探索“小宇宙”路在何方？

              都世民

当你看到这个标题时，你会感到奇怪，其实这个“小宇宙”之词来自科学网一篇博文[1]，我关注这篇文章是因为有人说中医不科学，甚至说伪科学；是因为西方对科学的定义，束缚了一些人的思维；是因为西方科技界提出大脑计划，却无从下手。是因为美国斯坦佛大学的一篇报道，与我所从事的专业有关。诸多因素引发我写这篇博文。

             一、世界性两大难题---大、小宇宙

大宇宙之说众所周知，有人说西方科学从伽利略发明天文望远镜开创先河。其实我们的祖先在“金刚般若波罗蜜经”中，早就指出三千大千世界之说。南怀瑾先生在“金刚经说什么”一书中，将金刚经所言“三千大千世界”解释为无量数的宇宙世界。也就是说中国传统文化早就点明这个大宇宙是无穷大。早先我们的祖先发明了火药，才有后来的“火箭”，可是这火箭两字却出现在“地藏经”里。

如今人类探索大宇宙已不是高空、太空，科技界称之为深空。人们看见了火箭、卫星、宇宙飞船、航天飞机、太空站、月球车。人们还看到了太阳和其它星球传回的图片，科学家发现了一个又一个行星。大宇宙的探索已延伸到银河系以外。　据外国媒体报道，借助哈勃空间望远镜，天文学家们首次拍摄到围绕遥远黑洞存在的盘状构造。这个盘状结构由气体和尘埃构成，并且正处于不断下降进入黑洞被消耗的过程中。当这些物质落入黑洞的一瞬间，它们将释放巨大的能量，形成一种宇宙射电信号源，称为“类星体”[2]。

这一切都表明我们的祖先、我国的宗教比西方早，比西方明智，这难道只是正确，却不是科学。

众所周知，伽利略发明了天文望远镜，打开了探索大宇宙之门，遗憾的是他却被西方宗教推上了断头台。因为他推翻了上帝创造这个世界的说法。

然而小宇宙是什么？是指人。最近科技界热议美国提出的十年“大脑计划”，蒲慕明院士评论了大脑研究计划，他详细剖析了这个计划的方方面面，值得仔细阅读。不过有人从这个脑计划，提出了“小宇宙”之说，笔者赞过这篇文章，将人脑比喻成“小宇宙”之说，这一比喻让科研人员开阔視野，看到它的难度，看到对它的探索是无穷尽。 另外，不久前看到来自美国的一篇报道，题为：无人机光环渐失。文中对无人机乱杀无辜引起的诸多反响，很多负面回馈。

另外美国一直认为该国无人机比别国优越，这主要在于无人机的智能化，其实这一说法不确切，只能认为是感知，它是通过各种传感器获得信息，赋予反馈的动作。众所周知，电脑是数字技术的产物，是想模拟人脑，想让电脑有思维。遗憾的是科学家只看到脑科学的研究成果，没有真正找到存在的问题。也就是说大脑研究计划的出台，还不完全象蒲慕明院士评论中所说的出台理由。笔者不否认蒲慕明院士指出的是由于大脑疾病，治疗精神病和神经退行性疾病的手段十分匮乏，提出这一老计划的更新。早就有人预言，下个世纪人类主要疾病是精神疾病，也是最难治愈的疾病。这种病按西医观点是脑神经系统疾病。可是中医理论一---黄帝内经中却没有这种说法。

              二、 中场传输  体外供电

不久前，笔者从环球科学网看到一篇报道，题为：美国工程师开发植入医疗器械无线充电技术。这一报道是阐述美国斯坦福大学的一位电子工程师开发出一种方法，可以用无线方式向人体内传输电力，从而驱动植入人体内的各种微型医疗器件，如心脏起搏器，神经刺激器。笔者仔细地阅读了这一报道，文中指出利用电磁学中的“中场传输”概念。

什么是中场呢？业内专家都知道电磁场理论和测量，对辐射场测试和理论分析，通常划分为近场和远场。人们都知道电视、广播、雷达、卫星通信、移动通信、太空探测都是利用远场传输。可是人们在研究人体，在研究大型阵列天线，在研究人的穴位，在研究电磁波对人体影响时，主要针对近场。对远场和近场划分有一个近似表示法。这里所说的中场就是指远场和近场之间的中间区域。过去未见过有人讨论这一区域的特性。

研究者早已知晓远场传输进入人体会产生热效应，引起损耗。而近场传输又必须贴近皮肤，但传输距离近。用这两种方法体外充电都不行。要想植入人体内的各种微型医疗器件，又不能采用太阳能电池和其它已有电池。无能源的微型医疗器件在体内是不能工作的。于是研究者提出中场传输,体外供电的方法。

可是这篇报道却未阐述一些关键问题的解决办法。这主要有以下方面：

1.供电切入部位在哪里？

2.体内传输通道在哪里？既要传输损耗小，还要不受其它干扰。

3.小宇宙的启航部位在哪里？中间的中转站在那里？小宇宙的深处是心脏吗？还是大脑？

4.体内的各种微型医疗和探测器械是利用纳米技术还是利用量子技术，如何使这类器械尽可能小，又能多功能，而且耗能尽量小。

5.研究者这一构想却增加了人体受电磁辐照的强度、时间，而目前各国规定的限值一直受争论。手机电磁辐射是否影响人体健康的研究，既不直接又不能建立完整的关联性的分析链条。

