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TE||Using thought to control machine

 一天一篇TE 2020-12-08

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导读

文章开头点题“科技具变革之力”,并通过一个下肢瘫痪的病人的事例说明“脑机接口”这样的科技给人类带来的福音。然而文中也提到这项技术面临的三大阻碍和三大担忧。

三大阻碍:技术,科学理论和商业化。

三大担忧:隐私,安全和不公平。

具体请看下文分解。

  语音部分:Neil,男,外贸民工,经济学人铁粉

      文字部分:Wesley,男,自由职业,经济学人铁粉

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音乐| 精读 | 翻译 词组

Using thought to control machine

用思想控制机器

本文英文部分选自经济学人Leaders版块

Brain-computer interfaces may change what it means to be human

脑机接口或将改变人类存在的意义

TECHNOLOGIES are often billed as transformative. For William Kochevar, the term is justified. Mr Kochevar is paralysed below the shoulders after a cycling accident, yet has managed to feed himself by his own hand. This remarkable feat is partly thanks to electrodes, implanted in his right arm, which stimulate muscles. But the real magic lies higher up. Mr Kochevar can control his arm using the power of thought. His intention to move is reflected in neural activity in his motor cortex; these signals are detected by implants in his brain and processed into commands to activate the electrodes in his arms.

技术常常被标榜为“具有革命性的”。对威廉·科舍韦尔(William Kochevar)来说,这个说法很有道理(他的经历论证了这一点)。在一场自行车事故后,科切瓦尔肩部以下瘫痪,但他能够靠自己的双手吃饭。这一非凡的成就部分归功于植入他的右臂,刺激肌肉的电极。但真正的神奇之处在于更高的层次。Kochevar先生可以靠意念来控制他的手臂。他移动的意图反映在他运动皮层的神经活动中;这些信号被他大脑中的植入物检测到,并被转变成指令来激活他手臂的电极。

An ability to decode thought in this way may sound like science fiction. But brain-computer interfaces (BCIs) like the BrainGate system used by Mr Kochevar provide evidence that mind-control can work. Researchers are able to tell what words and images people have heard and seen from neural activity alone. Information can also be encoded and used to stimulate the brain. Over 300,000 people have cochlear implants, which help them to hear by converting sound into electrical signals and sending them into the brain. Scientists have “injected” data into monkeys’ heads, instructing them to perform actions via electrical pulses.

用这种方式解码思想听起来可能像科幻小说。但是像Kochevar先生所使用的脑机接口(BrainGate系统)证明思维控制可以起作用。研究人员能够分辨出人们从神经活动中听到和看到的文字和图像。信息也可以被编码,用来刺激大脑。超过30万人有耳蜗植入装置,帮助他们将声音转换成电子信号并将其送入大脑。科学家们将数据“注入”猴子的头部,指示它们通过电脉冲执行动作。

As our Technology Quarterly in this issue explains, the pace of research into BCIs and the scale of its ambition are increasing. Both America’s armed forces and Silicon Valley are starting to focus on the brain. Facebook dreams of thought-to-text typing. Kernel, a startup, has $100m to spend on neurotechnology. Elon Musk has formed a firm called Neuralink; he thinks that, if humanity is to survive the advent of artificial intelligence, it needs an upgrade. Entrepreneurs envisage a world in which people can communicate telepathically, with each other and with machines, or acquire superhuman abilities, such as hearing at very high frequencies.

正如我们在关于这个问题的季刊中所解释的,有关脑机接口技术的研究速度和其目标规模在增长。美军武装部队(军方)和硅谷也都开始研究大脑。Facebook梦想着用意念编辑信息的打字方式。一个名为“Kernel”的创业公司已经在神经技术上投入了1亿美元。埃隆·马斯克创立了一个叫做“神经连接”(Neuralink)的公司; 他认为如果人类想从人工智能的崛起中存活下来,人类需要进化升级。企业家们设想了这样一个世界,人们可以通过心灵感应,彼此,以及与机器交流,或者获得超人的能力,例如听见高频声波。

These powers, if they ever materialise, are decades away. But well before then, BCIs could open the door to remarkable new applications. Imagine stimulating the visual cortex to help the blind, forging new neural connections in stroke victims or monitoring the brain for signs of depression. By turning the firing of neurons into a resource to be harnessed, BCIs may change the idea of what it means to be human.

