主題為“神經(jīng)信息學與科學數(shù)據(jù)共享”的香山科學會議第266次學術(shù)討論會于日前在北京召開,。浙江大學唐孝威院士,、中國科學院上海生命科學院郭愛克院士和解放軍總醫(yī)院尹嶺教授為本次會議執(zhí)行主席,來自全國相關(guān)領(lǐng)域的40余位專家參加了會議,。
會議的中心議題是神經(jīng)信息學研究,、神經(jīng)信息學數(shù)據(jù)資源整合、神經(jīng)信息學數(shù)據(jù)共享,、國際神經(jīng)信息學網(wǎng)絡中國節(jié)點——Brain Bank,。會議總結(jié)了全國神經(jīng)信息學聯(lián)絡組4年來的工作;交流了國內(nèi)外信息學動態(tài)和發(fā)展趨勢;討論了國際神經(jīng)信息學網(wǎng)絡中國節(jié)點——Brain Bank建設的總體框架,;并就如何整合國內(nèi)外神經(jīng)信息學資源,,開展科學數(shù)據(jù)共享展開了討論,提出了神經(jīng)信息學“十一五”發(fā)展方向,。
中國神經(jīng)信息學工作進展
2001年9月3-5日,,香山科學會議組織召開了以“人類腦計劃與神經(jīng)信息學”為主題的第168次學術(shù)討論會。與會專家們認為“人類腦計劃”是繼基因組計劃之后又一國際性科研大計劃,。中國應盡快加入這一國際組織,,啟動這項工作,開展具有中國特色的神經(jīng)信息學研究,,展示中國神經(jīng)信息學科研成果,。為保證這項工作順利開展,根據(jù)專家建議,,成立了全國神經(jīng)信息學聯(lián)絡組,,并將中國傳統(tǒng)醫(yī)學與神經(jīng)信息學、漢語認知腦功能成像和特殊感知覺與神經(jīng)信息學作為中國進行人類腦計劃神經(jīng)信息學研究的切入點,。
2001年應“全球人類腦計劃”總負責人,,美國NIH神經(jīng)信息學中心主任Koslow 博士的邀請,經(jīng)國家科技部領(lǐng)導批準,,唐孝威院士,、尹嶺教授、唐一源教授代表中國加入了經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(OECD)-全球科學論壇(GSF)-神經(jīng)信息學(NI)工作組,。他們代表中國多次參加OECD-GSF-NI工作組會議,,介紹“人類腦計劃和神經(jīng)信息學”在中國的進展情況,參與制定全球人類腦計劃的發(fā)展計劃,、工作指南和數(shù)據(jù)共享策略的討論,。Koslow博士認為,“中國參與OECD-GSF-NI工作組,,對于中國專家在神經(jīng)信息學研究領(lǐng)域與國際保持同步有著重要意義,,相信中國在這方面會對世界做出大貢獻。”
聯(lián)絡組2001年起草的“中國人類腦計劃與神經(jīng)信息學的建議案”得到了科技部和自然科學基金委的大力支持,。神經(jīng)信息學聯(lián)絡組單位獲得多項有關(guān)神經(jīng)信息學研究的資助,。其中“973”科技部基礎研究重大研究計劃1項,科技部基礎研究重大項目前期專項2項,,國際合作項目2項,。國家自然科學基金委8項,教育部1項,,解放軍總后衛(wèi)生部1項,、總裝備部1項等,。
4年來,我國神經(jīng)信息學研究工作取得了較快進展,,神經(jīng)信息聯(lián)絡組成員由最初的6人,,發(fā)展到現(xiàn)在的18人,分布于北京,、浙江、遼寧,、上海等10個省,、市、自治區(qū),。參與神經(jīng)信息學相關(guān)研究的單位由最初的7個,,發(fā)展到現(xiàn)在的24個(包括:浙江大學、解放軍總醫(yī)院,、大連理工大學,、清華大學、北京大學,、中國科學院生物物理所,、中國科學院心理所等高等院校和科研院所)。我國已經(jīng)創(chuàng)建了一支學科交叉性較強,、學術(shù)水平高,、年齡結(jié)構(gòu)合理的神經(jīng)信息學的研究隊伍。包括神經(jīng)科學,、神經(jīng)病學,、心理學、數(shù)學,、物理,、化學、信息學,、計算科學等學科的專家學者,。從事神經(jīng)信息學相關(guān)研究的人員由最初的30余人,發(fā)展到現(xiàn)在的250多人,。召開了4次全國神經(jīng)信息學聯(lián)絡組會議,,舉辦3次全國神經(jīng)信息學學習班。中國科學家多次出席OECD-GSF-NI工作組會議,,參與神經(jīng)信息學工作指南和合作研究計劃的討論和制定,,通過參與OECD-GSF-NI國際合作工作,及時了解到國際神經(jīng)信息學發(fā)展動態(tài),,使中國神經(jīng)信息學工作能夠與OECD-GSF-NI保持同步,。同時,,出版神經(jīng)信息學通訊2期,收集論文114篇,。
