中國兒童青少年腦智研究取得突破進(jìn)展 或為科大訊飛新增長點

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(jī)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(rèn)為人工智能的遠(yuǎn)期目標(biāo)是用自動機(jī)模仿人類的思維活動和智力功能。

的確如此，21世紀(jì)是腦科學(xué)時代，人類越來越對自身的大腦產(chǎn)生濃厚興趣，相關(guān)科學(xué)研究的進(jìn)步也一再豐富著大眾對于腦科學(xué)的認(rèn)知。與此同時，腦科學(xué)與教育實踐相關(guān)性的研究也成為國際組織以及各國政府普遍關(guān)注的重要課題。如何借助腦科學(xué)研究成果促進(jìn)兒童青少年腦智的提升。如何通過搭建腦科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)和教育學(xué)習(xí)三個領(lǐng)域之間溝通交流的橋梁，更好地引領(lǐng)和促進(jìn)廣大兒童青少年的學(xué)習(xí)與發(fā)展，既是當(dāng)前公共衛(wèi)生健康和教育發(fā)展領(lǐng)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(lián)盟全國協(xié)作研究進(jìn)展交流會在北京師范大學(xué)召開?？拼笥嶏w攜手其他聯(lián)盟單位重磅發(fā)布“訊飛教育腦計劃”，聚焦腦智科學(xué)前沿，分享年度研究成果，研討未來重點工作，以更好地服務(wù)國家基礎(chǔ)教育重大需求。

據(jù)悉，“中國兒童青少年腦智研究全國聯(lián)盟”成立于2017年9月，由北京師范大學(xué)牽頭，北京大學(xué)、清華大學(xué)、中國科學(xué)院自動化所、心理研究所、深圳市神經(jīng)科學(xué)研究院、科大訊飛等20余家高校、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)代表、心理學(xué)與腦科學(xué)學(xué)術(shù)帶頭人共同參與，聯(lián)合攻關(guān)，以科學(xué)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(xué)習(xí)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(lián)合北京師范大學(xué)等聯(lián)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(jī)制與新機(jī)理，探索個體學(xué)習(xí)與課堂教學(xué)的新方法與新形式。

中國兒童青少年腦智研究全國聯(lián)盟牽頭單位北京師范大學(xué)校長董奇教授說，“人的發(fā)展是腦不斷構(gòu)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(jìn)人的全面發(fā)展?？茖W(xué)的教育必須理解腦、適應(yīng)腦、促進(jìn)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(lián)盟，積極面向國家基礎(chǔ)教育重大需求和腦智科學(xué)研究前沿，以高科技企業(yè)的核心智能技術(shù)推動兒童腦智發(fā)育規(guī)律的創(chuàng)新研究，并圍繞學(xué)習(xí)者精準(zhǔn)測評-分型-學(xué)習(xí)資源適配等教育應(yīng)用的關(guān)鍵問題，協(xié)同開展教育應(yīng)用轉(zhuǎn)化，真正幫助教育管理者高效決策、教師減負(fù)增效和學(xué)生個性化學(xué)習(xí)，把教學(xué)相長、精準(zhǔn)教學(xué)、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(yīng)用”，與腦智研究全國聯(lián)盟其他成員單位密切合作，努力為聯(lián)盟其他成員單位的基礎(chǔ)和教育應(yīng)用研究提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，最終為提高兒童青少年腦智發(fā)育水平、推進(jìn)基礎(chǔ)教育的質(zhì)量與公平提供關(guān)鍵技術(shù)、資源和大規(guī)模應(yīng)用范式。

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

兩條主線是指聯(lián)盟成員單位開展的基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究兩條主線，基礎(chǔ)研究主要圍繞兒童青少年的腦發(fā)育、認(rèn)知與學(xué)習(xí)以及情緒與行為調(diào)控等領(lǐng)域開展，并著力發(fā)展學(xué)習(xí)困難、情緒行為問題發(fā)展評價、診斷和干預(yù)等應(yīng)用技術(shù)，通過智能技術(shù)，實現(xiàn)大范圍應(yīng)用，推進(jìn)教育質(zhì)量與公平。

