听歌时，大脑会有什么活动？吃饭喝水，大脑怎样给出做选择的指令？这些东西说起来看不见摸不着，但在脑科学和人工智能的有关实验中，把脑部活动从抽象的描述变成具体的信号网络图像，正是研究内容之一。目前，一种叫“钙成像”（Calcium Imaging）的观测技术，已经成功让动物脑部活动具象化。

　　8月16日，民革中央教科文卫体委员会副主任、清华大学信息科学技术学院院长戴琼海课题组在Nature Methods（《自然·方法》）杂志在线发表的论文《Reinforcing neuron extraction and spike inference in calcium imaging using deep self－supervised denoising》，则让钙成像技术在清晰度等方面有重大突破的可能。Nature Methods是美国Nature杂志的子刊，是生物－生化研究方法领域的权威刊物。今年初戴琼海还在该杂志发文，阐述其“开发深度学习超分辨显微成像方法”有关研究。

　　人类大脑有上百亿个神经元，人类的每一个动作、每一份情感，都是神经元活动的结果。科学家发现，神经元的活动与其内部的钙离子浓度密切相关。所谓“钙成像”，即借助于钙离子浓度与神经活动之间的严格对应关系，通过监测神经元内钙离子浓度的变化，从而检测神经元的活动情况。

　　在“钙成像”技术的帮助下，原本悄无声息的神经活动就变成了一幅斑斓闪烁的壮观影像，科学家终于可以亲眼看着神经信号在神经网络之中往来穿梭。“钙成像”技术为破解神经回路中信息的传播、整合和计算机制提供了可能。因此，这种技术一出现，就受到了全世界神经科学家们的追捧，至今依然是人们观测神经活动最为直接的手段。

　　然而钙成像信噪比（电子设备或电子系统中信号与噪声的比例，信噪比越高则表明产生的噪声越少）过低的问题长期困扰着神经科学家，现有方法不得不通过牺牲成像速度、分辨率或者组织活性来换取图像信噪比，极大地限制了生命科学的发展。

DeepCAD用于神经群落钙成像的去噪，准确解析神经元活动

　　戴琼海课题组题发表的论文提出一种用于钙成像去噪的自监督学习方法（DeepCAD），仅使用单个低信噪比的钙成像视频序列即可实现网络训练。这一研究不仅在钙成像去噪方面取得了突破，还在此基础上将钙成像信噪比提升了十倍以上，克服了光子噪声极限。该方法不仅可以广泛适用于各类钙成像系统，也有望拓展到其他成像模式上。

　　清华大学自动化系博士生李欣阳、张国勋为该论文共同第一作者；清华大学脑与认知科学研究院、清华大学自动化系戴琼海教授；清华大学深圳国际研究生院王好谦教授；清华大学电子系方璐副教授为该论文共同通讯作者。

　　公开资料显示，戴琼海是清华大学信息科学技术学院院长，教授、博导，“长江学者奖励计划”特聘教授，973项目首席科学家。2014年入选国家“新世纪百千万人才工程”。2017年11月当选为中国工程院院士。2018年6月加入民革。2019年10月，当选中国人工智能学会第八届理事会理事长。2020年7月被聘任为国务院参事。

　　戴琼海的主要学术方向是成像与智能技术、脑与认知科学。作为国家自然科学杰出青年基金的获得者，他曾主持国家重点自然科学基金、国家“九五”“十五”多项课题，曾荣获国家技术发明一等奖、二等奖和科技进步二等奖。今年四月，习近平总书记考察清华大学时来到了清华大学成像与智能技术实验室，作为实验室负责人，戴琼海为总书记讲解和介绍了实验室的相关情况。

　　据了解，戴琼海是近年来民革中央重点发展的高层次人才代表之一。2018年12月，刚加入民革6个月的戴琼海，应邀列席民革十三届二中全会。会议期间，民革中央主席万鄂湘亲切会见了戴琼海，并进行深入交流。