|
神经科学家米格尔·尼科莱利斯 摄影记者/任玉明 和米格尔·尼科莱利斯(MiguelA.Nicolelis)谈他发明的“机械战甲”，他的思绪就会不自觉地飞回到2014年6月12日那天晚上。巴西世界杯的开球仪式，残疾少年茱莉亚诺·平托在众人注视下，戴上意念控制头盔，身着“机械战甲”，独立行走到独立行走到圣保罗科林蒂安竞技场中央，靠着脑电波控制自己的“脚”，为巴西世界杯踢出“第一脚”。 一切犹如科幻电影的情节。瘫痪多年的少年迈出的一小步，对尼科莱利斯来来说是事业的一大步，也是人类脑神经科学的一大步。而这一步差不多花了尼科莱利斯三十年的青葱岁月，他已经从巴西圣保罗大学医学院毕业生成为了世界顶级科研机构巴西埃蒙德与莉莉·萨夫拉国际纳塔尔神经学科研究所联合创始人、美国杜克大学神经工程研究中心创始人。 58岁的尼科莱利斯，身材发了福，无法像他儿时梦想的那样，为巴西夺取大力神杯，但作为知名的神经科学家和“机械战甲”的发明者，他是英雄，带给全世界千万像茱莉亚诺·平托这样的残疾人重新站起来、独立行走的希望。 很多媒体将尼科莱利斯称为创造“绿荫钢铁侠”的人。“‘机械战甲’引发的轰动让我始料未及，很多人开始仿制‘机械战甲’，但我不打算用专利权去阻止这一切。”为宣传自己的新著作《脑机穿越》来到上海，尼科莱利斯接受了媒体专访。神色谦和的他与严肃的科学家形象大相径庭，谈及自己的研究未来可能会帮助成千上万的残疾人，甚至为人类描绘出人机交互的新图景，尼科莱利斯表示，他根本不会考虑自身的经济利益得失。相反，他希望更多人来研究和制造类似于“机械战甲”这样的脑机交互装置。因为，产品多了成本就会下降，普通人才会受益。 不过，尼科莱利斯认为，“机械战甲”想要真正普及，还有一关要过，就是让更多人了解脑机交互背后的基本原理，“和科学家热衷人工智能研发相比，人类对自身大脑的探索仍然太少，到现在为止，关于大脑如何产生脑电波的机制仍然存在很大的争议。”
《脑机穿越》，浙江人民出版社，2015年3月。以及尼科莱利斯的脑机交互研究示意图。
每个人都是自己大脑的雕塑家 尼科莱利斯在医学院就读时发现，几个世纪以来，人们都按照大脑区域论来理解大脑的工作机制。这种理论认为，一旦过了发育期，除了细胞新陈代谢之外和功能逐渐衰退之外，大脑不会再变化。 在传统医学教科书上，尼科莱利斯所接触到的信息是，大脑的不同区域负责不同功能。比如，海马体承载记忆功能、运动皮层则着控制身体的动作。而经典的神经科学理论也特别指出，大脑不同区域的特定神经元负责特定任务。这些神经元如果遭到破坏，就会失去相应的能力。如果向大脑输送感官信号路径遭到破坏或者发生故障，大脑相应的控制功能也会随之永久消失。 “我很幸运，在我大学时代，美国范德堡大学的神经科学家琼恩·卡斯(JonKaas)开始在灵长类动物身上做了实验，证明大脑区域论的谬误。”尼科莱利斯解释说，彼时，琼恩·卡斯的研究成果表明，大脑神经元有接管机制，某一个神经元死亡，其他“同伴”就会接管其功能。如果不幸发生了脊椎损伤，大脑和身体的信号通道被切断，人体会自发开辟一条新的通道，导致大脑的运转方式发生改变。尼科莱利斯说：“卡斯的研究证明，神经具有可塑性，就像1906年诺比尔生理学奖获得者圣地亚哥·瑞蒙·卡加尔(SantiagoRamonyCajal)预言的那样，每个人都可以成为自己大脑的雕塑家。” 