N項應(yīng)用則是以產(chǎn)品或應(yīng)用場景為導(dǎo)向的實用技術(shù)，訊飛與全國聯(lián)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(yīng)用與兒童多元智能特征刻畫、分型與預(yù)測應(yīng)用。第二個階段是以研究學(xué)習(xí)困難腦、情緒行為問題腦為主的障礙識別、干預(yù)應(yīng)用與有特殊發(fā)展需求的兒童關(guān)懷應(yīng)用。第三個階段是以全面和諧發(fā)展的腦及身心健康應(yīng)用為目標(biāo)，探究“德、智、體、美、勞”全面發(fā)展、促進(jìn)身心和諧的教與學(xué)的腦科學(xué)基礎(chǔ)，形成科學(xué)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(nèi)出資20億元，用于開展關(guān)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(shù)據(jù)管理中心，協(xié)助存儲、清理、應(yīng)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(shù)據(jù)，培訓(xùn)數(shù)千名應(yīng)用型教育腦科學(xué)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(shù)優(yōu)勢，訊飛將向聯(lián)盟其他成員單位按需開放大數(shù)據(jù)系統(tǒng)、云計算系統(tǒng)以及深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)。

中國兒童青少年腦智研究全國聯(lián)盟最新工作進(jìn)展

值得一提的是，聯(lián)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(jìn)展和階段性成果。

1.搭建大數(shù)據(jù)平臺，初步建成中國兒童青少年腦發(fā)育軌跡多維度“數(shù)據(jù)銀行”，繪制多模態(tài)標(biāo)準(zhǔn)腦模版和腦分區(qū)圖譜。

為了在全國范圍內(nèi)開展大規(guī)模的數(shù)據(jù)采集，聯(lián)盟確定了標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)采集和質(zhì)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(shù)據(jù)采集、分析、管理的統(tǒng)一平臺，實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化的在線數(shù)據(jù)采集、存儲、分析和管理。

聯(lián)盟團(tuán)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(gòu)建了精細(xì)年齡分段下的學(xué)齡兒童腦發(fā)育結(jié)構(gòu)和功能圖譜，腦灰質(zhì)、白質(zhì)和腦脊液概率圖譜，以及以1歲為年齡間隔的各個精細(xì)年齡分段下的動態(tài)腦結(jié)構(gòu)模板。這些工作是腦發(fā)育研究的基礎(chǔ)。

聯(lián)盟成員單位北京師范大學(xué)、北京大學(xué)等團(tuán)隊密切合作在北京開展了兒童腦發(fā)育與學(xué)校適應(yīng)的追蹤項目，中國科學(xué)院心理研究所、西南大學(xué)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(jīng)科學(xué)研究院、深圳大學(xué)、華南師大、遼寧師大等團(tuán)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(biāo)準(zhǔn)建立，推動多模態(tài)人腦連接組學(xué)研究的標(biāo)準(zhǔn)化，為全國隊列研究的開展奠定了良好的基礎(chǔ)。北京師范大學(xué)賀永教授研發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)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(xué)等800多個國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)使用。這些工作為大規(guī)模、多中心數(shù)據(jù)采集奠定了堅實的基礎(chǔ)，為教育神經(jīng)科學(xué)應(yīng)用的落地提供了強(qiáng)大支撐。

2.早發(fā)現(xiàn)、早干預(yù)，建立兒童學(xué)習(xí)腦預(yù)警指標(biāo)，透視兒童語言與數(shù)學(xué)大腦網(wǎng)絡(luò)的秘密。

應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，聯(lián)盟團(tuán)隊構(gòu)建了基于腦白質(zhì)的識別模型，實現(xiàn)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(zhì)，就可能有效預(yù)測孩子是否具有閱讀障礙。聯(lián)盟團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，障礙兒童閱讀的相關(guān)腦區(qū)激活不足、白質(zhì)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(xué)神經(jīng)科學(xué)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(yīng)研究適合中國兒童閱讀腦網(wǎng)絡(luò)發(fā)育規(guī)律的識別和促進(jìn)工具。