这些技术实现之日尚需数十年。但在此之前,脑机接口技术可以为许多不同寻常的新应用开启大门。用图像仿真视觉皮层来帮助盲人,为中风患者建立新神经连接或用来监督脑内抑郁信号。通过将神经元放电转换为一种可以利用的资源,脑机接口技术或许会改变人类存在的意义。

That thinking feeling

思维的感觉

Sceptics scoff. Taking medical BCIs out of lab into clinical practice has proved very difficult. The BrainGate system used by Mr Kochevar was developed more than ten years ago, but only a handful of people have tried it out. Turning implants into consumer products is even harder to imagine. The path to the mainstream is blocked by three formidable barriers-technological, scientific and commercial.

怀疑论者对此嗤之以鼻。实践表明,将医用脑机接口技术从实验室带到临床应用中非常困难。科切瓦尔(Kochevar)使用的“脑门”(BrainGate)系统发明于10多年前,但仅有少数人参与了试验。将大脑植入设备作为消费品生产,更加令人难以想象。脑机接口发展为主流面临三大难以逾越的障碍:技术、科学理论和商业化。

Start with technology. Non-invasive techniques like an electroencephalogram (EEG) struggle to pick up high-resolution brain signals through intervening layers of skin, bone and membrane. Some advances are being made—on EEG caps that can be used to play virtual-reality games or control industrial robots using thought alone. But for the time being at least, the most ambitious applications require implants that can interact directly with neurons. And existing devices have lots of drawbacks. They involve wires that pass through the skull; they provoke immune responses; they communicate with only a few hundred of the 85bn neurons in the human brain. But that could soon change. Helped by advances in miniaturization and increased computing power, efforts are under way to make safe, wireless implants that can communicate with hundreds of thousands of neurons. Some of these interpret the brain’s electrical signals; others experiment with light, magnetism and ultrasound.

先从技术谈起。像脑电图(EEG)这样的无创技术试图从皮肤、骨骼和膜收集高分辨率的脑信号,但是收益甚微。虽然人们正在取得不少进步,比如通过佩戴脑电图帽玩虚拟现实游戏,或用意念控制工业机器人。但是至少现在,构想最庞大的应用仍然需要通过大脑植入设备,实现和神经元的直接互动。现有设备均有不少缺点,比如需要通过电线穿透颅骨,会引起免疫反应,在大脑里只能和850亿神经元中的数百个进行交流。但这种情况很快就会改变。随着微型化技术的进步和计算能力的提升,研究人员正在努力生产安全、无线,并且能与几十万个神经元联系的大脑植入设备。这些设备有些可以解读大脑的电信号,有些则通过光、磁和超声波信号运作。

Clear the technological barrier, and another one looms. The brain is still a foreign country. Scientists know little about how exactly it works, especially when it comes to complex functions like memory formation. Research is more advanced in animals, but experiments on humans are hard. Yet, even today, some parts of the brain, like the motor cortex, are better understood. Nor is complete knowledge always needed. Machine learning can recognise patterns of neural activity; the brain itself gets the hang of controlling BCIS with extraordinary ease. And neurotechnology will reveal more of the brain’s secrets.

清除了技术障碍,另一障碍隐隐浮现。人类的大脑仍是一个陌生的国度。尤其是涉及到像记忆形成等复杂功能时,对于其如何精确运转,科学家们几乎一无所知。关于动物大脑的研究早已遥遥领先,但在人类身上实验困难重重。然而,在今天,对于大脑的一些部件(如运动皮层),人们对其有了更好的了解。我们不必了解所有知识。机器学习可识别神经活动的模式;大脑本身能够轻而易举控制脑机接口。并且神经技术将会揭示更多关于大脑的奥秘。

get the hang of鉴赏,理解某事,熟悉某物的用法,掌握做某事的窍门

with ease熟练地,轻而易举地

Like a hole in the head

像头上的一个洞

The third obstacle comprises the practical barriers to commercialisation. It takes time, money and expertise to get medical devices approved. And consumer applications will take off only if they perform a function people find useful. Some of the applications for brain-computer interfaces are unnecessary—a good voice-assistant is a simpler way to type without fingers than a brain implant, for example. The idea of consumers clamouring for craniotomies also seems far-fetched. Yet brain implants are already an established treatment for some conditions. Around 150,000 people receive deep-brain stimulation via electrodes to help them control Parkinson’s disease. Elective surgery can become routine, as laser-eye procedures show.

