动力学刻画的复杂系统科学

报告摘要：

高通量组学技术的兴起为研究包括复杂疾病研究等提供了大数据的支持，这些不同来源、不同层面、不同尺度的数据组成生物医学等的多元异质大数据，具有很强的时空动态性。这些特性使得我们迫切需要研究数据时空特性的动力学分析理论和系统科学方法，如基于动力系统的临界点预警方法、基于吸引子低维特性的时间序列预测理论、基于嵌入理论的因果关系推断算法、基于深度学习的非线性数据融合方法等。这些基于动力学的数据科学新理论与系统科学新方法能够帮助理解和预测复杂系统的动态发展，有助于分析复杂动态过程和机制，加速包括生物医学及人工智能等研究领域的步伐。这些方法和理论可广泛应用于癌症转移与复发，公共卫生实时监测、亚健康状态预警、时间序列预测、AI研究等方面，对动力学和系统科学驱动的数据科学理论和算法发展有重要的推动作用。

报告人简介：

华中科技大学电气工程学士学位；日本东北大学系统科学硕士学位；日本东北大学系统科学博士学位。1997年日本大阪产业大学副教授；2000年美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)访问教授；2002年日本大阪产业大学教授；2009年至今中科院生化细胞研究所研究员，中国科学院系统生物学重点实验室执行主任，国科大杭高院首席教授。中国生物信息学学会(筹)《网络生物学专委会》主任委员，中国运筹学会《计算系统生物学分会》名誉理事长，IEEE SMC学会《系统生物学技术委员会》主席，中国生化细胞学会《分子系统生物学专业分会》主任委员，当选中国运筹学会首届会士。主要从事动力学刻画的数据科学、计算系统生物学、大数据分析和人工智能的研究工作。近年来发表400余篇期刊论文(包括 Nature, Nature Genetics, Nature Communications, Nature Cancer, PNAS, PRL, National Science Review, Cancer Cell, Cell Research等)和四部专著。

人类语音感知与表达的神经机制与人工智能模型

报告摘要：

人类通过语音交流实现丰富的社会认知行为，而人类自然语音交流依赖于大脑皮层网络实现高效信息加工处理。如何理解大脑语音感知和表达过程中的神经编码和控制机制是理解整个语言网络的关键问题。本报告将围绕该问题，基于侵入式高密度皮质脑电记录技术与数据驱动的人工智能模型相结合的新研究框架，介绍探索跨语言的语音感知和产生过程中的神经编码机制、计算模型与脑机接口等不同层面的研究工作。

报告人简介：

李远宁，现任上海科技大学生物医学工程学院研究员、助理教授、博导、独立课题组长，计算认知与转化神经科学实验室主任，美国卡内基梅隆大学神经计算与机器学习博士，加州大学旧金山分校神经外科Edward Chang 实验室博士后，曾获美国国立卫生研究院 (NIH) 神经科学杰出学者奖，入选国家高层次人才计划(海外)，上海市浦江人才计划，上海市领军人才(海外)。主要研究方向为计算和认知神经科学及机器学习，运用高密度颅内皮质脑电技术解析高级听觉和视觉认知过程的神经机制，基于机器学习和人工智能方法建立神经编码和解码计算模型，开发语言脑机接口。一作及通讯论文发表在 Nature Neuroscience, Nature Communications, Science Advances, PNAS等期刊。

视觉修复和视觉编解码

报告摘要：

生物相容性好的人工材料和器件有望部分替代或修复神经系统的功能。我们团队研发了基于金纳米颗粒修饰的二氧化钛纳米线阵列的人造光感受器，贴合纳米线阵列的盲小鼠视网膜对0.5-20 Hz频率闪烁的光刺激响应与正常小鼠相当。纳米线阵列植入盲小鼠眼底后，在15.70 - 18.09 μW·mm-2的低光强下，能对光源位置、发光物体、闪烁物体和光栅运动方向做出判断，并具有0.4 cpd的视锐度，接近正常小鼠0.6 cpd的视觉分辨率。我们还在猕猴眼底植入了纳米线阵列，54周内未发生不良事件。2只猕猴的扫视行为学显示纳米线阵列恢复了猕猴对10 μW·mm-2、0.5º大小光点的光感。目前已开展临床试验，在全盲病人中光感恢复明确。报告还会讨论视觉信息编解码等有意思的话题。

报告人简介：

张嘉漪，香港浸会大学物理系学士，美国布朗大学物理系博士，耶鲁大学神经生物学系博士后。复旦大学脑科学研究院研究员。发挥交叉学科背景优势，围绕修复视觉功能的主题开展研究。近5年以通讯（含共同）作者在Nature Biomedical Engineering, Neuron, Advanced Materials、Nature Communications（3篇）等发表论文14篇。授权发明专利（含PCT）2项。入选国家海外高层次人才引进计划，承担了国家自然科学基金委杰出青年基金、优秀青年基金、科技创新2030重大项目课题、科技部“863”计划等项目。2020年获上海市三八红旗手暨巾帼创新新秀奖。现任医学神经生物学国家重点实验室副主任、复旦大学附属眼耳鼻喉科医院医工交叉研究院副院长、中国神经科学学会感觉与运动分会副主任委员。

多维数据整合解码人脑发育、进化和疾病的分子机制

报告摘要：

大脑是生物体内结构和功能最复杂的器官，是高超、精巧和完善的信息处理系统。而大脑复杂结构的形成和功能的实现需要精确的基因调控来完成，任何小错误都可能导致疾病的发生。与其他物种相比，人脑具有其特有的复杂结构和强大功能。而目前，我们对于人脑发育、进化及其功能实现的分子调控机制的认识仍然十分有限。我们的研究通过对人和其他动物大脑多脑区组织和单细胞测序，结合计算建模和实验验证，揭示人脑发育、进化和功能缺陷的分子和细胞机制。

报告人简介：

诸颖，清华大学生物科学与技术系学士，耶鲁大学神经生物学博士，耶鲁大学神经生物学系和生物统计系联合博士后、副研究科学家。2019年起担任复旦大学脑科学研究院青年研究员。入选教育部“青年长江学者”，上海市海外高层次人才引进计划， “东方学者”特聘教授等。其研究结合大规模高通量测序与生物信息学技术，解码大脑发育、进化和疾病的分子和细胞基础。研究成果发表于Nature, Science等。

报告摘要：

人类90%的信息输入来自于视觉，而视觉功能障碍会给患者的生活带来极大的不便。视觉功能修复是一种通过科学手段恢复或增强视觉能力的方法。本报告将介绍几种常见的视觉功能修复技术，包括药物治疗、基因治疗、干细胞治疗、视网膜假体植入和视觉脑机接口等等。这些技术通过修复、再生或者激活视觉系统的不同部分，使患者能够感知光线、形状和运动等视觉信息。同时，我们还将讨论这些技术的优势和局限性，并展望未来的研究方向。视觉功能修复的研究为视觉障碍患者带来了新的希望，但仍面临着许多挑战。

报告人简介：

颜彪，本科毕业于复旦大学生命科学学院，随后进入复旦大学基础医学院，在马兰院士的指导下获得博士学位。2017年起任复旦大学脑科学研究院副研究员，主要从事视觉修复及视觉编码机制相关的研究工作。近五年以共同第一作者或共同通讯作者身份在Nature Biomedical Engineering、Neuron、Nature Communications等杂志上发表多篇论文，获得多项发明专利以及实用新型专利授权。主持科技创新2030-“脑科学与类脑研究”青年科学家项目以及国家自然科学青年基金等，获得长三角神经科学青年科学家奖。