本次會議與會專家就各自領(lǐng)域最新研究進展及神經(jīng)信息學技術(shù)對該研究的促進作用做了精彩的報告,。如:視覺是研究意識問題的突破口(汪云九)、感知覺與神經(jīng)信息學—模擬嗅覺神經(jīng)系統(tǒng)的混沌網(wǎng)絡模型及其在信息處理中的應用(李光),、漢語認知腦功能成像的神經(jīng)信息學研究概況(唐一源,、王秀坤)、針刺神經(jīng)信息學研究(尹嶺),、多通道在體神經(jīng)電生理記錄技術(shù)(林龍年),、中醫(yī)腦病臨床科研數(shù)據(jù)共享(高穎)等。
中國自2001年9月加入該組織后,,開展了針刺,、漢語認知、視聽嗅覺等神經(jīng)信息學研究,,取得階段性成果,,積累了一定數(shù)量的神經(jīng)信息學資源。在科技部“973”國際合作重大項目的資助下,,在中國科學院計算機網(wǎng)絡信息中心的大力支持下,,中國神經(jīng)信息學聯(lián)絡組對國內(nèi)外神經(jīng)信息學數(shù)據(jù)資源進行了調(diào)研,并根據(jù)國際神經(jīng)信息學網(wǎng)絡建設的基本框架和中國神經(jīng)信息學現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源,,進行了Brain Bank數(shù)據(jù)庫建設的需求分析,、元數(shù)據(jù)標準和數(shù)據(jù)集制作標準的研究。
與會專家就工作組提出的國際神經(jīng)信息學網(wǎng)絡中國節(jié)點——Brain Bank的需求分析報告和元數(shù)據(jù)標準(1.0版)進行了熱烈的討論,,并提出了修改意見,。
國際神經(jīng)信息學動態(tài)和發(fā)展趨勢
全球人類腦計劃/神經(jīng)信息學的概念最初由美國提出,1999年在美國與歐共體合作的基礎上形成USA-EC神經(jīng)信息學雙邊合作組織,。2000年在OECD的科學論壇(GSF)批準下,,建立以美國為牽頭國家的神經(jīng)信息學工作組(OECD-GSF–NI工作組),參加國家有:美國(組長),、英國,、法國、日本,、中國等21個成員國或觀察員國,。這標志著神經(jīng)信息學全球合作計劃正式啟動,其概念已經(jīng)在國際范圍內(nèi)得到認可,。
2004年4月的OECD-GSF-NI巴黎工作會議上,,原OECD-GSF-NI工作組更名為國際神經(jīng)信息學協(xié)調(diào)委員會(International Neuroinformatics Coordinating Facility,INCF),,負責具體執(zhí)行新一輪神經(jīng)信息學國際合作計劃(Program in International Neuroinformatics,,PIN),。
INCF提出神經(jīng)信息學的最終目標依舊是建立一個有關(guān)神經(jīng)系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)的全球知識管理系統(tǒng)和網(wǎng)絡協(xié)同研究環(huán)境,組織全世界最頂尖的研究機構(gòu)和科學家,,開展全球性腦科學科研大協(xié)作,。目前的任務是協(xié)調(diào)全球神經(jīng)信息學工作、制定神經(jīng)信息學的發(fā)展計劃,、工作指南,、數(shù)據(jù)標準和共享規(guī)范。
因此,,要求每個成員國/觀察員國成立INCF的分支機構(gòu),,并在OECD-GSF-NI統(tǒng)一標準和規(guī)范的基礎上,建立神經(jīng)信息學數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡管理系統(tǒng)和神經(jīng)信息學國家節(jié)點,;通過國際神經(jīng)信息學網(wǎng)絡,提供具有區(qū)域特征能夠為世界共享的神經(jīng)信息學資源,,共享全球人類腦計劃的科研成果,。