第三个障碍是商业化的实际障碍。要获得医疗设备的批准需要时间、金钱以及专业知识。人们只有发现其实用功能,用户应用程序才会获得成功。脑机接口的一些应用程序没有必要,因为一个好的语音助手无需手指键入,比大脑移植更加简便。用户要求开颅手术的想法似乎也遥不可及。大脑移植早在某些情况下成为公认的疗法。大约15万人通过电极接受了深部脑刺激,以帮助他们控制帕金森病。正如镭射眼手术所示,选择性外科手术可能会变成家常便饭。

All of which suggests that a route to the future imagined by the neurotech pioneers is arduous but achievable. When human ingenuity is applied to a problem, however hard, it is unwise to bet against it. Within a few years, improved technologies may be opening up new channels of communications with the brain. Many of the first applications hold out unambiguous promise—of movement and senses restored. But as uses move to the augmentation of abilities, whether for military purposes or among consumers, a host of concerns will arise. Privacy is an obvious one: the refuge of an inner voice may disappear. Security is another: if a brain can be reached on the internet, it can also be hacked. Inequality is a third: access to superhuman cognitive abilities could be beyond all except a self-perpetuating elite. Ethicists are already starting to grapple with questions of identity and agency that arise when a machine is in the neural loop.

所有这些都表明,神经科技先锋们设想的未来之路虽然艰辛,但仍可以实现。不管问题多么复杂,人类一旦发挥聪明才智,赌它无法被攻克就是不明智的。随着技术进步,人们或许在几年内就可以打开与大脑沟通的新渠道。许多最初脑机接口的应用都有明确的愿景:恢复运动和感知能力。但是随着用户能力大幅度提升后,无论是军用还是民用,就会出现一系列的担忧。第一个突出担忧就是隐私,内心声音的庇护所可能会消失。另一个担忧是安全,如果互联网能连接(任一)大脑,那么它也可能被黑客攻击。第三个担忧是不平等,除了少数永生的精英,没人能获取超人的认知能力。对于机器在神经系统工作中所产生身份及隐私问题,伦理学家已经开始着手处理。

These questions are not urgent. But the bigger story is that neither are they the realm of pure fantasy. Technology changes the way people live. Beneath the skull lies the next frontier.

目前,这些问题并不紧急,但更重要的是,这些担忧不都是纯粹幻想。技术改变了人们的生存方式,头骨之下的大脑是下一个前沿。

翻译组:

Neil,  男,外贸民工,经济学人铁粉

Ailce,女,教育行业,经济学人粉丝

Jane,女,卫生民工,经济学人粉丝

 Aileen,女,大四数学狗  经济学人粉丝

Evelyn,女,英专研究生,经济学人粉丝

校核组:

Samantha,女,外企低管,邓伦未婚妻

Cyrus,男, 口译民工,经济学人爱好者

3

观点 |评论|思考

观点一

 Wesley,男,自由职业,经济学人铁粉

新年新希望,本文是2018年新年开刊第一期的第一篇文章,抛开令人忧心忡忡的国际政治局势、经济状况不谈,而以“脑机接口”这样的科技展望作为开启2018年的新篇,可见《经济学人》对新一年的美好希冀。

说起“脑机接口”,其实并非时新科技,人类对脑机接口的实验最早可追溯到1924年汉斯·伯杰(Hans Berger)发现脑电活动以及脑电图学的发展,而在1973年,加利福尼亚大学洛杉矶分校(UCLA)的雅克·维达尔(Jacques J. Vidal)则第一个提出了Brain-Computer Communication的概念并第一个创立了相关领域的杂志期刊,而维达尔也是公认的脑机接口领域的创始人,此后,有关BCIs的试验研究便如火如荼开始了。自那时起,有关BCI的研究和发展主要集中在神经修复(Neuroprosthetics)设备上,比如恢复受损的听力、视力和运动能力等,并经过不懈的努力,第一个神经修复设备在上世界90年代中期植入人体。现在已经有成千上万的人已经受益于这种技术了。

虽然Neuroprosthetics与BCI经常互换使用,两者的目的也都是为了修复人的视力、听力、运动能力、交流能力甚至认知能力上,然而从严格术语使用上讲还是有着不同。神经修复术只是将神经系统与设备相连接,而BCI则是将人的大脑与电脑系统相连;神经修复设备可以与神经系统的任一个部分相连接,比如末梢神经,而BCI则一般将接口到更加高级的中枢神经系统。而本文所说的当然是BCI这种更为精细复杂的研究领域。

