大脑是世界上最复杂的物体之一。尽管我们对大脑的研究已经进行了数千年，但关于人类大脑仍有许多未解之谜。微软亚洲研究院团队希望通过跨领域的研究，采用人工智能技术来帮助神经科学家更好地理解大脑。这种理解不仅有助于探索脑部疾病的机理，促进脑健康，还可以为设计更聪明的人工智能提供汲取自大脑的灵感。
研究方向：整合知识、弥补差距、发现新机
要建立人工智能和大脑之间协同关系，微软亚洲研究院团队强调整合人工智能和脑科学方面专业知识的重要性，这种整合对于弥合差距和发现新的机会至关重要，团队研究聚焦于对社会和人类具有重要意义的三大方向：
脑启发的人工智能（brain-inspired AI）
脑机接口（brain-computer interfaces）
人工智能在脑健康领域的应用（AI for brain health）
AI与大脑之间的协同作用
脑启发的人工智能：理解并复制大脑高效机制
随着人工智能研究和技术发展的不断进步，管理大型数据集和执行困难计算所需的能源和基础设施资源变得至关重要。人类的大脑作为效率的典范，能够以最少的资源熟练地处理复杂的任务。受此启发，微软亚洲研究院团队旨在了解大脑的高效过程，并实现其在人工智能中的复制。
在与合作伙伴的协同工作下，团队正在探索三个研究方向，以促进更可持续的人工智能：
高能效脉冲神经元：利用大脑中的高能效脉冲神经元，可以使人工神经网络中的计算机制效率提高多达三个数量级。
构建新型神经网络架构：设计模仿大脑学习与计算方法的新型神经网络架构，从而提高人工智能学习效率。
具身人工智能：在与现实世界互动时，使人工智能可以借鉴人类大脑的策略，实现在开放式环境和目标中高效运行。
脑机接口：利用人工智能促进脑信号解码
了解大脑如何工作对于解决智力起源这一基本科学问题，以及开发下一代脑机接口（BCI）至关重要。非侵入脑电技术（EEG）具备很高的便捷性，并且可以较准确的解码包括人类的所感（perception）和所求（want）在内的大脑状态，因此是研究大脑最流行的工具之一。
然而，由于数据和神经科学保证的缺乏，利用EEG解码脑信号是一项颇具挑战性的任务。为了应对这些挑战，一个有前景的研究方向是利用大规模未标记的EEG 数据，建立理解 EEG 信号的基础模型，例如EEG信号的自监督学习或 EEG 与人类语言之间的多模态学习；另一个大有可为的方向在于将神经科学知识与机器学习算法设计相结合，如设计更多具备生物合理性的解码算法或BCI范式。
人工智能在脑健康领域的应用：多途径协助
人工智能可以通过机制理解、诊断和治疗等多种方式帮助攻克大脑疾病。
在机制理解方面，人工智能可以筛选大量研究数据，发现人类研究人员可能无法立即察觉的模式和见解，从而推动我们对神经疾病根本原因和进展的了解。
在诊断方面，机器学习算法可以以惊人的准确性和速度分析复杂的医疗数据，如EEG信号、遗传信息和MRI扫描，从而实现更早、更精确的大脑疾病识别。
在治疗方面，人工智能驱动的工具可以通过预测个体对不同治疗的反应优化药物剂量，甚至协助开发新药物，实现治疗方案的个性化。将人工智能融入这些方面，可以显著改善大脑疾病患者的治疗结果，使诊断更快捷、理解更全面、治疗更有效。
跨学科合作：携手铸星学者，探索无限可能
人工智能研究人员与脑科学或神经病学专家之间的合作潜力巨大，却也面临重大挑战，如数据质量和可用性：高质量、标准化且足够大的数据集对于训练人工智能模型至关重要，但由于伦理、隐私和技术方面的限制，在脑科学和神经病学中往往难以获得这样的数据集。同时大脑数据高度复杂且多变，人工智能模型需要能够处理神经数据的复杂性，如高维性、噪声和非线性关系。
面临着研究领域亟待解决的问题，微软亚洲研究院铸星计划倡导以开放的态度，鼓励不同学科研究人员展开对话，进行联合实验，以发现可行的解决方案。
2022 年“铸星计划”开放申请，带着“脑机接口领域能否为抑郁症诊疗提供帮助”这一疑问，上海交通大学郑伟龙副教授作为铸星学者访问微软亚洲研究院（上海），与机器学习团队携手展开研究。
在人工智能与脑科学协同发展方向上，郑伟龙更关注脑科学和神经科学，将机器学习的通用模型往EEG领域迁移的时候，他能够在信号处理方面提供专业详实的知识；而在机器学习和算法模型方面，团队其他成员又能够各展所长，提供算法设计、算法优化方面的智慧。
通过“铸星计划”提供的合作交流平台，郑伟龙以及研究团队提出了 NeuroImagen，在根据 EEG 信号重建视觉图像的语义准确度、图片质量、结构准确性等方面上均优于其它前沿的重建方法，郑伟龙的视觉信息重建研究迈出了坚实的第一步。
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人工智能与脑科学之间的跨学科研究前景异常广阔，对其的探索研究可能带来彻底改变多个领域的突破，这些学科的融合最终可能会开启人类知识和能力的新领域，推动医疗、技术等领域的进步。
2025 年微软亚洲研究院“铸星计划”以最开放的态度，向来自世界各地的优秀学者发出邀请：建立合作，共同探索人工智能与脑科学的协同创新，成为这一变革之旅中的闪耀恒星！
研究团队
李东胜
微软亚洲研究院
首席研究员
王延森
微软亚洲研究院
高级研究员
韩东起
微软亚洲研究院
高级研究员
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