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人人都能成为X教授,这样的日子离我们还有多远?

2017-06-22  金戈001



有朝一日,这一切都可能被淘汰。


因为,一些聪明人投入了大量时间与财力,设法在你的思绪形成之时,就用计算机将其读取出来。也就是说,不用你动一根手指,机器就知道你的所思所想,并提供你需要的信息。


那么,这样的未来还有多远?我们不妨看一看现阶段脑机界面的发展水平,以及在“入驻”人脑之前,它们还面临哪些挑战。



脑机接口(BCI)研究始于几十年前,但有时候,如此大胆的技术要想实现,我们还需要一个能让火箭降落在海上浮动平台的亿万富豪。


最近,伊隆·马斯克(Elon Musk)透露,他正在研发此类技术,消息一出,一度引发热议。但实际上,“读心机”的源头可以追溯到近一个世纪前的神经科学研究。


1924年,德国精神病学家汉斯·伯格(Hans Berger)对一名17岁少年进行了神经外科手术,并首次录下了病人的脑电图。他将发现的两种脑电波命名为α波和β波。时至今日,这些脑电活动依然在脑部疾病的检测中起到重要的辅助作用。


通过在患者头皮上贴上电极,让探测到的脑电波以图形形式显示在屏幕上,医生们就可以寻找异常现象,进而对脑部健康作出判断。比如,棘波也许代表癫痫或癫痫发作,而慢波也许是肿瘤或中风的结果。阿兹海默病、发作性嗜睡病和脑损伤等也可以从脑电波中观测出来。


走向脑机直接通信


上世纪70年代,比利时一位名叫雅克·维达(Jacques Vidal)的电气工程师开始思索一个问题:这些电信号的用途能否拓展到医疗领域之外?


1973年,他发表了经同行评审的论文《走向脑机直接通信》,首次描述了“脑机界面”(他也被公认为该名词的发明者),并探索了其可行性:即从脑部读取电信号,再将其转化为计算机指令。


“这些可观测的脑电信号能否在人机通信中充当信息载体,或者用来控制假肢或飞船等外部装置?”这位退役的空军中尉写道,“以当前的计算机科学和神经生理学水平来看,这样的壮举也许指日可待。”


用意念控制假肢



事实证明,这个日子要比维达预想中来得更迟一些,但就脑机接口的运用方式而言,他还是颇有先见之明的。


在2014年的巴西足球世界杯上,世界各地的科学家合作呈现了“再次行走计划”(The Walk Again Project),他们展示了行动辅助技术的最新进展:由人脑控制的外骨骼。他们使用一组非侵入式电极,读取一位截瘫者的脑部信号,继而将指令传递给截瘫者穿戴的轻质外骨骼,帮助他为世界杯开球。


另一种行动障碍解决方案是从非侵入型的脑电波设备中读取数据,用于重建手部和腿部的3D动作,使一位下肢瘫痪者用已经瘫痪的双腿重新行走,并让一位四肢瘫痪的病人通过大脑实施控制,借助机器手臂吃上巧克力。

 

用意念驾驶宇宙飞船


那太空飞船呢?当然,我们还没有走到那一步,不过美国宇航局(NASA)正在探索其可能性。


2013年,NASA与英国埃塞克斯大学的科学家合作了一个项目,其中,两位被试者通过脑机接口,控制了一艘虚拟太空飞船。该研究旨在探索脑机接口控制星球探测器的潜力,不过,我们离实际运用还有很长一段距离。


与此同时,用无人机取而代之,不算太寒碜吧?无人机已经成为脑机接口技术的常用试验品。人脑控制的四轴飞行器和固定翼无人机已经出现,有的机构还举办了竞赛,以推动这一技术的发展。

 


去年4月,佛罗里达大学的神经科学家们举办了首场脑控无人机竞赛,要求操纵人员只用自己的意念,指挥无人机飞过终点线。这项技术利用脑电波设备收集脑信号,继而将其转换为无人机的控制输入。所以,你不用将操纵杆向左掰,只需想着把它往左掰就行了。


不过,脑控无人机竞赛并非纯粹为了观赏,它还有一个目的,就是促进脑机接口领域的进一步发展,以期有一天,这些设备能进入日常生活。赛事组织者之一、佛罗里达大学计算机、信息科学与工程学院院长胡安·吉尔伯特(Juan Gilbert)告诉我们,他们正在取得一些不错的进展。


