人工智能可否探索人腦的奧秘？一直以來，人工智能主要扮演用機器來模仿和執(zhí)行人腦的某些智力功能的角色，業(yè)界普遍認為人工智能的遠期目標是用自動機模仿人類的思維活動和智力功能。

的確如此，21世紀是腦科學時代，人類越來越對自身的大腦產生濃厚興趣，相關科學研究的進步也一再豐富著大眾對于腦科學的認知。與此同時，腦科學與教育實踐相關性的研究也成為國際組織以及各國政府普遍關注的重要課題。如何借助腦科學研究成果促進兒童青少年腦智的提升。如何通過搭建腦科學、認知科學和教育學習三個領域之間溝通交流的橋梁，更好地引領和促進廣大兒童青少年的學習與發(fā)展，既是當前公共衛(wèi)生健康和教育發(fā)展領域的工作核心，也對于國家可持續(xù)發(fā)展具有重大戰(zhàn)略意義。

7月14日，中國兒童青少年腦智研究全國聯盟全國協作研究進展交流會在北京師范大學召開?？拼笥嶏w攜手其他聯盟單位重磅發(fā)布“訊飛教育腦計劃”，聚焦腦智科學前沿，分享年度研究成果，研討未來重點工作，以更好地服務國家基礎教育重大需求。

據悉，“中國兒童青少年腦智研究全國聯盟”成立于2017年9月，由北京師范大學牽頭，北京大學、清華大學、中國科學院自動化所、心理研究所、深圳市神經科學研究院、科大訊飛等20余家高校、科研機構和企業(yè)代表、心理學與腦科學學術帶頭人共同參與，聯合攻關，以科學理解兒童青少年腦智發(fā)育規(guī)律，提升腦智發(fā)育水平，防治學習困難、情緒行為問題等腦智發(fā)育問題。

“訊飛教育腦計劃”到底是什么？

科大訊飛聯合北京師范大學等聯盟其他成員單位，發(fā)起了“訊飛教育腦計劃”，該計劃聚焦研究兒童青少年腦與心智發(fā)育和提升的新機制與新機理，探索個體學習與課堂教學的新方法與新形式。

中國兒童青少年腦智研究全國聯盟牽頭單位北京師范大學校長董奇教授說，“人的發(fā)展是腦不斷構建的過程，因此遵循客觀的教育規(guī)律就必須研究清楚兒童青少年的腦智發(fā)育與提升規(guī)律，以使教育符合人才成長規(guī)律、促進人的全面發(fā)展?？茖W的教育必須理解腦、適應腦、促進腦。

科大訊飛董事長、總裁劉慶峰博士說，“訊飛教育腦計劃”依托中國兒童青少年腦智研究全國聯盟，積極面向國家基礎教育重大需求和腦智科學研究前沿，以高科技企業(yè)的核心智能技術推動兒童腦智發(fā)育規(guī)律的創(chuàng)新研究，并圍繞學習者精準測評-分型-學習資源適配等教育應用的關鍵問題，協同開展教育應用轉化，真正幫助教育管理者高效決策、教師減負增效和學生個性化學習，把教學相長、精準教學、因材施教落到實處。

“訊飛教育腦計劃”著力圍繞“一個平臺、兩條主線，N項應用”，與腦智研究全國聯盟其他成員單位密切合作，努力為聯盟其他成員單位的基礎和教育應用研究提供強有力的技術支撐，最終為提高兒童青少年腦智發(fā)育水平、推進基礎教育的質量與公平提供關鍵技術、資源和大規(guī)模應用范式。

一個平臺是指為兒童青少年腦智研究全國聯盟研究單位提供大規(guī)模協作研究的智能平臺，在此平臺上訊飛將向聯盟成員研究單位提供采集、存儲、計算以及分析等資源，聯盟各成員單位將可以利用訊飛的資源便捷地開展基礎及應用研究，創(chuàng)新協作研究模式。