1、美國——全球人類腦計劃/神經(jīng)信息學的發(fā)源地
美國神經(jīng)信息學的國內(nèi)分支機構(gòu)是美國國立衛(wèi)生院(NIH)神經(jīng)信息學辦公室,。該國對人類腦計劃/神經(jīng)信息學的專項資助(Phase I 和Phase II研究基金)目前已近1億美金,,資助方向是神經(jīng)科學和信息學相結(jié)合的研究內(nèi)容。美國人類腦計劃/神經(jīng)信息學的研究集中在嗅覺神經(jīng)信息學(Yale University),、人腦圖譜(UCLA University)和認知神經(jīng)信息學(Dartmouth College)三個方面,。美國重視神經(jīng)信息學人才培養(yǎng), NIH已啟動專項培訓和教育計劃,,資助神經(jīng)科學和信息學的交叉學科人才的培養(yǎng),。
2004年,在人類腦計劃與神經(jīng)信息學資助十周年紀念會上,,美國確定未來與企業(yè)的合作資助計劃,,第一筆1億美金項目已啟動,主要目標是小鼠的基因圖譜與腦圖譜研究,,計劃在幾年內(nèi)公開所有研究數(shù)據(jù),。
2、歐洲共同體對人類腦計劃/神經(jīng)信息學的貢獻
歐共體自1999年與美國共同成立USA-EC神經(jīng)信息學雙邊合作組織以來,,在全球人類腦計劃/神經(jīng)信息學國際合作中扮演重要角色,,具有很好的工作基礎和突出貢獻。歐盟委員會近年來堅決支持其成員國參與OECD-GSF-NI工作組各項活動,,并協(xié)助美國建立和完善了國際神經(jīng)信息學協(xié)作組織(INCF),,成功爭取了國際神經(jīng)信息學協(xié)作組織主辦國地位,并聯(lián)合歐盟15個成員國投入科研基金,,建立歐洲神經(jīng)信息學數(shù)據(jù)庫,,發(fā)行神經(jīng)信息學SCI雜志,。
歐洲神經(jīng)科學和計算神經(jīng)科學研究有著悠久的歷史,因此在對神經(jīng)信息學的認識上,,與美國有所不同,。在美國,神經(jīng)信息學強調(diào)神經(jīng)科學數(shù)據(jù)庫的建立和共享,,而在歐洲,,在致力于建立神經(jīng)科學共享數(shù)據(jù)庫的同時,更強調(diào)神經(jīng)系統(tǒng)中的信息處理的研究信息學工具的開發(fā),。
目前,,英國醫(yī)學研究委員會(MRC)啟動神經(jīng)信息學人才培養(yǎng)計劃,開始授予神經(jīng)信息學博士學位,,英國,、德國、荷蘭,、波蘭等國相繼建立了神經(jīng)信息學網(wǎng)站投入運行或試運行,。
3、國際神經(jīng)信息學網(wǎng)絡澳大利亞節(jié)點
澳大利亞已經(jīng)建立一個國家級神經(jīng)科學信息學平臺(Neuroscience Informatics Platform),,得到政府專項的基金資助,。其目標是使澳大利亞在人類腦計劃/神經(jīng)信息學領(lǐng)域處于國際最前沿。增強國家神經(jīng)科學研究的能力,,并為澳大利亞的健康和生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)提供商業(yè)機會,。該平臺已經(jīng)開發(fā)了一套包括計算資源、網(wǎng)格中間件,、通過internet訪問的圖像數(shù)據(jù)庫和標準化的神經(jīng)圖像分析工具在內(nèi)的神經(jīng)網(wǎng)格(NeuroGrid)工具,。用戶可定制功能的神經(jīng)網(wǎng)格入口(portal)正在開發(fā)之中。神經(jīng)科學信息學平臺將成為國際神經(jīng)信息學項目在澳大利亞的一個節(jié)點,。神經(jīng)科學信息學平臺建設項目還得到了一些商業(yè)組織的支持,,包括行為、心理,、神經(jīng)圖像和基因表達數(shù)據(jù)庫,。
4、國際神經(jīng)信息網(wǎng)絡日本節(jié)點
