在科技快速发展的当下,跨学科的研究愈发显得重要。加州理工学院自1986年成立的计算与神经系统(CNS)计划,正是一个绝佳的例子,该计划专注于研究神经类电路及其所执行的计算之间的关系,无论是自然的还是合成的。这个计划旨在促进工程师、神经科学家与理论家的思想交流和合作,成就了无数创新且有意义的科研成果。
「计算与神经系统计划的核心在于理解计算系统的物理结构、其运作的动态以及能够有效解决的计算问题。」
回顾1980年代初,Carver Mead在推动超大规模集成电路(VLSI)研究时,开始对大脑计算的机制产生兴趣,并与诺贝尔奖得主John Hopfield合作,探讨神经计算的理论基础。这样的合作催生了名为《计算的物理学》的课程,Hopfield负责介绍神经网络的工作,而Mead则讲解如何在高度集成的电子电路中重建神经结构。
「这一过程中,Hopfield与Mead察觉到一个新兴领域正在形成,神经科学家们与正在进行计算和电路模型的家们开始进行交流。」
1986年,Hopfield大力推动成立一个跨学科的博士计划,旨在建立一个学术社群,专注于神经生物学与电气工程、计算机科学及物理学之间的问题。在这一背景下,CNS计划应运而生。
CNS计划的成立得到多方面进展的支持,这些进展包括使用各种技术(如单细胞与网络水平的分析技术、功能性核磁共振成像等)对复杂神经系统的分析,以及对神经结构的理论分析(计算神经科学),以及为工程目的而建模的人工神经网络。
「这个计划开始时只由少数几位教授组成,但很快便吸引了来自不同领域的学者。」
CNS计划的早期创始教授包括Carver Mead、John Hopfield、David Van Essen等。 1990年以来,已有约110名研究生取得CNS博士学位,而14人获得硕士学位。大约三分之二的毕业生选择了学术生涯,其余的则成立或加入了新创公司。
CNS的教授们创建和共同创建了几个重要的会议和研讨会,如1984年的神经网络计算雪鸟会议、1987年的神经信息处理系统(NIPS)会议,以及1988年在马林生物实验室举行的计算神经科学方法会议等。
除了CNS计划,还有如瑞士苏黎世的神经资讯学院及以色列耶路撒冷的跨学科神经计算中心等相关学术计划,进一步延展了这一研究领域。
CNS计划培养出多位杰出校友,其中包括剑桥大学的物理学教授David J. C. MacKay,加州大学伯克利分校的红木理论神经科学中心主任Bruno Olshausen,以及史丹佛大学的生物工程教授Kwabena Boahen等。
「这些校友的成就不仅体现了计划的成功,也证明了跨学科合作的重要性。」
CNS计划的成功彰显了科学研究不再局限于单一领域,而是必须通过不同学科的交融来激发创新与突破。未来,是否还会有更多的学术领域通过跨学科合作孕育出新的成果呢?