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下一個前沿

下一個前沿

用思想來控制機(jī)器

用意念控制機(jī)器

腦機(jī)接口可能會改變?nèi)祟惖囊饬x

腦機(jī)接口對人類的意義可能會改變

技術(shù)通常被認(rèn)為具有變革性。對于威廉·科切瓦爾來說，這個詞是有道理的。一次自行車事故后，科切瓦爾先生肩膀以下癱瘓，但他設(shè)法用手吃飯。這一非凡的壯舉部分歸功于植入右臂的電極，這些電極可以刺激肌肉。但真正的魔力在于更高的地方?？魄型郀栂壬梢杂靡饽畹牧α靠刂扑氖直?。他想要移動的意圖反映在他運(yùn)動皮層的神經(jīng)活動中；這些信號被他大腦中的植入物檢測到，并處理成命令來激活他手臂上的電極。

技術(shù)總是被宣傳為變革性的。對于威廉·凱切瓦爾來說，這句話是有道理的。凱切瓦爾老師在一次自行車事故中肩膀以下癱瘓，但他能夠自己吃飯。這一驚人的壯舉是通過植入右臂刺激肌肉的電極實(shí)現(xiàn)的。真正的魔力還要更大。 Cheval老師可以用意念的力量控制他的手臂。他的運(yùn)動意圖形成運(yùn)動皮層區(qū)域的神經(jīng)活動反射。大腦植入設(shè)備檢測并處理信號并形成命令來激活手臂中的電極。

以這種方式解碼思想的能力聽起來像是科幻小說。但像科切瓦爾先生使用的BrainGate 系統(tǒng)這樣的腦機(jī)接口(BCI) 提供了精神控制可行的證據(jù)。研究人員能夠僅通過神經(jīng)活動來判斷人們聽到和看到的單詞和圖像。信息也可以被編碼并用于刺激大腦。超過300,000 人植入了人工耳蝸，通過將聲音轉(zhuǎn)換為電信號并將其發(fā)送到大腦來幫助他們聽到聲音。科學(xué)家已將數(shù)據(jù)“注入”猴子的頭部，指示它們通過電脈沖執(zhí)行動作。

這種解讀思想的能力聽起來像是科幻小說，但Kechevar老師使用的“BrainGate”腦機(jī)接口證明了用思想控制機(jī)器是可能的。只需通過解釋神經(jīng)活動，研究人員就可以判斷一個人聽到了什么單詞和看到了什么圖像。信息也可以被編碼來刺激大腦。已有超過30 萬人植入了人工耳蝸，它將聲音轉(zhuǎn)換為電子信號，并將其發(fā)送到大腦，幫助他們聽到聲音。

正如本期《技術(shù)季刊》所解釋的那樣，腦機(jī)接口的研究步伐及其雄心勃勃的規(guī)模正在加快。美國武裝部隊和硅谷都開始關(guān)注大腦。 Facebook 夢想將思想轉(zhuǎn)化為文本。 Kernel 是一家初創(chuàng)公司，有1 億美元用于神經(jīng)技術(shù)。埃隆·馬斯克(Elon Musk) 成立了一家名為Neuralix 的公司；他認(rèn)為，如果人類要在人工智能出現(xiàn)后生存下來，就需要進(jìn)行升級。企業(yè)家設(shè)想了一個世界，在這個世界中，人們可以相互之間以及與機(jī)器進(jìn)行心靈感應(yīng)交流，或者獲得超人的能力，例如高頻聽力。

正如本期《科技季刊》主題所討論的那樣，腦機(jī)接口的研發(fā)步伐不斷加快，野心規(guī)模不斷擴(kuò)大。美國軍方和硅谷已經(jīng)開始關(guān)注大腦研究，F(xiàn)acebook 夢想開發(fā)思想轉(zhuǎn)文本系統(tǒng)。 Startup Kernel 已在神經(jīng)技術(shù)領(lǐng)域投資1 億美元。埃隆·馬斯克(Elon Musk) 創(chuàng)立了Neuralix 公司；他認(rèn)為，人類要想在未來的人工智能時代生存，就必須自我升級。在企業(yè)家想象的世界里，人類可以通過心靈感應(yīng)與其他人和機(jī)器進(jìn)行交流，人類也可能獲得超能力，比如聽到極高頻率的聲音。

