在科技快速發展的當下,跨學科的研究愈發顯得重要。加州理工學院自1986年成立的計算與神經系統(CNS)計劃,正是一個絕佳的例子,該計劃專注於研究神經類電路及其所執行的計算之間的關係,無論是自然的還是合成的。這個計劃旨在促進工程師、神經科學家與理論家的思想交流和合作,成就了無數創新且有意義的科研成果。
「計算與神經系統計劃的核心在於理解計算系統的物理結構、其運作的動態以及能夠有效解決的計算問題。」
回顧1980年代初,Carver Mead在推動超大規模集成電路(VLSI)研究時,開始對大腦計算的機制產生興趣,並與諾貝爾獎得主John Hopfield合作,探討神經計算的理論基礎。這樣的合作催生了名為《計算的物理學》的課程,Hopfield負責介紹神經網絡的工作,而Mead則講解如何在高度集成的電子電路中重建神經結構。
「這一過程中,Hopfield與Mead察覺到一個新興領域正在形成,神經科學家們與正在進行計算和電路模型的家們開始進行交流。」
1986年,Hopfield大力推動成立一個跨學科的博士計劃,旨在建立一個學術社群,專注於神經生物學與電氣工程、計算機科學及物理學之間的問題。在這一背景下,CNS計劃應運而生。
CNS計劃的成立得到多方面進展的支持,這些進展包括使用各種技術(如單細胞與網絡水平的分析技術、功能性核磁共振成像等)對複雜神經系統的分析,以及對神經結構的理論分析(計算神經科學),以及為工程目的而建模的人工神經網絡。
「這個計劃開始時只由少數幾位教授組成,但很快便吸引了來自不同領域的學者。」
CNS計劃的早期創始教授包括Carver Mead、John Hopfield、David Van Essen等。1990年以來,已有約110名研究生取得CNS博士學位,而14人獲得碩士學位。大約三分之二的畢業生選擇了學術生涯,其餘的則成立或加入了新創公司。
CNS的教授們創建和共同創建了幾個重要的會議和研討會,如1984年的神經網絡計算雪鳥會議、1987年的神經信息處理系統(NIPS)會議,以及1988年在馬林生物實驗室舉行的計算神經科學方法會議等。
除了CNS計劃,還有如瑞士蘇黎世的神經資訊學院及以色列耶路撒冷的跨學科神經計算中心等相關學術計劃,進一步延展了這一研究領域。
CNS計劃培養出多位傑出校友,其中包括劍橋大學的物理學教授David J. C. MacKay,加州大學伯克利分校的紅木理論神經科學中心主任Bruno Olshausen,以及史丹佛大學的生物工程教授Kwabena Boahen等。
「這些校友的成就不僅體現了計劃的成功,也證明了跨學科合作的重要性。」
CNS計劃的成功彰顯了科學研究不再局限於單一領域,而是必須通過不同學科的交融來激發創新與突破。未來,是否還會有更多的學術領域通過跨學科合作孕育出新的成果呢?