作為重要的前沿技術領域，腦科學和類腦智能領域研究成為全球近年來科學研究的新方向。加強腦科學研究，一方面對腦疾病的診斷治療將有關鍵性貢獻；另一方面，對人腦認知神經機制的理解可能為新一代人工智能算法和器件的研發帶來新熱點，為信息智能領域的產業升級帶來顛覆性的變革突破。

01核心研究方向

腦科學主要有三大研究方向:

（1）腦圖譜技術：以腦認知原理（認識腦）為主體，闡述腦功能神經環路的構筑和運行原理，繪制人腦宏觀神經網絡、模式動物微觀神經網絡的結構性和功能性全景式圖譜。

（2）腦診斷技術：促進智力發展、防治腦疾病和創傷（保護腦），圍繞高發病率重大腦疾病的機理研究，揭示相關的遺傳基礎、信號途徑和治療新靶點，實現腦重大疾病的早期診斷和干預。

（3）類腦智能技術：發展類腦計算理論，研發類腦智能系統（模仿腦）。基于對腦認知功能的網絡結構和工作原理的理解，研究具有更高智能的機器和信息處理技術。

02各國布局與支持重點

近十年來，腦計劃上升為有關國家的科技戰略重點或力推的核心科技發展領域，世界各國普遍重視腦科學研究，相關科技規劃集中推出，西雅圖艾倫腦科學研究所、谷歌公司等一大批研究機構和企業紛紛加入這一快速興起的領域。總體而言，圍繞腦科學的國際競爭日趨激烈。

表1： 國際腦科學相關規劃計劃及關注領域舉例

我國的腦計劃于2016年正式啟動，被稱為“中國腦計劃”（CBP），即腦科學和類腦研究，旨在探索大腦秘密、攻克大腦疾病和開展類腦研究等。圍繞腦與認知、腦機智能和腦的健康3個核心問題，統籌安排腦科學的基礎研究、轉化應用和相關產業發展，形成“一體兩翼”布局。主要解決大腦三個層面的認知問題：大腦對外界環境的感官認知、人類及靈長類動物自我意識的認知和對語言的認知。2021年在“十四五”規劃綱要中明確提出瞄準生命健康、腦科學等領域實施一批具有前瞻性、戰略性的國家重大科技項目。

03國內技術創新代表機構

近五年，全球公開發表的腦科學領域論文總量超45萬篇，申請的專利總量近2萬份，其中美國以15萬篇科研論文和8000余份專利申請量位居全球首位。我國與發達國家相比，在論文發表和專利申請方面有較大的差距，僅從國內的發明專利和國內發表的研究論文情況來看，從2012年-2022年Q1（截止至2022年3月底）的近十年間，我國腦科學領域共有24件有效專利（其中發明專利13件）獲授權及37件專利（發明專利）在申請審查中，以及912篇研究論文發表。通過統計我國腦科學領域發明專利授權和申請數量，發現近三年技術發展呈增長態勢，在研究論文方面，2018年達峰值，近幾年呈下降趨勢。

圖1：2011-2022年我國腦科學有效專利及論文發表趨勢

我國在腦科學主要研究機構已經形成了幾大主體，以腦科學和類腦研究中心（北京、上海）、教育部前沿學科中心（復旦大學、浙江大學等）和高校研究院所組成的研究機構（如高校共建的麥戈文腦科學研究院等）為主力軍，其余各地著名高校在專利和論文產出方面也發揮著重要作用。

表2： 我國腦科學主要研究機構

時間截止至2022年3月底

04國內重點發展區域

我國各地區也紛紛制定相關扶持計劃。上海市已將腦科學與人工智能列為市重大科技項目，同時成立了“腦科學協同創新中心”，推進腦科學研究和轉化應用；北京市也啟動了“腦科學研究”專項，重點布局“腦認知與腦醫學”和“腦認知與類腦計算”兩個任務。許多高校和科研機構在腦科學領域都有實際舉措，發力最為突出的是北京、上海、深圳和成都等城市，天津、湖北、浙江、重慶、廈門等省市也在陸續啟動區域腦科學計劃，加快腦科學創新中心建設。

表2： 我國部分地區腦科學主要布局情況

排名不分先后

05產業發展方向和代表企業

學科交叉已經逐漸成為科技創新的源泉。腦科學與物理學、工程學、材料學和人工智能等學科和技術的深度交叉融合，為產業發展帶來了更多機遇，相關產品和技術也應運而生。總體來看，腦科學技術大致有三個產業發展方向：監測與檢測（神經監測與成像等）、治療與調節（神經精神類疾病藥物研發、神經調節、神經 反饋、認知評估與增強等）、控制與模擬（神經操控、神經假體與模擬、腦機接口、類腦計算等）。

圖2： 腦科學產業發展重點方向和部分國內外代表企業

參考文獻：

[1]面向未來的中國科學院腦科學與類腦智能研究[J].王力為，許麗，徐萍，于漢超，孔明輝，沈毅，張永清.中國科學院院刊,2016:747-750.

[2]神經科學與類腦人工智能發展：新進展、新趨勢[J]. 張學博,阮梅花,袁天蔚等.生命科學，2020,32(10):993-1013.

[3]2021全球腦科學發展報告，中國電子學會.