正如大规模标注图像数据库ImageNet曾彻底改变人工智能(AI)的发展轨迹,全球脑科学界正站在一个相似的转折点。近日,北京师范大学心理学部认知神经科学与学习国家重点实验室左西年教授在Science Bulletin发表前瞻立场文章“The BrainNet imperative: why global brain science needs its own ImageNet moment”,呼吁:国际社会应携手共建“脑网”(BrainNet)大规模、开放、标准化脑数据资源联合体,揭开大脑奥秘并催生受人脑启发的下一代人工智能。

一个领域的瓶颈:数据丰富,却洞察贫乏
当前,人类脑科学研究正陷入一种悖论:我们拥有迅速增长、前所未有的海量神经影像、遗传与行为数据,但对大脑整体工作原理的理解却仍支离破碎。论文指出:人类神经科学领域数据丰富却洞察贫乏。数据被孤立在各自的机构或联盟中,采集协议各异、访问受限,形成了一个个“数据孤岛”。这种碎片化严重阻碍了科学发现的可重复性,限制了统计效力——尤其是在研究罕见疾病或遗传变异时——并延缓了迈向统一脑功能理论的进程。从国际人脑功能连接组计划(FCP)、人类连接组计划(HCP)到英国生物银行(UKB)和中国人彩巢计划(CCNP),犹如一座座孤立的库房,未能连接成一个有机的整体城市化资源。
脑网的愿景:一个协同且联合化的全球脑
借鉴ImageNet的成功经验,论文提出的“脑网”并非一个单一、集中的数据库,而是一个遵循共同标准的、可互操作的联合化生态系统。其构想建立在四大核心支柱之上:
1. 全球规模与多样性:汇聚数十万个体全生命周期的多模态数据,涵盖人类遗传和环境多样性的全谱系。
2. 标准化与互操作性:数据遵循“可发现、可访问、可互操作、可重用”原则和统一预处理流程,实现跨队列的无缝分析与机器学习。
3. 设计即开放科学:在尊重隐私与伦理的前提下,倡导开放访问。通过联合化分析平台,实现“算法到数据”的隐私计算新模式,应对数据狭隘主义和访问限制挑战。
4. 脑启发AI的动态基准:“脑网”将为人工智能提供终极试验场。当前AI擅长狭窄任务,但缺乏人脑的鲁棒性、高能效和通用学习能力。“脑网”提供的复杂、多模态、密集采样的动态数据,将助力训练和验证真正的类脑和具身神经网络。
从数据到智能:清晰的技术路径
文章系统阐述了如何利用“脑网”数据桥接神经科学与AI,提出了具体技术路径:
●多尺度数据整合:约束AI模型,使其更具生物合理性和具身特征。
●以脑动力学为基准:评估AI模型的内部动态是否接近真实神经活动。
●从相关到因果:开发因果推断工具,识别潜在机制,发现生物标志(“脑网型”)。
●隐私保护的联邦学习:在不集中敏感数据前提下,利用分布式数据进行模型训练。
●行为到算法的翻译:通过神经行为同步数据,逆向推导驱动行为的计算原理。
●开源模型库:建立受脑组织启发的神经网络架构与仿真环境开源库。
全球合作的必然之路
构建“脑网”是一项宏大挑战,非一国一室所能完成,需要类似人类基因组计划或欧洲核子研究中心级别的国际协作。文章呼吁各国资助机构、顶尖研究机构和科学期刊共同认可并资助此倡议。期刊可通过将标准化数据共享作为发表条件来发挥关键作用。文中特别提到:中国科学数据银行发起的全球研究数据方舟倡议(GRDAI),其去中心化、韧性强的科学数据保存与共享基础设施理念,与“脑网”的愿景高度契合。在此原则之上所建立的中国人彩巢数据社区(CCNDC),正通过丰富数据与服务层面的研究维度,积极促进数据共享文化,为全球“脑网”倡议贡献中国力量。
深远影响:从精准脑健康到新一代AI
“脑网”的建成将产生深远影响。它将加速阿尔茨海默病、帕金森病、抑郁症等疾病的早期诊断生物标志物发现,推动神经精神疾病的精准医疗,并为基于脑计算原理的新一代AI奠定基础。如同ImageNet曾经滋养了AI创业生态,BrainNet将成为新一轮创新浪潮的开放基础平台,催生新的神经技术公司、临床诊断工具和高效能硬件产业。
“ImageNet的目标是‘看见’世界,而BrainNet的目标是‘理解’大脑”,左西年教授总结道,“它的终极成功,将不是由一个准确率分数来衡量,而是看它为医学、技术乃至我们的人类自我认知所带来的深刻变革。”
大脑是人类科学探索的终极前沿。现在,是我们共同探索的时候了。
论文信息:Zuo, X. N. The BrainNet imperative: why global brain science needs its own ImageNet moment. Science Bulletin (2026) . DOI: 10.1016/j.scib.2026.02.005 访问链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927326001519
相关倡议链接:全球研究数据方舟倡议 (GRDAI): https://www.scidb.cn/en 中国人彩巢数据社区 (CCNDC): https://ccndc.scidb.cn/en
资助项目:科技创新2030—“脑科学与类脑研究”重大项目(2021ZD0200500)。