2024「大腦獎」公布了！

今年，大腦獎頒給了計算和理論神經(jīng)科學(xué)的先驅(qū)：Larry Abbott 、Terry Sejnowksi、Haim Sompolinsky。

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獲獎理由是，他們?nèi)齻€人在計算和理論神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域做出了杰出的貢獻，并為我們理解支配大腦結(jié)構(gòu)、動力學(xué)以及認知和行為出現(xiàn)的原理做出了開創(chuàng)性的貢獻。

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大腦獎評選委員會主席Richard Morris教授解釋了今年獎項背后的原因：

如果沒有計算神經(jīng)科學(xué)和理論神經(jīng)科學(xué)的相伴發(fā)展，現(xiàn)代腦科學(xué)是不可想象的。這三位科學(xué)家應(yīng)用了來自物理學(xué)、數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)新穎而復(fù)雜的方法來研究大腦。他們?yōu)榉治霈F(xiàn)代實驗神經(jīng)科學(xué)家獲得的高度復(fù)雜的數(shù)據(jù)集，開發(fā)了重要工具。

三位獲獎?wù)哌€提出了一些概念框架，用于解大腦的一些最基本的過程，如學(xué)習(xí)、記憶、感知和大腦如何生成外部世界的地圖。他們還為神經(jīng)系統(tǒng)的幾種破壞性疾病，如癲癇、阿爾茨海默病和精神分裂癥，可能出現(xiàn)的問題提供了至關(guān)重要的新見解。此外，他們的科學(xué)成就為腦啟發(fā)人工智能的發(fā)展鋪平了道路，這是我們這個時代的新興和變革性技術(shù)之一。

LeCun表示，「看到這個領(lǐng)域得到廣泛認可真是太棒了，我想不出還有比他們更值得獲獎的群體了」。

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2024年大腦獎將頒發(fā)價值1000萬丹麥克朗（130萬歐元）獎金。

從物理學(xué)轉(zhuǎn)向神經(jīng)科學(xué)

Larry Abbott是一位由物理學(xué)家轉(zhuǎn)變而來的神經(jīng)科學(xué)家。

他利用數(shù)學(xué)建模來研究負責感覺、行動和行為的神經(jīng)回路。Abbott在Brandeis University獲得了博士學(xué)位，并在斯坦福線性加速器中心從事理論粒子物理學(xué)博士后研究。

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1989年，他轉(zhuǎn)行從事神經(jīng)科學(xué)研究，并于1993年加入生物系。

2005 年，他來到哥倫比亞大學(xué)，目前是哥倫比亞大學(xué)祖克曼心智、大腦和行為研究所的William Bloor理論神經(jīng)科學(xué)教授。

除了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和突觸動力學(xué)方面的理論研究外，Abbott還與眾多實驗同行合作，研究各種課題和系統(tǒng)，包括視覺、嗅覺、電傳感、運動控制、記憶和導(dǎo)航。

他與Eve Marder合作開發(fā)了動態(tài)鉗（dynamic clamp），這是一種實驗電生理學(xué)工具，他還與Peter Dayan合著了一本廣泛使用的理論神經(jīng)科學(xué)教科書。

他目前的工作包括基于連接體的果蠅神經(jīng)回路建模。

用計算模型揭開大腦到行為聯(lián)系

Terrence Sejnowski獲得了普林斯頓大學(xué)物理學(xué)博士學(xué)位。

他曾在普林斯頓大學(xué)和哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院從事博士后研究，1981年被任命為約翰霍普金斯大學(xué)生物物理系教師。

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他于1989年搬到拉荷亞，現(xiàn)任索爾克生物研究所Francis Crick教授和加州大學(xué)圣地亞哥分校神經(jīng)生物學(xué)特聘教授。

Terrence Sejnowski還是Howard Hughes Medical Institute的研究員（1991-2017年）。

他是美國國家科學(xué)院、美國國家工程院、美國國家醫(yī)學(xué)院、美國國家發(fā)明家學(xué)院以及美國藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院的成員。

Sejnowski博士在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和計算神經(jīng)科學(xué)方面的研究具有開創(chuàng)性。他的研究旨在了解大腦的計算資源，并利用計算模型建立從大腦到行為的聯(lián)系原理。