事实上，尼科莱利斯的脑机交互研究正是基于这种全新的脑神经理论。曾立志成为一名神经外科医生的他，因为对大脑3D地图萌发兴趣，只身前往美国攻读博士后，扎进脑机交互的研究领域。上世纪90年代，尼科莱利斯研发出一种能将神经元组信号转换成机器指令的装置，这也是全球第一台“脑机解码转码器”。 2000年之后，尼科莱利斯的研究进入高潮阶段。他分别在小鼠、猫头鹰和成年猕猴的大脑中植入装置。实验相当成功，小鼠靠着意念促使机械杠杆转动，获得清水。猫头鹰则能同时控制两只机械臂，一只在杜克大学的实验室，另一只远在600英里之外的马萨诸塞州。猕猴不但能通过脑波控制游戏操纵杆，还能“随心所欲”地移动屏幕上的光标位置。 真正让尼科莱利斯受到大众关注的，还要数2008年猕猴控制机器人的实验。当时，整个研究团队在猕猴大脑中植入了能同时读取300个神经元信号的电极，通过网络信号连接到了远在日本的机器人的“大脑”中。猕猴开始在跑步机上跑动时，接收到信号的机器人也开始随之跑动，双腿运动甚至更快。而当猕猴停下来，脑海中仍有跑步的意念时，机器人还在随着指令不停跑动。 这个轰动的实验，被尼科莱利斯带到了2012年的TED演讲台上。此时，脑机交互的研究已经渐入佳境，尼科莱利斯克服了两个最重要的障碍。其一，重新创造触觉。他们发现，其实大脑可以很快学习处理新型人工信息，从而创造出了可以让脊椎损伤患者体验脚踏实地感觉的“人工触感”。第二，尽管无数次动物实验证明通过手术在大脑中植入传感器是安全的，但其引起的伦理问题无法被忽略。尼科莱利斯受到科幻电影的启发，创造出“脑电波传感帽”，也就是几年前被众人热议的ECG意念控制头盔，让整个研究彻底摆脱了科学理论的限制。
脑机交互实验中，尼科莱利斯创造出“脑电波传感帽” 其实，“再度行走”真正被确认亮相巴西世界杯开幕式，留给尼科莱利斯等人的时间不足15个月。 “这个项目激发了我的大脑潜力，我们是以‘716’的工作强度去完成所有的研发的。结果证明，大脑远比我们想象的靠谱。”尼科莱利斯坦言，除了茱莉亚诺·平托之外，“机械战甲”操作者的备选名单中有其他7名瘫患者，脊椎受伤，但大脑健康，仍然可以想象行走的过程。尼科莱利斯和其他科研人员为他们安排了集中专注力的密集训练，促使其大脑发出驱动“机械战甲”的信号。看到自己再度行走，一名患者激动地哭了出来。尼科莱利斯提及这一幕不免唏嘘：“这是她瘫痪多年后第一次自己行走，我意识到自己的责任就是尽快让‘机械战甲’普及开，让更多人受益。” 实际上，不止是脊椎受损的患者，所有人都可以从脑机交互的研究成果中受益。比如，拆弹专家能远程控制机器人拆除危险易爆品。又比如，太空迷不再需要支付昂贵的旅行费用，足不出户，派出感应机器人登上火星，来一番星际旅行，也能领略不同于地球风貌的美景，顺便感受到宇宙沙尘暴的威力。尼科莱利斯的研究无疑为人类描绘了一幅前所未有的新图景。