6.人体的测试技术的探头尚不能随意在体内设置，在体外成像。现有的体外检测人体的仪器设备都是基于电磁理论和数字技术的发展。除血液检测除外。但是基因检测是借助人体血液，这种检测只能看成静态，它已失去血液循环时的动态信息。

        三、美脑计划  瞎子摸象

美国提出的“大脑计划”[3]，准备投入数十亿美元、数十年时间，要开发前所未有的新工具和新技术，彻底攻克大脑难题——大脑到底是如何运作的？意识、认知、记忆等能力，到底是如何出现的？对这个计划如何看呢？中国科技界做什么？两院士大会也结束了，我国的科研计划有什么盘算，有自己新热点吗？倍受关注。

1.美国提出的“大脑计划”有7个研究领域,大脑所有细胞类型、观察大脑活动的新技术、建立分析海量研究数据的新系统。大脑研究计划不同于人类基因组计划，是要摸石头过河，还是瞎子摸象。计划强调神经回路的基础科学研究问题.却没有明确具体的任务目标.

2.计划重点放在开发观察和操作大脑的新技术方面（大脑电刺激、光神经技术、神经影像学技术).

3.有专家提出建设一个大脑观察站，此意见却被否定，这是为什么？

蒲慕明院士评论该计划要点可归纳为：

1.从分子和基因生物学研究成果出发，基于神经发育的基因和分子基础，到感觉运动的神经回路和突触联系，在微观层面，利用多光子显微镜、光遗传学技术、神经影像学技术，对动物进行活体细胞水平上的检测,对神经元、神经回路进一步研究。而且对特定神经进行操作观察，探索这些神经元、神经回路对动物大脑功能产生什么影响。

2.利用核磁共振成像等技术，在微观层面对大脑结构和功能进行无创伤检测。

3.对神经传导通路、执行各种任务相关脑区的电活动进行研究。

蒲慕明院士指出计划研究的对象具有的复杂性，主要表现在以下方面：

1.大脑机构的复杂性，导致在微观层面全面理解大脑功能是一个巨大的挑战。因为人类大脑是由1千亿个神经元和更多其他类型的细胞组成，这些细胞形成10的15次方相互联系，在数学是一个排列组合问题，计算量很大，需要配置超级计算机系统。然而目前最先进的技术只能同时刺激检测1000个神经元（亿分之一）.超级计算机大脑模型很难发挥太大作用。

因为对神经回路本身和神经系统处理储存和使用信息的工作方式等方面的认识还十分肤浅，给超级计算机系统大量猜测性的参数模拟出的大脑，不可能获得准确可靠的运行结果。

对神经活动的全面描述，对全面理解大脑功能和疾病的信息处理方式和神经回路机制不可能起很大作用。

欧洲的蓝脑研究计划是要建造一个数字人类大脑。是基于神经信息学、大脑刺激的超级计算平台，将基因、分子、神经元、神经回路和人类认知行为等层次的神经科学数据进行全面整合。

大脑功能往往涉及神经回路，神经回路是由多种神经元类型，多个不同脑区形成，这给确定药物作用部位带来很大困难。

科学家寻找确定潜在药物靶点的努力仍在继续。

确定疾病治疗的目标.，大量研究证据说明，基于可塑性的治疗方法，例如用生理学或物理学刺激，能对大量脑疾病患者产生安全、便宜有效的治疗效果。

遗憾的是蒲慕明院士没有阐明我国能做些什么工作。

关于建设一个大脑观察站的问题，美国科技界有考虑，也有具体实践，这个问题难度更大。难在美国科技界对小宇宙的探索，计划缺少系统研究、平衡认知研究、网络认知研究、传输信息通道认知研究，研究神经回路，这回路信息传输是有线还是无线传输？如果是有线，不可能是电话线、电缆，也不会是光纤，会是什么？

如果是无线传输，其通道是什么属性？起点、中间站、终端在哪里？源是什么？是光速还是超光速？探测器供电来自哪里？能否利用人体自身发电？

人们己知人的免疫系统有着无限的潜力。而一种新型免疫疗法，能够释放人体的这种强大潜能，长期、有效地抑制肿瘤的生长和转移。这些认知能否开发出体内能源？

神经回路与中医的经络有无关联？神经回路离不开血液循环系统，因为心脏功能丧失，神经回路还能工作吗？植物人的神经回路与正常人有什么不同？人死后七天以内，神经回路与正常人有什么不同？总之对小宇宙的探索任重而道远，大脑计划前途未卜，不能估价过高。我国应该有自已创新点才是！

 参考资料

[1]蒲慕明院士评论大脑研究计划本文引用地址：http://blog.sciencenet.cn/blog-41174-801866.html

[2]“军事前沿”网，发帖者：英姿飒爽 发帖时间：2014-06-14 。

[3]美国大脑研究计划详细路线图出笼 ,本文引用地址：http://blog.sciencenet.cn/blog-41174-801174.html