构之一。

TCCI一期投入5亿元人民币支持中国的脑科学研究,与上海周良辅医学发展基金会合作成立上海陈天桥脑健康研究所(又名TCCI转化中心),致力于提升脑健康和脑疾病治疗研究和成果转化。后又与华山医院、上海市精神卫生中心等建立战略合作,设立了应用神经技术前沿实验室、人工智能与精神健康前沿实验室。在国际上,TCCI与加州理工学院合作成立TCCI加州理工研究院,设脑机接口、社交与决策神经科学、系统神经科学、分子与细胞神经科学、大脑成像、神经科学教育等多个中心,重点关注大脑基础研究。TCCI还在北美、亚洲、欧洲、大洋洲主办、资助了200多场高质量的学术会议。

 

06

2023-07