日本1999年啟動的“腦的時代”計劃,,為在日本建立神經(jīng)信息學研究基礎,,“視覺研究中的神經(jīng)信息學”計劃作為前瞻項目,由日本科學和技術(shù)部資助(現(xiàn)由日本教育,、文化,、體育和科技部,Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology資助)于同年啟動,,這是日本第一個人類腦計劃/神經(jīng)信息學項目,。
第一個目標是建立視覺系統(tǒng)不同水平的數(shù)學模型:單個神經(jīng)元,、視網(wǎng)膜神經(jīng)回路和高級視覺功能;第二個目標是建立一個稱為“視覺圖譜平臺”神經(jīng)信息學集成資源環(huán)境,;第三個目標是開發(fā)具有類腦神經(jīng)信息處理機理的視覺器件,。有五個主要研究小組承擔以下工作:建立單個神經(jīng)元的數(shù)學模型、基于視網(wǎng)膜生理實現(xiàn)虛擬視網(wǎng)膜,、采用計算和系統(tǒng)方法研究視覺功能,、采用硅芯片技術(shù)記錄和刺激實現(xiàn)人工視覺器件、基礎神經(jīng)信息學研究和開發(fā),。
5,、國際神經(jīng)信息學網(wǎng)絡韓國節(jié)點
韓國“腦神經(jīng)信息學研究規(guī)劃(The Korea Brain Neuroinformatics Research Program,BNRP)”,,由韓國科學和技術(shù)部組織,,韓國先進科學研究所腦科學研究中心負責人李壽永教授牽頭,于1998年11月啟動,,為期10年,,強調(diào)目標明確的多學科梯隊研究, 其目的在于:1)了解生物腦的信息處理機制;2)基于該機制,,開發(fā)具有“人樣(human-like)”信息處理能力的人工機器。
6,、中日韓印神經(jīng)信息學四國會議
為了加強亞洲各國在神經(jīng)信息學研究的交流和合作,,中日韓印等國組織了定期區(qū)域性的神經(jīng)生物學和神經(jīng)信息學學術(shù)會議。每年一次已經(jīng)連續(xù)召開六屆,。2005年11月,,第七屆中日印神經(jīng)生物學和神經(jīng)信息學學術(shù)會議在中國廈門舉行。
神經(jīng)信息學與科學數(shù)據(jù)共享
人類腦計劃/神經(jīng)信息學的目標是建立一個有關(guān)神經(jīng)系統(tǒng)所有知識的全球管理系統(tǒng)和網(wǎng)絡協(xié)同研究環(huán)境,。使得科學家們能夠靈活有效地管理有關(guān)腦的實驗數(shù)據(jù)和研究結(jié)果,。最大限度地利用這些實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果,共享國際神經(jīng)信息學資源,,減少不必要的重復性研究和人力物力的浪費,。
2005年8月30日至9月3日在法國巴黎聯(lián)合國教科文組織(UNESCO)總部召開了國際“科學數(shù)據(jù)共享政策和指南”(CODATA)工作會議,中國科學家代表出席了會議,,參與討論制定國際科學數(shù)據(jù)共享政策和指南,。中國代表做了有關(guān)中國科學數(shù)據(jù)共享工程的報告,受到了各國政府官員和科學家代表的高度贊揚,。會議決定2006年11月在中國北京召開CODATA 40周年大會,,同時設立Brain Bank分會。
國際神經(jīng)信息學網(wǎng)絡 中國節(jié)點——Brain Bank
國際神經(jīng)信息學網(wǎng)絡建設是一項重大高科技系統(tǒng)工程,,是近幾年人類腦計劃/神經(jīng)信息學的主要工作任務,。要求由國際上頂尖的研究機構(gòu)和科學家負責,,對神經(jīng)信息學數(shù)據(jù)庫內(nèi)容(包括數(shù)據(jù)、信息和知識)進行有序管理和共享服務,。要求每個成員國/觀察員國建立國際神經(jīng)信息學網(wǎng)絡國家節(jié)點,。
2004年“國際神經(jīng)信息學網(wǎng)絡中國節(jié)點建設”,作為科技部“973”國際合作的重大項目立項,。聘請計算機網(wǎng)絡信息學專家編寫了《Brain需求任務書》和Brain Bank的元數(shù)據(jù)標準,。與中國科學院計算機網(wǎng)絡信息中心聯(lián)合開發(fā)出國際神經(jīng)信息學網(wǎng)絡中國節(jié)點(www.brainbank.cn),進入試運行階段,。