兩條主線是指聯盟成員單位開展的基礎研究與應用研究兩條主線，基礎研究主要圍繞兒童青少年的腦發(fā)育、認知與學習以及情緒與行為調控等領域開展，并著力發(fā)展學習困難、情緒行為問題發(fā)展評價、診斷和干預等應用技術，通過智能技術，實現大范圍應用，推進教育質量與公平。

N項應用則是以產品或應用場景為導向的實用技術，訊飛與全國聯盟其他各成員單位密切合作，分階段實施。第一個階段主要研究感知腦、計算腦、語言腦、音樂腦、運動腦、情緒腦、道德腦和社會腦，面向正常兒童青少年群體研究支撐應用與兒童多元智能特征刻畫、分型與預測應用。第二個階段是以研究學習困難腦、情緒行為問題腦為主的障礙識別、干預應用與有特殊發(fā)展需求的兒童關懷應用。第三個階段是以全面和諧發(fā)展的腦及身心健康應用為目標，探究“德、智、體、美、勞”全面發(fā)展、促進身心和諧的教與學的腦科學基礎，形成科學的全面的人才培養(yǎng)方案建議。

為推動“訊飛教育腦計劃”的實施，科大訊飛將在未來十年內出資20億元，用于開展關于兒童青少年腦智活動規(guī)律方面的研究，以及建立多模態(tài)數據管理中心，協助存儲、清理、應用人工智能挖掘兒童青少年腦智發(fā)育多模態(tài)、多維度數據，培訓數千名應用型教育腦科學人才。借助作為國家四大人工智能開放平臺之一的訊飛開放平臺的技術優(yōu)勢，訊飛將向聯盟其他成員單位按需開放大數據系統、云計算系統以及深度學習系統。

中國兒童青少年腦智研究全國聯盟最新工作進展

值得一提的是，聯盟成立一年來在兒童青少年腦發(fā)育與智力發(fā)展研究方面取得了顯著進展和階段性成果。

1.搭建大數據平臺，初步建成中國兒童青少年腦發(fā)育軌跡多維度“數據銀行”，繪制多模態(tài)標準腦模版和腦分區(qū)圖譜。

為了在全國范圍內開展大規(guī)模的數據采集，聯盟確定了標準化的數據采集和質控流程?；诳拼笥嶏w的人工智能開放平臺和云平臺，搭建了數據采集、分析、管理的統一平臺，實現了標準化的在線數據采集、存儲、分析和管理。

聯盟團隊初步揭示了兒童青少年發(fā)育過程的一系列變化規(guī)律，構建了精細年齡分段下的學齡兒童腦發(fā)育結構和功能圖譜，腦灰質、白質和腦脊液概率圖譜，以及以1歲為年齡間隔的各個精細年齡分段下的動態(tài)腦結構模板。這些工作是腦發(fā)育研究的基礎。

聯盟成員單位北京師范大學、北京大學等團隊密切合作在北京開展了兒童腦發(fā)育與學校適應的追蹤項目，中國科學院心理研究所、西南大學等合作在重慶開展了多個年齡組兒童青少年腦發(fā)育的追蹤，深圳神經科學研究院、深圳大學、華南師大、遼寧師大等團隊已開始在不同地區(qū)開展兒童青少年各年齡段的心理行為與腦影像樣本積累。這些工作將推動中國兒童腦發(fā)育常模參照標準建立，推動多模態(tài)人腦連接組學研究的標準化，為全國隊列研究的開展奠定了良好的基礎。北京師范大學賀永教授研發(fā)的具有自主知識產權的多模態(tài)腦影像、人腦連接組計算和可視化軟件，已被哈佛、牛津、劍橋大學等800多個國內外研究機構使用。這些工作為大規(guī)模、多中心數據采集奠定了堅實的基礎，為教育神經科學應用的落地提供了強大支撐。

