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        腦機(jī)接口重大進(jìn)展,從小豬開(kāi)始

        2020-09-17 13:25:53
        電腦報(bào) 2020年35期
        關(guān)鍵詞:腦機(jī)人腦腦電圖

        Neuralink公司是何來(lái)頭?

        帶有Neuralink植入物的豬

        2016年夏天,一家名叫Neuralink的公司在加州悄然成立,大名鼎鼎的“現(xiàn)實(shí)版鋼鐵俠”,SpaceX和Tesla的擁有者埃隆·馬斯克是這家公司的創(chuàng)始人之一。

        馬斯克表示,插入Neuralink裝置的手術(shù)不到一個(gè)小時(shí)

        Neuralink的工作內(nèi)容可以概括為一點(diǎn):試圖研發(fā)一種技術(shù),將人腦與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)融合在一起。這種利用腦機(jī)接口實(shí)現(xiàn)的融合,將有助于治療人類(lèi)的腦部疾病。以及,很可能,使人類(lèi)變得更加強(qiáng)大。

        腦部是人類(lèi)的神經(jīng)中樞。作為人體最重要的器官之一,它承擔(dān)著維系人類(lèi)生存的基本任務(wù)。與此同時(shí),幾乎所有的高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)都在腦部完成。如果將人體視為一臺(tái)電腦,那么大腦就是這臺(tái)“人類(lèi)PC”的運(yùn)算核心。普通的電腦可以通過(guò)外接硬盤(pán)、外接顯卡、外接內(nèi)存等方法提高性能,而有科學(xué)家認(rèn)為,這樣的“改良”同樣可以適用于人腦。這種觀點(diǎn)的產(chǎn)生,最終形成了研發(fā)腦機(jī)接口的動(dòng)力。

        Neuralink的腦機(jī)接口技術(shù),是將電極沉入大腦,然后使用芯片與頭骨外的計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信

        腦機(jī)接口(brain-computer interface)是指創(chuàng)建在人類(lèi)或動(dòng)物腦與外部設(shè)備間的直接連接通路。被腦機(jī)接口串聯(lián)的人腦能夠與外部設(shè)備之間互相傳送信號(hào),交換信息??梢灶A(yù)料,當(dāng)這一技術(shù)發(fā)展到一定程度,人們就能夠通過(guò)“外掛”外部設(shè)備的方式,來(lái)提高生物體腦部的運(yùn)算能力。而Neuralink想做的,就是研發(fā)出一個(gè)足夠強(qiáng)大的腦機(jī)接口,治愈人類(lèi)的腦部疾病,并賦予人腦更強(qiáng)大的功能。

        為了更好地完成自己的目標(biāo),Neuralink的團(tuán)隊(duì)包括多名業(yè)界知名的科學(xué)家。比如加州大學(xué)舊金山分校生理學(xué)教授菲利普·薩佩斯(Philip Sabes),波士頓大學(xué)生物學(xué)教授蒂莫西·加德納,都受雇于Neuralink。他們的經(jīng)驗(yàn)和研究成果對(duì)于Neuralink無(wú)疑有重要意義。

        腦機(jī)接口研發(fā)到啥程度了?

        腦機(jī)接口讓猴子得以操縱機(jī)械臂為自己取食

        雖然聽(tīng)上去很科幻,但實(shí)際上,對(duì)于腦機(jī)接口的探索在20世紀(jì)六七十年代就已經(jīng)開(kāi)始了。最早的研究者致力于探索動(dòng)物(主要是獼猴)的運(yùn)動(dòng)皮層與肢體運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系,獼猴能夠?qū)W會(huì)控制初期運(yùn)動(dòng)皮層上單個(gè)神經(jīng)元的放電頻率。而隨后不久,約翰·霍普金斯大學(xué)的科學(xué)家也找到了獼猴上肢運(yùn)動(dòng)的方向與運(yùn)動(dòng)皮層放電模式的關(guān)系。

        90年代以來(lái),人們對(duì)腦機(jī)接口的研究快速發(fā)展。到2008年,匹茲堡大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)家安德魯·施瓦茨宣稱(chēng)他們創(chuàng)造的腦機(jī)接口可以被猴子用來(lái)操縱機(jī)械臂給自己喂食。這也標(biāo)志著腦機(jī)接口的發(fā)展已經(jīng)容許人們將動(dòng)物腦與外部設(shè)備直接相連,并使得外部設(shè)備執(zhí)行特定的功能。

        馬斯克的人工智能理念是怎樣的?

