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都世民 摘要：本文主要讨论脑电波与意识有无关联。有关脑机界面的研究，有诸多报道，这些报道的故事很神奇，这项研究中核心问题是什么？研究方向最终要达到什么目的？脑电信息里有没有人的意识？人脑与电脑能不能相互连接或嫁接？是人脑改变电脑还是电脑改变人脑？ 关键词：脑电波，AI，脑机界面，意识 引言 《环球科学》2019年第5期，刊登两篇文章：“从科幻到现实：脑机接口的20年”；“用意念操控机器”。这两篇文章用“脑机接口”这个词，来阐述意念控制，也就是用残疾人脑电波控制机体的某种活动，应该说这种研究是有益的，是可以改变一些疾病患者的生活质量。 有关这方面问题，所采用的词汇是多种的，例如脑机界面、意念控制、脑机接口、意志控制，实际上是“脑电波+电子计算机”&“脑电波+机器”来控制机器或人。 “脑机界面”能改变“人类”定义吗？ 2018-01-15，腾讯科技 刊登一篇文章：“经济学人封面文章：脑机界面或将改变“人类”定义”。英国《经济学人》杂志发表封面文章，对脑机界面的前景和挑战进行了探讨，甚至认为这种技术可能改变“人类”的定义。 什么是脑机界面？ 1973年，美国加利福利亚大学洛杉矶分校雅克·比达尔（Jacques Vidal）首先发表脑机界面（Brain-computer interface）的论文，给出了大脑与外界的直接信息通道，提出了脑机界面的信息系统框架。这个系统他是从大脑提取脑电信号，输入电子计算机，然后再返回大脑的过程。 应当指出的是，获取脑电信号，有两种方法： 一种是植入电极于大脑，从中提取脑电信号［2］； 另一种，不是植入电极，是无创伤提取脑电信号［3］。 埃隆·马斯克（0Elon Musk）认为，如果人类想要在人工智能出现时生存下去，就必须要升级。企业家设想这样一个世界：人类通过心灵感应与他人或机器进行沟通，或者像“超人”那样听到极高频率的声音。 如果实现这些能力，要等几十年。在此之前，脑机界面可以为我们打开一扇大门，让我们接触到全新的应用。试想脑机界面可以通过刺激视觉皮层帮助盲人重见光明；可以为中风患者建立新的神经连接；或者通过监控大脑找到抑郁症的神经信号。通过把神经元放电的生物电转化成可以利用的资源，也就是说脑机界面或许可以改变“人类”的定义。［2］ 上述观点都能实现吗？笔者怀疑这种说法，其原因如下： ·在古代，東西方国家都不分学科。早先“意识”的研究归属于哲学和佛学范畴。“意识”后来又归属生理学。近代又归属生物学、信息学、脑科学和医学。涉及的学科愈来愈多，变成多学科问题。如今AI技术也参与其中，脑机界面技术设计了一个闭环系统，有两组人工电极，一组采集脑电波信号，另一组接收刺激器的微弱电流信号，用了模拟机械手的触摸和位置信息，传输到躯体的感觉皮层，返回大脑的后顶叶皮层。由此看来，A.I.技术认为脑电信号中有人的意识，这是否意味着自然科学的四大难题之一，意识是怎么产生的？这个问题被A.I.技术破解了吗？否则怎么会称为意念操控？［4-7］ ·脑机界面想通过刺激视觉皮层帮助盲人重见光明，这一构想是有问题的，因为对视觉感官相关研究还存在问题，至今反馈通道不明，对眼球与视网膜之间的研究，存在不同层面，有宏观与微观对话，显然是不合适的。人眼不是相机，这之间是无线传输，因为光是电磁波，想用电极代替感光细胞，是不可行的。有关问题，详见文献［7］。 ·关于神经性疾病的机理，比如帕金森、忧郁症、痴呆症，知之甚少，也缺乏治疗方法，随着老龄化的进程加快，这些问题要急需解决，因为还有7000多种疑难病症，尚不知如何解决。就中风病人而言，有的人左脑出问题，却激活了右脑，已经有了报道，想用脑机界面来解决，这可能吗？但是这样的情况还是比较罕见的。 如上所述，脑机界面技术想改变人类的定义，有些夸大其词。 对“脑机界面”技术的疑问与思考［9-11］ ·2012年，一个特殊的传感器植入到一位瘫痪女士的大脑表层，它拥有96个电极，仅为阿司匹林药片大小。女士在无人帮助的情况下，用意念控制机器人手臂，完成了喝饮料动作：拿起杯子，将嘴凑到吸管边，顺利喝完它。 ·2012年5月，据媒体报道，台湾一位全身瘫痪病人，目不能转、口不能言，在妻子的帮助下，仅依靠眨眼示意，竟写就一本书。香港中文大学研发出一个“脑机界面”系统，能将脑电波转换成繁体中文字，让全身瘫痪无法说话的病人，有机会“打开心窗”。 ·2013年，华盛顿大学的两位计算机科学家坐在两间不同的房间里，戴着通过互联网连接他们的大脑的帽子。这是无创非植入式电极的连接方式。两人要合作玩一款涉及“开火”的视频游戏。科学家A有控制器，但看不到屏幕；科学家B则坐在屏幕面前，但没有控制器。每一次科学家B想要开火的时候，他就会想象这个动作，然后科学家B的手指会不自觉地抽动，用武器开火。 ·2014年6月12日，一位名为胡利亚诺·平托（Juliano Pinto）的年轻小伙子站在球场上，他是一位腰部以下瘫痪近十年的病人，他借助一个脑机界面，通过他的大脑控制的机器人外骨骼，他能够将球踢到几英尺以外的地方。 ·2017年，脑机界面技术先驱、杜克神经工程中心联席主任(Miguel Nicolelis)曾在华尔街日报发表文章称，脑机界面技术会改变我们的大脑，致使同情心、直觉、社交等种种定义人类的东西被削弱甚至被抹除。