2.早發(fā)現、早干預，建立兒童學習腦預警指標，透視兒童語言與數學大腦網絡的秘密。

應用機器學習技術，聯盟團隊構建了基于腦白質的識別模型，實現了對閱讀障礙兒童個體的高精度自動判別，僅通過掃描大腦的腦白質，就可能有效預測孩子是否具有閱讀障礙。聯盟團隊發(fā)現，障礙兒童閱讀的相關腦區(qū)激活不足、白質纖維存在異常、皮層厚度和表面積也有別于正常兒童。深圳大學神經科學研究院譚力海教授提出了大腦語言功能區(qū)文化特異性理論，由于表意文字與表音語言的可能差異，應研究適合中國兒童閱讀腦網絡發(fā)育規(guī)律的識別和促進工具。

聯盟團隊通過研究揭示，語言與數學學習也有著密不可分的關系。數學學習除了涉及到視覺空間網絡之外，還運用了大腦的語言網絡。數學概念和原理的學習、數學問題的解決等離不開大腦的語義網絡，而多位數的計算等則可能與大腦的語音網絡密不可分。

腦智聯盟在語言和數學學習領域開展的一系列研究，架起了腦科學與基礎教育教學之間的橋梁。面向未來，聯盟團隊成員單位北京師范大學、華南師范大學、中國科學院心理研究所和深圳大學神經科學研究院等單位正結合大腦掃描、行為分析、“基因植入”的模式動物等國際最新技術，試圖從更廣闊的層面探討語言的起源、數學學習的本質、語言與數學學習障礙的預防診斷和干預等問題。

3.關注個體社會化健康發(fā)展，揭示兒童情緒神經網絡發(fā)育敏感階段。

聯盟團隊探尋到兒童青少年腦發(fā)育與情緒認知發(fā)展的重要關聯模式，發(fā)現兒童期情緒相關神經網絡正處于高度可塑性和易感性并存的關鍵發(fā)育階段。而最新一項研究發(fā)現，大腦對負面情緒信息的記憶經過睡眠固化后，會變得更加難于“被駕馭和抑制”。這項成果揭示了“隔夜愁更愁”現象背后的神經機制，為家庭和學校心理健康教育等提供了新啟示。

聯盟團隊最新的腦電研究揭示，以憤怒面孔為代表的負性評價信息會破壞個體的自我面孔加工優(yōu)勢；但自尊可以緩沖潛在社會評價威脅對自我面孔加工優(yōu)勢的抑制。這表明提升兒童的自尊水平可能幫助其有效應對社會評價威脅，從而保持心理健康。聯盟團隊關于兒童自我概念、親社會行為等研究結果同樣值得家長和老師深思，對于指導兒童建立社交網絡、適應社會環(huán)境等具有重要意義。

4.先天還是后天？揭示基因與環(huán)境對兒童腦智發(fā)育的交互作用。

大腦和心理發(fā)育同時受到先天遺傳因素和后天環(huán)境因素的影響，只有理解基因和環(huán)境的交互作用，才能將科學研究有效應用于教育實踐。因此，聯盟團隊重點關注認知、情緒、人格等心理學特質，著重研究心理發(fā)育和腦發(fā)育的基因基礎。通過研究分別發(fā)現了工作記憶、執(zhí)行功能、智力、語言學習、情緒、人格等方面的關聯基因。

聯盟團隊研究了基因、腦、行為、環(huán)境之間復雜的相互關系，發(fā)現了基因對海馬和工作記憶關系的調節(jié)作用，腦在基因和人格之間、基因和語言能力之間的中介作用，環(huán)境因素和基因對決策行為的交互作用。下一步，聯盟計劃通過全基因組-全環(huán)境組的研究，詳細刻畫影響兒童發(fā)展和教育的遺傳和環(huán)境因素及其復雜的相互作用，從而為個性化教育提供科學的指導。