專家對神經(jīng)信息學網(wǎng)絡中國節(jié)點提出很好的建設性意見,,計劃利用半年時間進行數(shù)據(jù)庫改造和數(shù)據(jù)庫內(nèi)容更新,進一步完善服務功能,,在2006年5月正式對外開通,。
“十一五”中國神經(jīng)信息學工作要點
1、加強神經(jīng)信息學聯(lián)絡組工作
加強全國神經(jīng)信息聯(lián)絡組工作,,建議根據(jù)神經(jīng)信息學不同研究方向增加聯(lián)絡組成員,。負責組織神經(jīng)信息學各研究方向?qū)<液蛯W者開展協(xié)作研究、資源整合,、數(shù)據(jù)共享和信息交流,。
2、國際神經(jīng)信息學網(wǎng)絡中國節(jié)點建設
完善Brain Bank中文版,,搭建起全國神經(jīng)信息學網(wǎng)絡協(xié)同研究工作平臺,,為全國神經(jīng)信息學的專家和學者提供信息化服務。創(chuàng)建Brain Bank英文版,,使中國節(jié)點成為國際神經(jīng)信息學網(wǎng)絡的重要組成部分,。縮小中國在該領(lǐng)域與國際發(fā)達國家之間的差距,,提高中國神經(jīng)信息學的整體研究水平,。
3、開展神經(jīng)信息學研究工作
中國以中國傳統(tǒng)醫(yī)學,、漢語認知和特殊感知覺神經(jīng)學研究作為加入全球人類腦計劃與神經(jīng)信息學的切入點,。在繼續(xù)做好上述研究工作的同時,專家們建議,,應該將中國在其他研究方向與神經(jīng)信息學有關(guān)的研究內(nèi)容不斷地納入中國神經(jīng)信息學的研究范圍,,如:數(shù)字神經(jīng)系統(tǒng)解剖與神經(jīng)信息學、神經(jīng)電生理與神經(jīng)信息學,、人機接口與神經(jīng)信息學,、信息學工具與神經(jīng)信息學、臨床神經(jīng)病學及精神病學的信息開發(fā)和利用、神經(jīng)信息學涉及的倫理問題等,。
4,、神經(jīng)信息學科學數(shù)據(jù)共享
(1)神經(jīng)信息學數(shù)據(jù)資源體系建設:開展中國神經(jīng)信息學資源調(diào)查和需求分析,按照數(shù)據(jù)共享標準,,建立神經(jīng)信息學數(shù)據(jù)資源體系,。
(2)神經(jīng)信息學數(shù)據(jù)共享標準體系建設:根據(jù)科學數(shù)據(jù)共享的系列標準和神經(jīng)信息學專業(yè)特性,研究制定神經(jīng)信息學元數(shù)據(jù)標準,、分級分類標準和數(shù)據(jù)集制作規(guī)范,。
(3)國際神經(jīng)信息學數(shù)據(jù)資源引進和本地化改造:組織人力對國際神經(jīng)信息學數(shù)據(jù)資源進行調(diào)查,根據(jù)國內(nèi)用戶需求,,選擇具有權(quán)威性數(shù)據(jù)庫和較高應用價值的數(shù)據(jù)庫內(nèi)容,,開展數(shù)據(jù)資源引進和本地化改造工作。探索出成本低,、引進速度快,、更新周期短的方法和途徑。使中國用戶能夠及時共享全球人類腦計劃神經(jīng)信息學科研成果,。
5,、學術(shù)交流
(1)全國神經(jīng)信息學聯(lián)絡組會議:繼續(xù)組織好一年一次的全國神經(jīng)信息學聯(lián)絡組會議,各協(xié)作組之間進行學術(shù)交流,。
(2)神經(jīng)信息學協(xié)作組會議:利用國際神經(jīng)信息學網(wǎng)絡組織國內(nèi)外同一研究方向的專家和學者進行學術(shù)交流,。
(3)參加神經(jīng)信息學國際交流:繼續(xù)參加國際神經(jīng)信息學國際會議,分析國際神經(jīng)信息學研究動態(tài),。
(4)籌辦神經(jīng)信息學國際會議:2006年11月22-25日在北京召開國際數(shù)據(jù)組織(CODAT)40周年大會,,全國神經(jīng)信息學聯(lián)絡組負責組織Brain Bank分會,屆時http://www.brainbank.cn, 的英文版將正式開通,。進一步提升中國神經(jīng)信息學的國際地位。