去年7月，一名運(yùn)動功能障礙患者在大腦皮層頂部植入腦虎科技設(shè)計(jì)的256通道柔性腦機(jī)接口。經(jīng)過兩周訓(xùn)練，患者可通過意念操作社交媒體應(yīng)用并控制智能輪椅；同年12月，一名語言功能障礙患者植入同款設(shè)備，經(jīng)過訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)了普通話交流，速度達(dá)每分鐘50字（約為普通人語速的三分之一），延時小于100毫秒。

這兩個案例是國際上首次實(shí)現(xiàn)漢語普通話的實(shí)時解碼，填補(bǔ)了國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的空白。

人腦，一個復(fù)雜且精密的系統(tǒng)，蘊(yùn)藏著智能運(yùn)作的終極密碼，也是諸多科學(xué)家探索數(shù)字孿生腦與類腦智能的核心原型。

孿生腦和類腦智能有什么區(qū)別？目前的研究進(jìn)展如何？孿生腦和類腦智能對人類的意義何在？有哪些應(yīng)用場景？在2025年世界人工智能大會（WAIC 2025）上，一場關(guān)于腦科學(xué)的思辨會就此展開，來自中國科學(xué)院、復(fù)旦大學(xué)、浙江大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)的專家就這些議題展開探討，展示了一幅充滿無限可能的腦科學(xué)研究未來藍(lán)圖。

對于人類而言，這不僅意味著腦疾病診療可能迎來“數(shù)字實(shí)驗(yàn)”與精準(zhǔn)干預(yù)的新范式，如通過孿生腦模擬病理狀態(tài)優(yōu)化治療方案，也預(yù)示著類腦智能將以更高效、更貼近生物智慧的方式服務(wù)于生活的方方面面。

孿生大腦，將“大腦”分成50萬份

人腦雖然只有三斤重，能耗僅相當(dāng)于超級計(jì)算機(jī)的數(shù)萬分之一，卻由860億個神經(jīng)元組成，每個神經(jīng)元又連接著另外1000多個神經(jīng)元，稱得上是最復(fù)雜和神秘的神經(jīng)系統(tǒng)。

“如果我不能創(chuàng)造它，我就不能理解它?！边@是美國著名物理學(xué)家理查德·費(fèi)曼的一句名言，放在腦科學(xué)研究領(lǐng)域同樣適用。

歷經(jīng)7年攻關(guān)，復(fù)旦大學(xué)特聘教授、博士生導(dǎo)師，信息通訊專家鄭奇寶所在的研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一個全人腦尺度大腦模擬平臺數(shù)字孿生腦（DTB，Digital Twin Brain）。

數(shù)字孿生腦能夠幫助研究人員理解信息在大腦中傳播和處理的過程，在鄭奇寶看來，數(shù)字孿生腦的本質(zhì)就是模擬人的大腦，主要是為了促進(jìn)人工智能的發(fā)展和提升腦疾病診療水平。

一個數(shù)字孿生腦是如何形成的？

鄭奇寶介紹，先用可收集的最精細(xì)的大腦影像數(shù)據(jù)，建立一個介觀尺度的大腦模型。所謂介觀尺度，就是把大腦影像分成23000塊，每塊大概是邊長為3毫米的立方體。然后利用核磁共振技術(shù)獲取的腦影像數(shù)據(jù)，把這些“小塊”之間的連接弄清楚。

光有這些數(shù)據(jù)還不夠，每個立方體里有幾十萬甚至上百萬個神經(jīng)元，它們之間的細(xì)微連接和連接強(qiáng)度，以現(xiàn)在的技術(shù)水平還很難實(shí)現(xiàn)完整獲取，所以研究團(tuán)隊(duì)又通過數(shù)學(xué)里的數(shù)據(jù)同化方法，在一定程度上解決了這個問題，推動數(shù)字孿生腦的構(gòu)建。

此前，團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了視覺實(shí)驗(yàn)和聽覺實(shí)驗(yàn)，數(shù)字孿生腦與人類大腦活動的皮爾遜系數(shù)(該系數(shù)用于量化數(shù)字孿生腦與人類大腦活動之間的相似性，數(shù)值越高，說明兩者的活動模式越接近)達(dá)0.63，聽覺實(shí)驗(yàn)達(dá)0.57。這意味著，數(shù)字孿生腦的活動模式與人類大腦存在較高的相似性，其對視覺和聽覺信息的處理反應(yīng)已在一定程度上貼近真實(shí)大腦的活動狀態(tài)。

鄭奇寶透露，團(tuán)隊(duì)已啟動“3.0 版本”研發(fā)，計(jì)劃把大腦影像的切割精度提高到1毫米?！爸胺殖傻?3000塊可能會變成50多萬塊，分得更細(xì)，模擬在認(rèn)知表現(xiàn)上也會更好。另一方面是完善動力學(xué)機(jī)制，目前的模擬雖然有顯著的大腦功能，比如把一張圖片輸入大腦的視覺皮層，能得到和生物大腦類似的時間序列，但不給刺激，這個數(shù)字大腦就是‘死’的。”鄭奇寶說，如果某天能讓整個大腦通過身體反饋，再結(jié)合視覺、聽覺、觸覺等感知世界，那才是真正完整的數(shù)字孿生腦。

類腦研究，像人腦一樣低功耗高智能

想象一下，當(dāng)你對計(jì)算機(jī)說出“有點(diǎn)冷”時，它能明白你想開暖氣；而當(dāng)你朝它噴灑殺蟲劑時，它能反饋“有毒氣體”，這就是計(jì)算機(jī)具備類似人腦的“思考能力”。