5.監(jiān)測兒童腦智發(fā)育，促進關鍵腦網絡發(fā)育，科學訓練助推腦智提升

以往兒童的腦智發(fā)育研究往往采用橫斷研究和小規(guī)?？v向研究，但每個孩子在不同認知能力的發(fā)展水平上有著巨大的個體差異。聯盟團隊將在全國盡快啟動對我國上萬名兒童腦智發(fā)育及提升機制的“長期追蹤”，預期建立個性化的兒童腦認知發(fā)展測評、監(jiān)控、干預體系，準確檢測每個孩子的多種認知能力發(fā)展和腦發(fā)育水平，真正實現因材施教。

核心認知能力是預測中小學生學業(yè)成就的重要指標，全方位提升核心認知能力可以促進兒童青少年學業(yè)成就可持續(xù)的發(fā)展。聯盟成員單位北京師范大學薛貴團隊十年來在兒童認知發(fā)育領域積累了豐富經驗，研發(fā)了帶有腦電反饋的計算機化自適應認知訓練，這種通過腦電生物反饋訓練提高注意力的方案已經開始獲得應用。同時腦智聯盟成員單位北京師范大學秦紹正、遼寧師范大學楊麗珠等團隊針對各種情緒、行為問題和健全人格培養(yǎng)等，開發(fā)了個體和團體培訓，針對不同維度的腦智訓練也正在研發(fā)中，以全面促進兒童身心健康發(fā)展。

中國兒童青少年腦智研究全國聯盟未來工作計劃

與會代表對于各聯盟單位取得的階段性成果給予了充分肯定，對前期工作中積累的經驗和存在的問題進行了深度討論，并提出了下一步重點工作計劃。

第一，啟動前瞻性學齡兒童腦智發(fā)育追蹤隊列。

建立具有全國代表性，體現群體多樣性的全國學齡兒童腦智發(fā)育追蹤隊列，采用多中心協作方式，對全國范圍內上萬學齡兒童進行行為－腦－基因和環(huán)境數據的采集與追蹤。

第二，設立多中心腦影像數據采集標準與質控方案。

為保證數據質量，并為后續(xù)追蹤隊列提供關鍵技術，聯盟成員單位北京大學高家紅團隊將會同北師大、華南師大、中科院心理所、西南大學等建立多中心數據收集和管理的參數、標準、質量控制和處理支持體系，在全國協作研究中使用。這對于多中心采集的影像大數據的融合和共享，保證數據質量和可靠性具有保障作用。聯盟將制定嚴格的成像儀器質量監(jiān)控流程，統一數據采集規(guī)范和標準。

第三，加強數據平臺建設，構建全國兒童青少年腦智發(fā)育公共服務平臺。

整合腦智發(fā)育測評系統、學習困難（含情緒行為問題）預警分型系統、腦智提升干預系統。在科大訊飛研究院提供的人工智能、大數據和云計算平臺上，未來將努力建立基于家庭、學校、醫(yī)院等專業(yè)機構的腦智開發(fā)示范平臺，為最終實現腦智提升技術的大規(guī)模應用奠定基礎。

在現代科學技術的推動下，全世界科學家對兒童青少年學習和腦發(fā)育的探索逐步深入。中國兒童青少年腦智研究全國聯盟集合全國力量，開展大范圍的聯合攻關，聚焦教育，大力推動與中小學基礎教育的緊密結合。北京師范大學等二十多家全國兒童青少年腦智研究聯盟成員單位將繼續(xù)發(fā)揮示范引領作用，通過跨學科交叉融合、多中心協作、技術攻關與共享、科研成果應用與轉化，為提升全體國民素質、推進我國基礎教育優(yōu)質均衡發(fā)展提供智力支撐，助力中國億萬兒童青少年健康成長。

?作者：張詩雨，關注科技、商業(yè)、智能硬件等領域。更多內容請查看微信公眾號，小咖科技v（kejixiaoka—com)，個人微信：shiyu523com。

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