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脑成像技术
脑结构错综复杂，包含上千亿个神经元，彼此之间又有着百万亿个连接。时至今日，脑的核心功能，如情绪和情感等，仍然是未解的难题。这是攻克严重危害人类身心健康的神经系统重大疾病的关键，也将为发展类脑计算系统和器件、突破传统计算机架构的束缚提供重要依据，决定着未来人工智能的深度发展方向。
自16世纪末显微镜发明以来，每次显微成像技术的突破都给生命科学研究带来里程碑式的发展。近年来，脑成像技术在成像的分辨率、速度、深度和视场4个方面均取得重大进步。针对脑环路多尺度特性的新型脑成像技术，将为国家“脑计划”在多个层面上解析脑环路结构与功能提供关键引领和支撑，主要研究方向包括：发展高通量三维结构与功能成像和样品处理新技术，以及图像数据处理分析新方法，实现以细胞级分辨率对不同生物全脑神经元类型、连接与活动的快速定量解析；发展大范围、深穿透度的在体高分辨光学成像等新技术，实现清醒和自由活动动物神经活动的高时空分辨解析；发展光电关联等超微成像新技术，实现对神经突触等亚细胞结构的超微解析和定量表征。未来进一步提高活体脑成像的成像深度，开展神经环路的高速高分辨三维重构，探索精准脑结构和功能成像，既是脑成像技术的发展趋势，也是当前国际研究的难点和重点之一。
我们正在亲历一场关于脑-智自然观的革命性转变。鉴于脑科学研究在科学、经济、社会和军事领域的重大价值，发达国家纷纷抢占脑与认知科技的战略制高点。美国、欧盟和日本先后出台了“脑计划”，力图取得重大突破，为未来人工智能深度发展提供关键基础，并推动类脑智能与脑机融合为基础的新兴产业变革性发展。
脑科学研究具有科学前沿和综合交叉的双重特征，脑成像技术是深入解析脑功能联结组的有效手段。深入解析脑功能联结组，实质上是对大脑工作原理的反向工程破译，在此基础上有望发展出基于大脑的构造和线路原理的新型计算系统，突破现代计算机和人工智能应对复杂问题的技术瓶颈，构建具有自组织和自我深度学习能力乃至新型类神经人工智能系统。
近年来，脑科学基础研究发展迅猛，人工智能、脑机接口技术方兴未艾，脑科学研究已迈入黄金时期。随着脑科学研究的逐步深入，科学家在脑成像技术方面提出了更高目标，重点探索如何将脑组织结构的宏观、介观与微观有机融合，绘制脑功能连接图谱，以系统性把握脑组织的结构与功能，开发并优化光、声、电、磁遗传学等非入侵性工具应用于神经与精神疾病。脑成像技术的主要发展方向为：
高分辨率的大脑结构解析方法和技术，包括高通量三维结构、功能成像与样品处理新技术，图像数据处理分析新方法，用于实现以细胞分辨率对不同物种全脑神经元类型、联结与活动的快速定量解析；
大范围、深穿透度的在体高分辨光学成像等新技术，用于实现清醒和自由活动动物神经活动的高时空分辨率解析；
光电关联等超微成像新技术，用于实现对神经突触等亚细胞结构的超微解析和定量表征。
工程研究现状
“脑成像技术”工程研究前沿的核心论文方面（见下表），排名前3位的是美国、英国和德国。
核心论文主要产出机构方面（见下表），排名前3位的是哈佛大学、伦敦国王学院和斯坦福大学。
施引核心论文主要产出国家或地区统计方面（如下表所示），美国、中国和英国排列前3名，中国以6423篇论文排名第2，占比11.77%。
施引核心论文主要产出机构方面（见下表），哈佛医学院、伦敦大学学院和多伦多大学位列前3名。
文章整理自《全球工程前沿2019》
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