一旦大脑与电脑连接起来，它们可能就成了同一个可控的系统，那样被连接的个人的想法就能够被获取，他们的动作也能够被操控。［9］ ·2019年，美國哥倫比亞大學研究人員在英國《科學報告》雜誌上發表論文說﹐他們利用語音合成技術與神經網絡算法新開發出一種“聲碼器”﹐可將受試者傾聽數字時產生的腦電波還原為他們聽到的聲音。測試顯示﹐約75%的情況下﹐“聲碼器”能將人腦電波還原為可被人類理解的一串數字。 上述故事，说明脑机界面十分神奇，研究者对这方面的问题加以想象性猜测，使它更为神奇。脑机界面技术真的是那么神奇吗？它真的能改变人类吗？还是人类去改变它？ ·百度网百科词条“脑波”与“脑电波”解释的意思有相同也有不同，“脑波”增加了脑电波的应用，也就是脑机界面技术，词条的解释内容与诸多报道是有些不同，也就说它不能概括所有的研究内容。 ·人脑与机器的学习方式的差异，使得学习能力无法直接融合。如何让人脑与机器在系统层面实现在线相互学习相互适应，达到更高级的脑机融合？这个问题能否解决？ ·从神经环路到小宇宙的神经网络，因为涉及更广泛的神经区域，过程极为复杂，目前研究相对有限。因此两层之间的交互方式与技术相差甚远，有待诸多学科进一步协同深入研究。 ·人脑与机器的相容性：生物自身的排异性，使得电子器件难以长久地保持与生物系统畅通连接。要达到脑机一体化的融合程度，设计实现生物相容的各种电子材料与器件，是构建真正实用的脑机一体化混合智能系统的关键所在。这方面问题能否解决？与脑机界面技术是相关的，不可忽视。 ·在脑神经科学领域，要完全弄清楚脑智能还相当遥远；而从人工智能角度看，AI的认知功能还远弱于人类自身。人类智能(脑）和机器智能(人工智能)是不同智能问题。人脑与电脑毕竟不是一回事！不能混淆这两者的概念。 ·脑机界面的另有解读：有些研究人员认为，受试者头上带的是个肌电采集器，白鼠带的是电刺激器，通过视频能够看见受试者通过眨眼和皱眉两种肌肉动作，通过肌电变化释放两种电信号。大家可以看看视频里白鼠的行动，完全就是如同触电一样，一走错，被电击得一抖。这种控制根本就不是通过脑电波，更不是意念控制。如果控制者脸上肌肉没必要动，真要是脑电波控制，用“电波”记录下脑电波特征就可以了， 不需要人看实验装置去控制。 ·有些脑机界面技术的做法，与同“查字典”一样，事先将语言、动作通过计算机软硬件的结合，形成对应的关系，一旦遇到类似情况，就可以通过这字典来翻译。例如朗读0~9的阿拉伯数字，就可以这样去做，常用语言也可以这么做。如果文字是新创造，就很难再去查字典，也就是说脑机界面技术就行不通了。 ·文［4］中给出的意念驱动的框架图，有两条虚线，这是问题的关键，信息的采集到底采集了什么信息？文中所言的海量信息，是低级神经信息还是高级神经信息？该怎样去区分？电脑产生的刺激信号，对脑区的感觉皮层产生了什么影响？对整个小宇宙又产生什么影响？这电脑与人脑怎么融合？与人的意念到底产生了什么样的关联？人工研制的”空间滤波器”、”信息处理器”、”无线电接收器”之类的设备，都是电子技术，他们与生物电之间产生了什么影响？该如何解释？生物学家认为，人体的视觉感官反馈通道不明，那么搞计算机的专家，他又怎么能够认为反馈通道已经明确了？令人不解! 总之，脑机界面技术的研究，认为是意念控制，理由不充分，多学科没有解决的问题，搞计算机的专家却认为解决了，这很难使人相信。这里面有一个很重要的问题，这就是宏观与微观之间的关系，到底解决了没有？笔者认为这个问题没有解决。［13］ 参考文献 ［1］楊心舟，“从科幻到现实：脑机接口的20年”，《环球科学》，2019年第5期。 ［2］“经济学人封面文章：脑机界面或将改变“人类”定义”。来源：腾讯科技 ，2018-01-15。 http://www./xfdz/article_2018011579589.html。 ［3］脑波（医学名称）本词条由“科普中国”科学百科词条与应用工作项目 审核 。 ［4］理查德·安德森，“用意念操控机器”，《环球科学》，2019年第5期，P22。 ［5］意识研究的历史回顾，来源：科学网，2018-6-23，本文来自都世民科学网博客。 ［6］意识研究简史，整理 廖红艳，《环球科学》，2018年第1期p.32-33 ［7］李喜先主编，自然科学四大基本问题的交叉与统一，21世纪100个交叉科学难题，科学出版社。 ［8］都世民，“多学科论眼”，中国知网CNKI大诚编客网页，2019-03-08，http://z.bianke.cnki.net/collection/2035310。 http://www./articles/AbSrabAnd5P0QDaf.html ［10］“脑机界面”系统能用意念“写”字（新知），来源: 人民网，2012-05-17 05:24:00 ［11］美國研究人員將腦信號直接轉化為語言，來源﹕新華網，2019-02-01 09:24 ［12］脑机界面的发展之路：用意念控制机械臂不是梦，来源: 互联网，2014-12-09 ［13］童勤业，张宏，丁炯，“理论神经信息学初探”［M］，浙江大学出版社，2018年2月。 |
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