如果數(shù)字孿生腦追求的是“像腦”，那么類腦智能更關(guān)注“用腦的智慧”。但是，當(dāng)前人工智能系統(tǒng)普遍面臨能耗過高的問題，動輒需要成千上萬塊GPU支撐運(yùn)行，而生物腦僅用低能耗就能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的認(rèn)知功能，這種巨大差距正是類腦智能需要突破的關(guān)鍵方向。

自2012年起，浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院教授、腦機(jī)智能全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任潘綱帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)致力于類腦計(jì)算機(jī)研究，先后研發(fā)出達(dá)爾文一代、二代類腦芯片，2023年進(jìn)一步研制成功國際上單芯片神經(jīng)元規(guī)模最大的達(dá)爾文三代類腦芯片。

在他看來，生物腦的部分機(jī)制可能并非智能核心，例如大腦中90%的能耗用于靜息態(tài)活動，若完全復(fù)刻反而會增加系統(tǒng)冗余。類腦智能的關(guān)鍵在于提煉生物腦的高效特性，如稀疏連接、動態(tài)激活等，而非機(jī)械模仿，“就像人類大腦在處理信息時，只有少數(shù)神經(jīng)元會被激活，這種‘按需工作’的稀疏模式既保證了效率又降低了能耗，類腦智能就要借鑒這種思路，跳出對生物腦細(xì)節(jié)的盲目復(fù)制，專注于提取那些真正支撐智能的核心機(jī)制，讓人工智能系統(tǒng)在能耗和性能上實(shí)現(xiàn)更優(yōu)平衡?！?/p>

做大規(guī)模模擬要集中大量計(jì)算資源，也未必能產(chǎn)生最好的效果。但生物進(jìn)化卻很神奇，生物腦能耗特別低，能力卻很強(qiáng)。這讓人思考是不是要改變現(xiàn)有的計(jì)算方式，有沒有更高效的計(jì)算體系。

中國科學(xué)院自動化研究所，國家杰出青年基金會獲得者李國奇也認(rèn)為，類腦智能需要吸收大腦在結(jié)構(gòu)和功能上的特點(diǎn)，構(gòu)建更高效的模型，但也不是大腦所有東西都能用得上。

“生物腦的神經(jīng)元具有多樣性和動力學(xué)特性，而現(xiàn)有大模型的計(jì)算單元卻高度同質(zhì)化?！崩顕鎴F(tuán)隊(duì)正嘗試設(shè)計(jì)具有“脈沖通信”特性的網(wǎng)絡(luò)，僅讓一小部分神經(jīng)元處于激活狀態(tài)，大幅降低能耗。

既要“模擬活大腦”，還要在“交互中進(jìn)化”

目前，跨物種腦研究正在成為腦科學(xué)研究的重要突破口，不同生物腦的機(jī)制探索為智能模型提供更豐富的“進(jìn)化參考”。雖然低等生物的腦結(jié)構(gòu)相對簡單，但其神經(jīng)環(huán)路機(jī)制可為人類腦模型提供“簡化版參考”，比如斑馬魚的推理能力、蛇對自身身體的認(rèn)知，都隱藏著智能的基礎(chǔ)邏輯。

“真正的具身智能不應(yīng)止步于動作控制，而是要像生物一樣，通過身體感知與環(huán)境互動，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自身的動態(tài)重構(gòu)?！编嵠鎸殘F(tuán)隊(duì)已啟動斑馬魚數(shù)字孿生腦研究。

無論是數(shù)字孿生腦還是類腦智能，說到底，其最終目的都是幫助人類更深入地理解大腦的奧秘，同時推動人工智能技術(shù)突破現(xiàn)有瓶頸，更好地服務(wù)于醫(yī)療、科研等領(lǐng)域。

鄭奇寶表示，數(shù)字孿生腦已展現(xiàn)出精準(zhǔn)醫(yī)療潛力。比如針對帕金森病患者，其團(tuán)隊(duì)通過輸入患者數(shù)據(jù)，模擬出其基底核（大腦深部的一組灰質(zhì)核團(tuán)）特有的病理貝塔波（大腦神經(jīng)元活動產(chǎn)生的一種腦電波），這是一種異常的腦電波，進(jìn)而在數(shù)字空間中測試深部腦刺激等治療方案，為臨床精準(zhǔn)干預(yù)提供靶點(diǎn)參考?！斑@相當(dāng)于為腦疾病治療打造‘?dāng)?shù)字實(shí)驗(yàn)室’，能大幅降低臨床試錯成本，也能更有針對性地進(jìn)行治療。”鄭奇寶說。

在與會專家看來，數(shù)字孿生腦被視為連接生物智能與人工智能的橋梁，下一步目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)“活的模擬”，讓數(shù)字孿生腦擺脫對外部刺激的依賴，具備自主思考能力，而類腦智能的發(fā)展，則更強(qiáng)調(diào)與環(huán)境的“交互進(jìn)化”。

春秋戰(zhàn)國時期，銅器演變?yōu)殍F器，工具的革新推動了農(nóng)業(yè)、手工業(yè)的飛躍發(fā)展?！艾F(xiàn)在，腦科學(xué)的發(fā)展還處在類似春秋戰(zhàn)國階段，也會帶來社會的巨大進(jìn)步，將重塑我們認(rèn)識世界和自身的方式?！崩顕嬲f。

本文來自微信公眾號“IT時報”（ID：vittimes），作者：潘少穎，編輯：郝俊慧 孫妍，36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。

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