20世纪最伟大的生物学家克里克说过：“对我们来说，再也没有比研究我们自己的脑更为重要的科学研究了。我们对宇宙的所有认识都有赖于它。”大脑是我们身体所有器官最复杂的一部分，同时也是所有神经系统的中枢，它的平均重量约为1.4公斤(约占其体重的2%)，但却控制着人类所有的活动，可见人脑的神奇。

在长达数千年的人类历史中，早期人类把一切精神活动都归于“心”的功能，在对脑的认知上是“心脑”一体的，先贤智者们无法通过观察得知大脑的真正功能。比如，古希腊的亚里士多德认为，心脏才是产生感觉与情绪的器官，而且大脑看上去远不如时刻跳动的心脏更有活力，不是吗？中国古代的先贤也持类似的观点，所以我们才会有“伤心”“心碎”等描述情绪的词语。单纯根据我们的直观感受，情绪波动的时候心脏的跳动好像确实会发生相应的改变，所以得出这种结论并不奇怪。但当随着生物学、医学和神经科学的发展，人类逐渐认识到大脑才是精神活动的产生地，科学家们也一直在努力探寻大脑的奥秘，希望通过研究大脑的结构和功能，能够更好地了解人类思维和行为的本质。在随着深层次的科学研究和第四次工业革命智能化进程，逐渐产生了四部分研究内容：认识脑、改造脑、模拟脑和设计脑。

一、认识脑

“认识脑”这个词听起来很简单，直白来说就是了解大脑长啥样子，但研究不应该仅仅局限这点，还应该更多是与功能之间的联系，这部分应该可以算是比较传统脑科学研究领域，不论医学影像仪器是否出现，大量的神经科学家都一直在探寻这个领域。只不过当时大家都是直接拿起来解剖，比较局限，专业技能也要求比较高，但当医学影像仪器的出现，极大地改变了人类对大脑的探寻方式，大家仅仅需要扫描或者插几个电极等。由于大脑的精密性，使得人类还不够逐条神经去分析，只能区域性了解，但随着算力和存储进一步提升，新型医疗仪器和计算机会对我们“认识脑”有更深层次的研究。

二、改造脑

“改造脑”可以引申理解为我们治疗某些脑疾病，早期人类通过一些简单的手术工具直接开颅，风险极高，随着进一步科技进展，医疗仪器、新型手术工具等进一步推进了人类对于大脑的改造，尤其“脑机接口”的出现后，使得“改造脑”不仅仅是治疗脑疾病，也逐渐延伸到正常人，“脑机接口”就是将极小的电极植入大脑，利用电流让电脑和脑细胞“互动”。目前“脑机接口”主要用于病人，例如，让盲人恢复部分行动力、帮助无法移动肌肉的人控制智能手机等设备、恢复脊髓损伤者的运动功能等。随着技术发展，希望通过这个脑机接口，我们人类，不论是否患病，都可以用意念来操控计算机、感受虚拟现实的真实感，甚至通过互联网直接分享思维和感受。

三、模拟脑

当神经网络的出现，“模拟脑”的研究慢慢走进人们的视线，不仅仅是软件算法模型（软件模拟），也有硬件上的研究想要制造模拟大脑的计算机（硬件模拟），人工智能技术的进展与突破离不开脑科学的研究，随着技术发展，人工智能会逐渐演变为真正的“类脑智能”。“模拟脑”可以简单分为两大类“软件模拟”和“硬件模拟”。什么是软件模拟，就是说我们用模型和算法来模拟脑，通过模型和算法来模拟脑，它是一种软实现，着重模仿生物脑的结构和神经机制，比如现在的深度神经网络，就是属于这一类。另外，基于物理实现的类脑研究，可以通俗一点叫硬件模拟，比如制造人工突触、类脑芯片等。神经网络就是一种典型的“模拟脑”的应用，它由大量相互连接的人工神经元构成，并通过学习和训练来识别模式、做出决策和执行任务，这些神经元的连接就是在仿突触，研究学者往往给它另起一个名字叫参数。大家知道ChatGPT3.0号称1750亿个参数，跟人脑的神经元比，它的参数是百万亿到一亿亿，那就是小巫见大巫了，所以人类还在一直不断修正模拟方式、提高算力和存储，距离真正实现“模拟脑”还有很长的路要走。

四、设计脑

“设计脑”就是将我们前面三者的研究进一步交叉融合，前面的“模拟脑”，我们可能是局限于仿照人类大脑，但“设计脑”是通过我们的观察不同动物脑结构和功能、研究不同科学技术等，融合多个学科，比如材料科学定义新大脑的材质、神经科学定义新大脑的结构和功能、计算机科学定义新大脑的计算流程等，设计新型大脑，进一步指导人类生产生活，引进科学新范式。