        這樣的問(wèn)題除了馬斯克自己之外,恐怕沒(méi)有人知道正確的答案。但一個(gè)傳播非常廣的說(shuō)法是,這名硅谷巨人希望通過(guò)這種方式來(lái)對(duì)抗越來(lái)越強(qiáng)大的人工智能(AI)。

        在過(guò)去的三年中,馬斯克多次表達(dá)自己對(duì)人工智能發(fā)展過(guò)快的擔(dān)憂,他的擔(dān)憂不僅僅寫(xiě)在他接受的或大或小的采訪中,也表現(xiàn)在自己的實(shí)際行動(dòng)中。在DeepMind造出圍棋打遍天下無(wú)敵手的AlphaGo之前,馬斯克就已經(jīng)是DeepMind的投資人了。但他表示,自己的這筆投資并非為了財(cái)富回報(bào),而是為了提醒自己時(shí)刻警惕人工智能的發(fā)展。

        在傳統(tǒng)工業(yè)的眼中,埃隆·馬斯克是一個(gè)離經(jīng)叛道的人。在特斯拉橫空出世之前,沒(méi)有人認(rèn)為電動(dòng)汽車(chē)將會(huì)成功進(jìn)入市場(chǎng)。在SpaceX崛起之前,人們更不認(rèn)為低成本火箭能成大器。這一次,馬斯克還會(huì)再一次證明自己?jiǎn)??面?duì)未來(lái)關(guān)于倫理的爭(zhēng)議,Neuralink還能站得住腳嗎?

        連接到人腦上有幾種方式?

        或許你沒(méi)當(dāng)回事,但能夠與我們的頭腦直接或者間接相連的外部設(shè)備,其實(shí)早已存在。最為人所知的例子就是腦電圖(EEG)了。這一儀器在頭皮處感受人類(lèi)腦部活動(dòng)產(chǎn)生的生物電,并放大成可供分辨的腦電信號(hào)。某種意義上來(lái)講,當(dāng)你在接受腦電圖檢測(cè)時(shí),你的腦就已經(jīng)與這臺(tái)龐大的機(jī)器相連在一起了。目前,人們依據(jù)腦機(jī)接口與大腦的聯(lián)系緊密程度,將腦機(jī)接口分為三類(lèi):

        1.侵入式腦機(jī)接口

        當(dāng)你選擇這樣的腦機(jī)接口,那么你就要面對(duì)機(jī)器直接插入大腦灰質(zhì)的命運(yùn)。這類(lèi)腦機(jī)接口能夠獲得高質(zhì)量的神經(jīng)信號(hào),但與此同時(shí)也帶來(lái)嚴(yán)重的免疫排斥。目前,這種設(shè)備主要被用作治療使用。科學(xué)家利用侵入式腦機(jī)接口重建病人的特殊感覺(jué),恢復(fù)癱瘓病人的運(yùn)動(dòng)功能。

        目前主要的成功案例來(lái)自一名叫做威廉·多貝爾的科學(xué)家。1978年,多貝爾在以一名盲人的腦內(nèi)植入了68個(gè)電極組成的陣列,這一嘗試使得盲人產(chǎn)生了光幻視(又稱(chēng)眼內(nèi)閃光,是視網(wǎng)膜受到刺激時(shí)產(chǎn)生的感覺(jué))。在隨后的調(diào)試中,接受這種治療的盲人能夠在有限的視野內(nèi)看到低分辨率、低刷新率的點(diǎn)陣圖像。2002年,接受新一代系統(tǒng)治療的患者恢復(fù)了更多的視力,甚至可以在研究中心附近駕車(chē)慢速前行。同一階段,在恢復(fù)運(yùn)動(dòng)功能方面,腦機(jī)接口研究也取得了顯著的進(jìn)展。

        2.部分侵入式腦機(jī)接口

        即那些植入顱腔但位于灰質(zhì)之外的腦機(jī)接口。其中最典型的例子是“皮層腦電圖”(ECoG),是將與常規(guī)腦電圖相似的電極直接植入大腦皮層。華盛頓大學(xué)的科學(xué)家曾利用這個(gè)技術(shù)讓一名少年病人能夠只靠腦電玩《太空侵略者》(也就是我們熟悉的“小蜜蜂”類(lèi)游戲)。但研究者同時(shí)指出,利用基于皮層的腦電圖實(shí)現(xiàn)超過(guò)一維的運(yùn)動(dòng)很困難。

        3.非侵入式腦機(jī)接口

        顧名思義,這是指那些不需植入腦部即可發(fā)揮作用的腦機(jī)接口。腦電圖就是其中最典型的應(yīng)用。除此之外,腦磁圖(MEG)和功能性核磁共振成像(fMRI)都是非侵入式腦機(jī)接口的例子。目前,非侵入式腦機(jī)接口主要內(nèi)容是收集人類(lèi)腦部活動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究,反向利用這些腦機(jī)接口作用于人腦進(jìn)行治療的嘗試不多。德國(guó)圖賓根大學(xué)的科學(xué)家在1990年代曾利用腦電圖對(duì)癱瘓患者進(jìn)行治療,但受限于腦電圖易受噪聲干擾以及難于學(xué)習(xí)的特性,這一技術(shù)最終并未在治療領(lǐng)域走得更遠(yuǎn)。

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