聯(lián)盟團(tuán)隊通過研究揭示，語言與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)也有著密不可分的關(guān)系。數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)除了涉及到視覺空間網(wǎng)絡(luò)之外，還運用了大腦的語言網(wǎng)絡(luò)。數(shù)學(xué)概念和原理的學(xué)習(xí)、數(shù)學(xué)問題的解決等離不開大腦的語義網(wǎng)絡(luò)，而多位數(shù)的計算等則可能與大腦的語音網(wǎng)絡(luò)密不可分。

腦智聯(lián)盟在語言和數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)領(lǐng)域開展的一系列研究，架起了腦科學(xué)與基礎(chǔ)教育教學(xué)之間的橋梁。面向未來，聯(lián)盟團(tuán)隊成員單位北京師范大學(xué)、華南師范大學(xué)、中國科學(xué)院心理研究所和深圳大學(xué)神經(jīng)科學(xué)研究院等單位正結(jié)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(shù)，試圖從更廣闊的層面探討語言的起源、數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的本質(zhì)、語言與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)障礙的預(yù)防診斷和干預(yù)等問題。

3.關(guān)注個體社會化健康發(fā)展，揭示兒童情緒神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)育敏感階段。

聯(lián)盟團(tuán)隊探尋到兒童青少年腦發(fā)育與情緒認(rèn)知發(fā)展的重要關(guān)聯(lián)模式，發(fā)現(xiàn)兒童期情緒相關(guān)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正處于高度可塑性和易感性并存的關(guān)鍵發(fā)育階段。而最新一項研究發(fā)現(xiàn)，大腦對負(fù)面情緒信息的記憶經(jīng)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(xiàn)象背后的神經(jīng)機(jī)制，為家庭和學(xué)校心理健康教育等提供了新啟示。

聯(lián)盟團(tuán)隊最新的腦電研究揭示，以憤怒面孔為代表的負(fù)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(yīng)對社會評價威脅，從而保持心理健康。聯(lián)盟團(tuán)隊關(guān)于兒童自我概念、親社會行為等研究結(jié)果同樣值得家長和老師深思，對于指導(dǎo)兒童建立社交網(wǎng)絡(luò)、適應(yīng)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(xué)研究有效應(yīng)用于教育實踐。因此，聯(lián)盟團(tuán)隊重點關(guān)注認(rèn)知、情緒、人格等心理學(xué)特質(zhì)，著重研究心理發(fā)育和腦發(fā)育的基因基礎(chǔ)。通過研究分別發(fā)現(xiàn)了工作記憶、執(zhí)行功能、智力、語言學(xué)習(xí)、情緒、人格等方面的關(guān)聯(lián)基因。

聯(lián)盟團(tuán)隊研究了基因、腦、行為、環(huán)境之間復(fù)雜的相互關(guān)系，發(fā)現(xiàn)了基因?qū)ｑR和工作記憶關(guān)系的調(diào)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?qū)Q策行為的交互作用。下一步，聯(lián)盟計劃通過全基因組-全環(huán)境組的研究，詳細(xì)刻畫影響兒童發(fā)展和教育的遺傳和環(huán)境因素及其復(fù)雜的相互作用，從而為個性化教育提供科學(xué)的指導(dǎo)。

5.監(jiān)測兒童腦智發(fā)育，促進(jìn)關(guān)鍵腦網(wǎng)絡(luò)發(fā)育，科學(xué)訓(xùn)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(rèn)知能力的發(fā)展水平上有著巨大的個體差異。聯(lián)盟團(tuán)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(jī)制的“長期追蹤”，預(yù)期建立個性化的兒童腦認(rèn)知發(fā)展測評、監(jiān)控、干預(yù)體系，準(zhǔn)確檢測每個孩子的多種認(rèn)知能力發(fā)展和腦發(fā)育水平，真正實現(xiàn)因材施教。