而把人脑与计算设备直接相连,也成了硅谷的新潮流,一些高瞻远瞩、实力雄厚的科技巨头们则正争先抢后进入这个高端科技领域,抢占先机。2016年10月,靠Paypal发家的布莱恩·约翰逊(Bryan Johnson)成立了Kernel,意在打造一款任何人可能会买的提升认知能力的植入装置;2017年4月,伊隆·马斯克建立了神经链接(Neuralink),旨在研究制造治疗和诊断神经疾病的侵入式装置;同月,Facebook在其年度F8开发者大会上透露公司成立了一个60人工程师的团队研制无需侵入式植入让人仅用意念就可以打字的脑机接口;软银旗下的芯片大厂ARM也来凑热闹,在5月份宣布与华盛顿大学的神经工程感知运动中心合作开发独特的、可植入大脑的系统级芯片;美国军方也正在开始这方面的研究。

对于BCI领域如此受到互联网科技大佬们的青睐,大概布莱恩的话便能揭示原因——“解锁我们的大脑是史上最有意义最重要的机会”,而另外一位科技企业大佬马斯克,则有不同的思考,他认为人类若想在未来的人工智能时代到临时生存下去就需要升级。在去年一次州长会议上,马斯克表示人类应当警惕人工智能崛起的潜在风险,比如全人类的工作可能受到威胁或可能引起战争,他甚至建议建立监管机构来引导这项强大技术的发展。对人工智能的忧虑促使他开始着手脑机接口的研发,最终要达到的效果是把人脑装上接口,直接与计算机连接起来,让人具备“更高效地收集、整合、处理巨量数据,并最终以可以理解的形式展现出来的能力”的更高层次的云计算能力,以便在信息处理上快那些“人们制造出来的自己”一步,从而更聪明,拥有足够与可怕的人工智能相抗衡的能力。

马斯克的担忧或许并非空穴来风,当普通人还震惊于AlphaGo击败世界围棋高手这样的新闻时,科幻作家们早已用其丰富的想象力向我们描绘了这样的场景。以色列作家尤瓦尔·赫拉利在其新作《未来简史》中表达了这样的可能性:一小部分人进化为神,大部分人则被人工智能所超越成为了“无用阶层”,21世纪经济的主要产物不再是纺织品、车辆或武器,而是身体、大脑和思想。而随着算法迫使人类退出就业市场,不仅财富,政治权力也就可能集中在拥有全能算法的小部分精英手中,从而造成前所未有的不平等。

文章最后揭示的悬而未决的三个问题:隐私、安全和不公平,虽然作者对此持乐观的态度,并未对此展开讨论,然而当脑机接口技术运用到我们的生活中时,人的记忆被存储、被阅读、被放大、被删除,一如《黑镜》第一季第三集中所展示的那样时,人类的伦理关系将如何维系?当人类大脑的某一区域能力被加强、被抑制、被更改,肉身被换成钢铁之躯,出现《神秘博士》中没有感情的由人类改造的杀人机器人时,人类算是永生还是灭亡?未来难以预测,或许只能如作者一般,怀着对科学技术造福人类的美好心愿,静待着时代的变革的到来。

观点二

 Cece,女,消防工作者,CATTI三笔

看到这个题目,脑机接口,第一时间让我想起两个画面。

一个是电影ET里,两个手指相接的瞬间,外星人的思想在那一刻被人类读懂,当然,并没有真的读懂,只是感情上懂了,这个电影已经是很多年前的了,但是那个时候,人们已经早早开启了对未知思想的探索。

另一个是《来自星星的你》里的男主都教授,他可以阅读人们的思想,他的大脑也仿佛像是一个机器,能够输入无限的信息进行分析,简直太棒了,这可能是脑机接口从单纯的意念控制物品,最终将发展到的结果,人和人之间,不需要那么复杂的沟通,信息直接面对面输入你的大脑,太棒了。

本文中提到了帮助残疾人的脑机接口案例,这可能目前还停留于用人脑控制机器的第一阶段,但是可以预测的是,一旦这个技术进化为脑机双向“交互”,最终实现脑机完全“智能”融合,像都教授一样,可以输入和升级自己的大脑,那么人类才能实现人工智能领域的自由。

也许在未来,人类会慢慢地进化成“半机器人”,病人都可以通过机器更换器官或者重见光明,我们也不需要再学习数学,因为我们的大脑已经拥有计算机那样的超强计算和分析能力,甚至,我们还能飞檐走壁。。。

这些可能不再是脑洞大开了,已经在一步步离我们越来越近。

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愿景

打造
独立思考 | 国际视野 | 英文学习

小组

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