“再过几周,我们就要筹办第二届脑控无人机竞赛了,我们已经启动了一些项目。”他在接受采访时说,“我们有一个名为Brainwords的项目,试图将脑机接口变成身份认证器,相当于将意念设为密码。我们还有一个由中国联想公司赞助的项目,旨在实现意念击鼓。我们还在设计一种新型脑机接口,它可以让普通大众使用起来更方便。另有一个项目是构建工具,使脑机接口便于App开发者使用。此外,我们还在研究如何利用脑机接口监测脑部活动。”


到目前为止,非侵入式脑机接口(如脑电波帽)在读取电信号时,都是隔着层层头骨和组织,因此会掺杂很多噪音,使用途受到限制。要获得最清晰的信号,实现它“游戏规则改变者”的潜力,我们就得更靠近信号源头。


脑膜之内的狂欢


虽然需要手术,并存在感染风险,但一旦植入脑部、直接接触脑组织表面,脑机接口就能实现最佳信号质量,科学家也能借此大展身手。


雷泽博士(左)和他的病人伯克哈特


2014年,俄亥俄州立大学神经调节中心主任、医学博士阿里·雷泽(Ali Rezai)在伊恩·伯克哈特(Ian Burkhart)的运动皮层表面植入了一枚4×4毫米的微芯片。


伯克哈特今年26岁,他19岁时在跳水中受伤,导致四肢瘫痪。医生希望通过芯片和专门定制的算法,加上刺激手臂肌肉的袖筒装置,能绕过受损的脊髓神经,让伯克哈特用思维控制自己的手指和手掌。


“结果非常理想。”雷泽说,“伊恩是用思维控制(瘫痪的)手和手臂的第一人。一开始,他的手腕和手掌能大致动一动。过去两年半来,他的表现超过了我们的预期,可以进行越来越复杂的动作,连他自己都没有想到,比如快速开合手掌,运动手指,抓取并握住杯子、牙刷、手机、钥匙和信用卡等物体;拧开和拧紧罐子;搅拌咖啡;将瓶子里的水倒出来;握住手机;吃饭,梳头,甚至玩电脑游戏。”


最近还有一个例子,同样是绕过受损的脊髓神经,一名肩部以下高位截瘫的男子得以重新控制瘫痪的肌肉。为实现这一效果,科学家在他的运动皮层内,植入了两片药丸大小的96通道电极阵列,并在他的手臂上连接了另一组电极。经过一些训练之后,他只需想象着移动手臂或手掌,这些脑信号就可以转化为电脉冲,促成手臂肌肉动作。


因此,当前的脑机接口已然实实在在地影响着残疾人士的生活。但伊隆·马斯克认为,这些机器的能耐还可以更大。


人人可用的脑机接口?


2008年前后,主要面向消费者的脑电波设备开始从实验室慢慢进入市场。NeuroSky和Emotiv是该领域早期的两家参与者,它们都希望推广意念控制的电脑游戏。



如今,市面上的非侵入式脑电波设备多是用来检测脑部健康的,就好像套在头部的Fitbit。另外,还有斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)2012年亲测过的iBrain,以及在移动设备上显示脑电波数据的Muse。


不过,现在走在大街上,我们还是很难看到有普通民众头戴脑电波头罩,或是有谁的头皮中伸出电线的——当前的可植入式脑机接口都有这样一根电线。


要想普及开来,这类技术还得更加周全才行,而这正是伊隆·马斯克的目标。这位企业家创立了Neuralink公司,希望开发一种植入式无线脑机接口,监控脑电波,能上传和下载思维及信息。治疗神经系统疾病也是其目的之一,但说到底,马斯克的真实意图还是增补人类智能,拯救全人类。


“无论人工智能进展快慢,我们都会被远远甩在后面。”他去年夏天时曾说,“超级人工智能发展的结果,往好了说就是,人类在智力上会远远落后,我们就好像一种宠物,或者一种家猫。我可不想做一只家猫。”


这还是机器决定留着我们的情况,要是机器决定不留……


“那可能就像清理垃圾邮件一样简单。”马斯克说,“清理收件箱,最简单的办法是什么呢?只不过这次,它清理的不是垃圾邮件,而是人类。”


