随着全球范围内掀起脑科学研究热潮，许多国家纷纷出台计划发展脑科学研究。20世纪80年代早期，美国发起设立“人类脑计划”研究计划；1996年，日本制定了为期20年的“脑科学时代”计划；2005年，欧洲启动“蓝脑计划”。这些计划促使脑科学得以蓬勃发展，成为近30年来发展最快的学科之一。
近年来，国内外兴起一股新的脑研究热潮，脑科学发展出现了新的动向。2013年1月28日，欧盟委员会宣布，人脑工程成为欧盟“未来新兴旗舰技术项目”之一，并将在未来10年内获得10亿欧元（约合人民币82亿元）的科研经费。2013年4月2日，美国总统奥巴马宣布了“脑计划”，预计每年经费投入约2.32亿美元，其中联邦机构投入1.1亿美元，私营机构投入1.22亿美元。
脑科学是以大脑作为研究对象的多学科交叉汇合而成的新兴研究领域，它融合了神经科学、认知科学、心理学、人工智能、信息科学、计算机科学等学科。
归纳起来，脑科学的研究内容主要有3个方面：一是大脑自身的研究，重点是神经系统和神经活动；二是脑疾病的发病机制与诊断治疗；三是大脑功能的模拟和应用，特别是开发能够模拟人脑功能的计算机软件和系统。
从应用角度来看，脑科学的主要应用方向包括“仿脑”、“脑控”和“控脑”3个方面。
“仿脑”替代人脑？
“仿脑”是指借鉴人脑机能，开发全新的信息处理系统和更加智能化的机械设备。一是发展脑型器件和结构，包括具有学习和记忆能力的神经元芯片，具有智力、情感和意识等智力认知功能的脑型计算机等。二是设计和开发脑型信息处理系统，包括支持人类机能的机器人系统等。当前，“仿脑”应用主要是围绕模拟神经元功能、大脑信息处理机制等开展应用。
一是应用于开发模仿人类神经元功能的神经元芯片，推动感知系统与强自主能力的无人系统的发展。如美国高通公司通过模仿神经结构和大脑处理信息方式开发出了大脑芯片，可推进智能机器人发展；美国陆军研究实验室通过模拟人脑思考过程开发出了量子神经元计算机芯片，可推动大规模运算技术的发展；国防高级研究计划局资助IBM公司通过模拟大脑神经元突触功能开发出了认知型计算机芯片，可提高无人系统的自主能力；美国南加州大学制造出能模拟大脑突触功能的碳纳米管电路，可用于制造智能装备。
二是应用于设计开发具备人脑处理功能的仿脑处理器，提高信息处理与分析专业能力。具体应用包括：美国国防高级研究计划局拟开发基于大脑皮层计算模型的人脑处理器，可用于复杂信号处理和数据分析；谷歌开发能够模拟人类大脑的人脑模拟器，可用于图像分析与识别；加拿大科学家制成具备初步自主能力的人造大脑模型——Spaun，可用于智能分析与计算。
三是应用于开发智能战场机器人，提高武器装备智能化水平。例如，美国波士顿动力公司展示了“阿特拉斯”人形机器人样机，是美国国防部第一款机器人士兵技术开发和验证平台。
四是应用于开发认知计算技术，推进认知计算在武器装备领域的应用。国外以未来潜在军事应用为牵引，围绕大脑认知功能，积极推进认知计算技术的发展。
大脑将被控制？
“脑控”是指由意识直接控制外界物体或设备，减少或替代肢体操作，从而提高操作人员操控外部设备的灵活性和敏捷性。“脑控”应用是脑科学应用的热点，目前已经在民用、航天及军事领域开展了初步应用。“脑控”应用最初是在电脑游戏软件领域。例如，美国Sauaalito公司开发了“滑雪”游戏软件，游戏者只需思考“向左”或“向右”，就能成功地控制显示屏上滑雪运动员的滑雪过程。后来，“脑控”应用逐步拓展到医疗等领域。
近年来，随着全球脑科学研究热潮的兴起，“脑控”应用得到了进一步深入。一是日德研发出了由人脑控制的车辆，日本丰田公司制造出世界首辆用意志控制速度的自行车；德国科学家发明意念操控汽车。二是美国开发出脑控飞行器，美国PuzzleBox公司研制出一种能够通过脑电波进行控制的玩具直升机；美国明尼苏达大学成功研制出能够用意念控制的四轴飞行器。三是德国、英国科学家开发专门的脑机接口装置来控制飞机和飞船模拟器。四是美国开展“阿凡达”科研项目，研发一种自主式双脚机器人，能够让士兵在战场上远程控制，以替代士兵执行部分作战任务。
“控脑”是指利用技术手段，将控制信号直接输入大脑，对人神经活动与思维能力进行干扰甚至控制的过程。如人工耳蜗、人工视觉，将声音信号、图像信号转成电信号直接刺激大脑，促使大脑具备相应的感知。实现“控脑”能力，重点是开发能够监测和干预大脑思维活动的信息系统，关键是需要攻克连接大脑的脑机接口技术。
与“仿脑”和“脑控”相比，这一技术的实现难度最大，特别是在以人脑为对象开展研究时，科学家们持相当谨慎的态度。此外，“控脑”在当前存在着伦理问题。
脑科学带来变革？
脑科学及认知神经科学对于人类了解自身的神经精神过程具有重要价值，同时也具有广阔的军事应用前景，其迅猛发展可能推动军事领域变革。此外，脑科学本身也属于两用性研究，在航天领域也有着巨大的应用潜力。
在军事领域，脑科学将直接作用于现代战场的多个领域，能够催生新型脑控武器和智能化装备、提高作战人员知识与作业能力、优化军事训练与决策、改善神经精神损伤军人救治、实现认知精神类药物武器化、推动心理战和情报战升级、促进军事占领地区统治管理，这些应用前景将会使军用装备乃至整体作战策略发生历史性变革。
在航天领域，随着脑机接口技术的不断发展与应用，航天员可使用脑机接口控制的太空机器人系统来更好地执行太空任务，包括：通过大脑控制机器人代替航天员进行舱外活动；远程控制自动装置（用于探测、维修和维护）；无需用手实现对舱内装置和设备的直接控制；控制月球表面探测车开展探测活动等。
对人类而言，大脑的复杂程度及发挥的作用是其他任何器官无法比拟的。理解人脑的运行机制有助于揭示人脑的高能效、高可靠性之谜，对人工智能研发、破译人机界面智能化具有重大意义。可以预期，脑科学相关技术的发展和应用，将迅速提升武器装备智能化和操控意识化程度，对武器装备发展和航天领域发展产生难以预见的深刻影响。
图为明尼苏达大学研制的脑控四轴飞行器。