人脑由 10¹¹个神经元和 10¹⁴个神经元之间的突触连接构成， 仅需消耗 10-20W 功率，完成从感觉到认知的各项复杂任务。探索脑的工作原理是脑科学研究的核心问题之一。随着近年来智能产业的飞速发展，脑科学研究催生了类脑智能领域新的增长点，代表性突破包括哺乳动物视皮层的信息处理机制对深度学习的奠基性作用，以及脑细胞的可塑性等工作原理对类脑芯片设计的影响等。

脑科学和人工智能的融合与协同发展存在很大的机遇和挑战。脑科学基础研究发展新技术探测更多神经元的实时活动，理解感知等高级行为的机制； 目前大脑在处理复杂任务时的低功耗和鲁棒性仍远超人工智能系统， 需要通过认知大脑的工作原理， 发展新的类脑智能计算理论，从而推动人工智能接近并达到生物大脑的智慧能力。

工程实验室计划以脑认知的神经基础为核心科学问题，运用遗传学和光学成像等技术，聚焦多模态协同感知、学习和决策等关键的脑认知功能，解析大脑神经环路的结构和功能，探究大脑对感觉和运动信息处理机制以及学习和决策的神经计算机制。该方向的具体技术内容如下图所示。