為了實現(xiàn)這一目標，他在從生物物理到系統(tǒng)層面的多個研究層次上采用了理論和實驗方法。

他探索的核心問題包括：突觸強度如何調(diào)節(jié)、樹突如何整合神經(jīng)元中的突觸信號、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)如何產(chǎn)生動態(tài)活動模式、感覺信息如何在大腦皮層中表現(xiàn)、記憶表征如何在睡眠中形成和鞏固，以及分布式感覺運動系統(tǒng)如何協(xié)調(diào)。

他的實驗室開發(fā)了用于盲源分離的獨立分量分析法（ICA），該方法被普遍用于分析頭皮腦電圖和功能磁共振成像（fMRI）的大腦成像。

Sejnowski還是20世紀80年代開發(fā)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法的先驅(qū)，他與Geoffrey Hinton一起發(fā)明了波爾茲曼機；這是多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的第一種學(xué)習(xí)算法，為深度學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。

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他還是NeurIPS基金會主席，該基金會組織了規(guī)模最大的人工智能會議，他也是近年來神經(jīng)科學(xué)與人工智能融合領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物。

幾何法研究神級網(wǎng)絡(luò)，為AI智能開辟路徑

Haim Sompolinsky在以色列Bar-Ilan University獲得物理學(xué)博士學(xué)位。

目前，他在以色列希伯來大學(xué)擔任物理學(xué)和神經(jīng)科學(xué)教授（名譽教授），在美國哈佛大學(xué)擔任分子和細胞生物學(xué)及物理學(xué)教授（駐校教授）。

Haim Sompolinsky領(lǐng)導(dǎo)的實驗室采用統(tǒng)計物理學(xué)方法，研究復(fù)雜神經(jīng)元回路的突發(fā)動力學(xué)和集體行為，以及它們與學(xué)習(xí)、記憶、感知和認知等關(guān)鍵大腦功能的關(guān)系。

他的理論預(yù)測得到了對蒼蠅和嚙齒動物導(dǎo)航回路研究的實驗支持。

他的研究闡明了神經(jīng)元興奮和抑制之間的動態(tài)平衡如何導(dǎo)致混亂，但穩(wěn)定的大腦活動模式。

這影響了我們對神經(jīng)元活動可變性的起源、神經(jīng)元動態(tài)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)機制以及神經(jīng)系統(tǒng)疾病中興奮-抑制平衡破壞的影響的理解。

最近，Sompolinsky開發(fā)了幾何方法，為研究人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和大腦回路中的視覺和語言信息處理提供了原則性方法。

這項工作揭示了這兩個系統(tǒng)之間驚人的相似之處，為研究自然和人工系統(tǒng)中的智能開辟了一條新途徑。

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1000億神經(jīng)元，萬億突觸大腦探索

人腦由大約1000億個神經(jīng)元組成，這些神經(jīng)元通過數(shù)萬億個突觸連接在一起。

大腦的每項功能都依賴于，通過這些令人震驚的復(fù)雜神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的信息流。

神經(jīng)科學(xué)的一個基本目標是了解這些網(wǎng)絡(luò)是如何連接在一起的，以及其中的神經(jīng)活動模式如何引發(fā)認知和行為。

大腦的絕對復(fù)雜性意味著理解它的語言需要理論和計算方法。

理論和計算神經(jīng)科學(xué)使用數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)、理論分析和大腦的抽象來理解支配大腦結(jié)構(gòu)的原理。

以及如何處理信息，如何產(chǎn)生行為，產(chǎn)生認知能力，如感知、想象、智力、知識的形成、記憶、解決問題、決策和產(chǎn)生語言。

該領(lǐng)域為人工智能的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)——這是現(xiàn)代科學(xué)中最具革命性的發(fā)展之一。

關(guān)于「大腦獎」

大腦獎是世界上最大的神經(jīng)科學(xué)研究獎，由倫德貝克基金會（Lundbeck Foundation）每年頒發(fā)。

大腦獎表彰了從基礎(chǔ)神經(jīng)科學(xué)到應(yīng)用臨床研究等腦研究領(lǐng)域，極具原創(chuàng)性和影響力的進展。

大腦獎的獲得者不分國籍、不分區(qū)域。2011年首次頒發(fā)獎項。在丹麥首都哥本哈根舉行的頒獎儀式上，丹麥國王弗雷德里克殿下為大腦獎獲得者頒獎。

參考資料：https://lundbeckfonden.com/the-brain-prize/computational-theoretical-neuroscience-2024