成为超人类


“从某种意义上讲,我们已经有一个数字化的第三层了,因为你有电脑、手机或App。”马斯克在解释Neuralink的基础时说。



“你可以在谷歌上提问,然后立马得到答案。”他说,“你可以访问任何书籍或音乐。凭借电子表格,你可以拥有惊人的计算能力……你可以和远在千里之外的人免费视频聊天。要是在过去,这会被当作巫术,你会被烧死。


如今,有声视频随你录,照片想拍多少就拍多少,再圈出人物、打上时间标记。你可以通过社交媒体,同时播送给几百万人,而且全部免费。放在20年前,就连美国总统都没有这样的超能力。”


在马斯克看来,Neuralink的脑机接口就是把这个数字化的第三层直接接入人脑,不必再用手指往手机、笔记本或平板中输入指令,因为在你动手之前,这些机器早就开始行动了。


但要实现这样的技术,还需要克服哪些难关呢?


首先,你需要一部设备,与大脑之间实现大量数据的无线传输。当前的可植入式脑机接口需要从人的脑部接一根电线出来,但一些不需要电线的版本已经取得了不错的进展。


去年,加州大学伯克利分校的科学家展示了一款名为Neural Dust的产品,这是一种微型无线传感器,可以进入人体,实时追踪神经信号和肌肉。


这种边长1毫米的正方体内包含有压电晶体,可将体外的超声波振动转化为电力,从而驱动其上搭载的晶体管。该晶体管附着于神经上,测量电活动,将任何电压棘波传递给体外的超声波设备,以供分析。


研究人员已将这种装置植入大鼠的肌肉和外周神经,但他们希望,有朝一日,能将这种设备植入人脑。



“这项技术还没有达到50微米的目标尺寸,这才是大脑和中枢神经系统所需要的。”参与研发Neural Dust的神经科学家何塞·卡梅纳(Jose Carmena)指出,“然而,一旦经过临床验证,Neural Dust就能取代有线电极。这样,把头皮一缝合,就大功告成了。”


这仍然涉及脑外科手术,而要像马斯克希望的那样广泛普及,这项技术还需要进一步简化,变得像激光近视手术那样。


读心之前,先转变观念


假设无线问题和带宽问题都能解决,生物相容性等其他复杂问题也能找到解决方案,人们就会让这些芯片植入自己的脑袋吗?


“芯片式脑机接口的应用不仅仅是个科学和技术难题,也涉及人们的观念,以及人们是否愿意适应这种技术。”


佛罗里达大学的胡安·吉尔伯特说,“由于好莱坞电影的影响,身体健康的人也许不愿在脑袋里放一枚芯片。他们会认为,政府会试图控制他们,或监控他们的思想。所以,马斯克和他的新公司应该设立一个团队,专门从事伦理与文化方面的研究,分析人们会在什么时候、出于何种原因、通过何种方式接受芯片式脑机接口。”


按照马斯克的预想,一开始,人们会用Neuralink的技术治疗脑部损伤,比如中风,行动障碍,以及衰老导致的记忆衰退等。之后,它的发展可能就势如破竹了。


“我认为,大概再过八到十年,它就会普及到健康人中间……不过,这关键要看监管审批的时机,以及我们的产品在残疾人身上的效果如何。”他说。


未来什么样?



快进到10年、20年或40年后,无论具体是多久,反正,到了只有彻头彻尾的卢德主义者(指反对技术进步的人)才敢公开拒装脑机接口的时候,我们会做些什么呢?人与人之间的交流会变成什么样?我们还需要说话吗?


“如果我要告诉你一件事,我们就会在两厢情愿的前提下,展开一场心灵感应。”马斯克说,“你不用开口,除非你想让交流变得更有趣。不过,这种对话是一种概念上的互动,现在我们还很难想象。”


马斯克所描述的,其实是一种完全颠覆以往的沟通模式。没有计算机的增强作用,我们那愚蠢的人脑是怎么都不会明白的。不但手指输入会过时,就连开口说话——这种千万年来的主要交流方式——都会过时。


人脑中的信息汇总起来,比英语、法语、汉语所能当场传达的信息多得多,其中包括所有细致入微的情绪、半生不熟的点子、稍纵即逝的灵感、肾上腺素、兴奋和恐惧。植入式读心设备也许能开启人类自我表达的全新方式。


与死神擦肩而过是什么感觉?在奥运会上夺冠是什么感受?真爱和心碎是什么滋味?其他无法用言语表述的体验呢?


这样的未来固然既令人激动也让人不安

 

翻译:雁行

来源:NewAtlas

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