核心認(rèn)知能力是預(yù)測中小學(xué)生學(xué)業(yè)成就的重要指標(biāo)，全方位提升核心認(rèn)知能力可以促進(jìn)兒童青少年學(xué)業(yè)成就可持續(xù)的發(fā)展。聯(lián)盟成員單位北京師范大學(xué)薛貴團(tuán)隊十年來在兒童認(rèn)知發(fā)育領(lǐng)域積累了豐富經(jīng)驗，研發(fā)了帶有腦電反饋的計算機(jī)化自適應(yīng)認(rèn)知訓(xùn)練，這種通過腦電生物反饋訓(xùn)練提高注意力的方案已經(jīng)開始獲得應(yīng)用。同時腦智聯(lián)盟成員單位北京師范大學(xué)秦紹正、遼寧師范大學(xué)楊麗珠等團(tuán)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(tuán)體培訓(xùn)，針對不同維度的腦智訓(xùn)練也正在研發(fā)中，以全面促進(jìn)兒童身心健康發(fā)展。

中國兒童青少年腦智研究全國聯(lián)盟未來工作計劃

與會代表對于各聯(lián)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(jīng)驗和存在的問題進(jìn)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(xué)齡兒童腦智發(fā)育追蹤隊列。

建立具有全國代表性，體現(xiàn)群體多樣性的全國學(xué)齡兒童腦智發(fā)育追蹤隊列，采用多中心協(xié)作方式，對全國范圍內(nèi)上萬學(xué)齡兒童進(jìn)行行為－腦－基因和環(huán)境數(shù)據(jù)的采集與追蹤。

第二，設(shè)立多中心腦影像數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)控方案。

為保證數(shù)據(jù)質(zhì)量，并為后續(xù)追蹤隊列提供關(guān)鍵技術(shù)，聯(lián)盟成員單位北京大學(xué)高家紅團(tuán)隊將會同北師大、華南師大、中科院心理所、西南大學(xué)等建立多中心數(shù)據(jù)收集和管理的參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量控制和處理支持體系，在全國協(xié)作研究中使用。這對于多中心采集的影像大數(shù)據(jù)的融合和共享，保證數(shù)據(jù)質(zhì)量和可靠性具有保障作用。聯(lián)盟將制定嚴(yán)格的成像儀器質(zhì)量監(jiān)控流程，統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

第三，加強(qiáng)數(shù)據(jù)平臺建設(shè)，構(gòu)建全國兒童青少年腦智發(fā)育公共服務(wù)平臺。

整合腦智發(fā)育測評系統(tǒng)、學(xué)習(xí)困難（含情緒行為問題）預(yù)警分型系統(tǒng)、腦智提升干預(yù)系統(tǒng)。在科大訊飛研究院提供的人工智能、大數(shù)據(jù)和云計算平臺上，未來將努力建立基于家庭、學(xué)校、醫(yī)院等專業(yè)機(jī)構(gòu)的腦智開發(fā)示范平臺，為最終實現(xiàn)腦智提升技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的推動下，全世界科學(xué)家對兒童青少年學(xué)習(xí)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(lián)盟集合全國力量，開展大范圍的聯(lián)合攻關(guān)，聚焦教育，大力推動與中小學(xué)基礎(chǔ)教育的緊密結(jié)合。北京師范大學(xué)等二十多家全國兒童青少年腦智研究聯(lián)盟成員單位將繼續(xù)發(fā)揮示范引領(lǐng)作用，通過跨學(xué)科交叉融合、多中心協(xié)作、技術(shù)攻關(guān)與共享、科研成果應(yīng)用與轉(zhuǎn)化，為提升全體國民素質(zhì)、推進(jìn)我國基礎(chǔ)教育優(yōu)質(zhì)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(guān)注科技、商業(yè)、智能硬件等領(lǐng)域。更多內(nèi)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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