尼科莱利斯在实验室中 专访尼科莱利斯 脑神经科学远比人工智能复杂 第一财经：最近人们都在讨论以AlphaGo为代表的人工智能与人类一流棋手对弈的新闻。人工智能总是占据上风，很多人担心，未来人工智未来会取代人类，对人类形成威胁。你怎么看这种观点? 尼科莱利斯：我研究的领域和人工智能虽然会有交集，但其实是两个层次不同的领域。从现在人工智能的表现来看，它之所以能多次战胜人类棋手，关键是“快”。在短时间内迅速处理海量的数据，分析出所谓“最合理”、“最优化”的落子位置。但那仅仅是“快”而已，并没有其他。人们所担心的被人工智能所取代，只能在某些领域发生，人工智能无法成为人，它只能模仿人，即便是产生了所谓的人格，其实也是开发者赋予的模仿他自己或者他想要呈现的“人格”。 从我的角度来看，脑神经科学的复杂程度远在人工智能研发之上。对于大脑，即便是现在，我也只能说我们知道的还不够多。但通过脑机接口，人类可以轻松地去控制机械设备，未来也可以控制人工智能，可以说，它为人类提供了一种驾驭科技的新途径。 第一财经：在《脑机穿越》一书中，你提到，在你最初接触脑神经科学的时候，大脑功能区域论等传统理论是占据了主流。但你的研究直接以琼恩·卡斯等人发表的最新研究成果作为基础，肯定会遭到争议和一部分人的否定。你是怎么处理的? 尼科莱利斯：当时自己的研究的确不被人所理解的情况，这让我很有挫折感。但幸运的是，这个令人难受的过程没持续多久。琼恩·卡斯的实验不断被其他脑神经科学家证实，“神经可塑性”迅速成为脑神经领域主流的理论。 其实，新的研究被人所接受的速度非常快。2011年6月，《脑机穿越》的英文版已经完成，我在巴西圣保罗交响乐团剧院召开了新书发布会。当时我就告诉在场媒体，在2014年的世界杯上，我会造出一种意念控制的机器，让瘫痪者“再度行走”甚至踢球。他们中的大多数都觉得我是异想天开的疯子。但到了2013年，巴西政府就同意资助“再度行走”项目了。当时，我向他们提议，要借助世界杯让更多人知道项目的研究成果。现在，所以人都知道“机械战甲”了。有一次，我去澳大利亚的一个小城市旅行，和当地的两个足球爱好者聊天，说到巴西世界杯，他们对“机械战甲”印象非常深刻。得知我是发明人，他们激动地把我当成明星要合影签名。 第一财经：除了奥运会，通过你的书，人们的确了解到脑机交互的各种研究成果。在书中，你将大脑的工作机制比作大选，这种比喻方式很巧妙，你是怎么想到这种通俗易懂的表达方式的? 尼科莱利斯：为了寻找合适的表达方式，我的确想了很多种方案。当时正好看到新闻中的大选镜头，觉得脑海中灵光一闪，大选投票和大脑的工作方式颇有类似之处。更何况，说起大选，所有人眼睛都会发光，没有比这更接地气的比喻了。 科学研究最终是要造福全人类，虽然研究者总是孤独的，但我要做的事情不仅是研究，还要尽快把研究成果和其中的故事、波折都以著作的形式表达出来，而且是以大多数人能够看懂的方式。我想我在表达方面是有天赋的。我的母亲是巴西畅销童书作家，在她身边多年耳濡目染，我习惯于动用各种想象力，将枯燥的科学术语和结论尽可能生动描述出来。 第一财经：脑机交互研究和实验要持续很久，但你还在不断写书，很好奇你的工作和生活到底是怎么样的? 尼科莱利斯：我的生活永远会和脑机交互的实验交织在一起，讲学、做实验、写报告和论文，研究不可能停下来。“机械战甲脑”真正走入人们的日常生活，还有很多难关。脑机融合的应用前景无限，更何况那么多人等着用“机械战甲”获得重新行走的机会。我从来没有为了写书停手头的工作。即使现在我坐在喧闹的咖啡厅接受采访，下一刻空闲时，我就会打开笔记本电脑，埋头写作。写《脑机穿越》我用了一年多时间。现在，因为有了经验，我的写作速度更快了。我已经在写另一本书，是关于“机械战甲”开发的过程。我要趁热打铁，希望人们了解它不只是因为足球。它的潜力不可估量。 |
|
|
