IBM 与洛桑联邦理工学院启动蓝脑计划

一项处在神经科学与计算交叉处的瑞士计划

据 EPFL 蓝脑计划的介绍，该项目于 2005 年 7 月启动，是一项位于神经科学与大数据（Big Data）交汇处的瑞士研究计划^[1]。推动它的是 EPFL 神经科学家 Henry Markram 与 IBM（国际商业机器公司）：双方合作时的设想，是让超级计算机为大脑模拟做好准备^[1]。EPFL 的年度报告同样把 2005 年记为蓝脑计划的启动年份，并写道 Markram 与 IBM 合作、在瑞士联邦的支持下发起了这一项目^[2]。

宣布

2005 年 6 月 6 日，IBM 与 EPFL 宣布了一项名为蓝脑计划、为期两年的项目，将使用 IBM 的 eServer Blue Gene 超级计算机^[3]。据当时的报道，IBM 会在瑞士的设施中安装一台 Blue Gene 超级计算机，算力为 22.8 万亿次浮点运算每秒（teraflops）^[3]；万亿次浮点运算每秒是衡量超级计算机算力的常用单位。合作双方表示，项目将从新皮质（neocortex）的模型开始——新皮质被认为是负责语言、学习、记忆与复杂思维的部分^[3]。

第一个目标：一根皮质柱

项目最初的目标并不是整个大脑，而是大脑的一小块：啮齿类动物新皮质柱（neocortical column）的神经微环路（neural microcircuitry）^[1]。皮质柱大致可以理解为皮质中垂直排列、跨越多层的一组神经元，常被当作皮质结构在纵向上重复出现的基本单元。「微环路」说的是这一小块组织内部的连接方式：哪些细胞连到哪些细胞、通过什么类型的突触、连接强度如何。为了运行模拟，EPFL 在 2005 年为项目采购了一台 BlueGene/L 超级计算机^[1]。

「神经科学与大数据」这个说法点出了这项工作的另一面：它同时也是个计算问题。一根皮质柱里就有大量神经元和更多得多的连接，模拟要一步步跟踪它们的状态，产生和消耗的数据量超出普通计算机的处理能力，所以项目从一开始就围绕超级计算机来组织^[1]。

它不是机器学习里的那种网络

蓝脑计划常被拿来与机器学习中的神经网络相提并论，但两者容易混淆。项目方明确说明，它对脑组织的生物物理模型（biophysical model），并非建立在机器学习所用那类带 S 形（sigmoid）激活函数的深度网络之上^[1]。差别在于建模的对象与方式：机器学习中的深度网络由大量简单单元层层堆叠，每个单元用 S 形函数把输入压缩到有限区间，单元之间连接的强度靠数据训练来调整；生物物理模型则从组织本身的物理与生理行为出发，例如细胞膜两侧的电压随膜上通道开闭如何变化，直接去重现这些行为^[1]。

为什么这件事被记住

这次宣布提出的是一种明确的分工设想：哺乳动物皮质的一小块，可以用足够细致的生物物理方式表示出来并放到超级计算机上运行，而计算一方需要为此做好准备^[1]。它同时把三方连在了一起——一个瑞士的神经科学团队、一家工业硬件厂商，以及公共资金，因为项目是与 IBM 合作、在瑞士联邦支持下启动的^[2]。宣布时给出的硬件承诺，是一台算力为 22.8 万亿次浮点运算每秒的 Blue Gene 系统^[3]。这个名字也一直沿用下来：项目自己的介绍材料至今仍以「EPFL 蓝脑计划」的名义发布^[1]。