這些力量即使實(shí)現(xiàn)，也還需要幾十年的時間。但在此之前，腦機(jī)接口可以為非凡的新應(yīng)用打開大門。想象一下刺激視覺皮層來幫助盲人、為中風(fēng)患者建立新的神經(jīng)連接或監(jiān)測大腦是否有抑郁跡象。通過將神經(jīng)元的放電轉(zhuǎn)變?yōu)榭衫玫馁Y源，腦機(jī)接口可能會改變?nèi)祟惖囊饬x。

這些功能需要幾十年的時間才能成為現(xiàn)實(shí)，但在那之前，腦機(jī)接口可以解鎖令人驚嘆的新用途。想象一下刺激視覺皮層來幫助盲人，為中風(fēng)患者重建神經(jīng)連接，或者監(jiān)測大腦中的抑郁信號。通過將神經(jīng)元傳輸轉(zhuǎn)變?yōu)榭衫玫馁Y源，腦機(jī)接口對人類的意義可能會改變。

那種思考的感覺

思考感覺

懷疑論者對此嗤之以鼻。事實(shí)證明，將醫(yī)學(xué)腦機(jī)接口從實(shí)驗室?guī)肱R床實(shí)踐非常困難?？魄型郀栂壬褂玫腂rainGate 系統(tǒng)是十多年前開發(fā)的，但只有少數(shù)人嘗試過。將植入物轉(zhuǎn)變?yōu)橄M(fèi)品更是難以想象。通往主流的道路被三個巨大的障礙所阻礙——技術(shù)、科學(xué)和商業(yè)。

對此持懷疑態(tài)度的人對此嗤之以鼻，稱醫(yī)學(xué)腦機(jī)接口從實(shí)驗室走向臨床非常困難。 Kechevar 先生使用的BrainGate 系統(tǒng)是十多年前開發(fā)的，但只有少數(shù)人嘗試過。更難以想象植入式設(shè)備進(jìn)入消費(fèi)產(chǎn)品市場。腦機(jī)接口走向主流面臨三大問題：技術(shù)、科學(xué)和商業(yè)。

從技術(shù)開始。腦電圖(EEG) 等非侵入性技術(shù)很難通過皮膚、骨骼和膜的中間層來獲取高分辨率的大腦信號。腦電圖帽正在取得一些進(jìn)展，可用于玩虛擬現(xiàn)實(shí)游戲或僅用思維控制工業(yè)機(jī)器人。但至少就目前而言，最雄心勃勃的應(yīng)用需要能夠直接與神經(jīng)元相互作用的植入物?，F(xiàn)有設(shè)備有很多缺點(diǎn)。它們涉及穿過頭骨的電線；它們激發(fā)免疫反應(yīng)；它們只與人腦850 億個神經(jīng)元中的幾百個進(jìn)行交流。但這種情況可能很快就會改變。在小型化進(jìn)步和計算能力增強(qiáng)的幫助下，人們正在努力制造可以與數(shù)十萬個神經(jīng)元進(jìn)行通信的安全無線植入物。其中一些解釋大腦的電信號；另一些則解釋大腦的電信號。其他人則用光、磁和超聲波進(jìn)行實(shí)驗。

我們先談?wù)劶夹g(shù)。腦電圖（EEG）等非侵入性技術(shù)會對大腦皮層、顱骨和腦膜造成干擾，因此很難捕獲大腦中的高清信號。腦電圖已經(jīng)很先進(jìn)，可以用來玩虛擬現(xiàn)實(shí)游戲或用意念控制工業(yè)機(jī)器人。但就目前而言，最雄心勃勃的用途需要植入設(shè)備直接與神經(jīng)元通信?，F(xiàn)有的設(shè)備有許多缺點(diǎn)：它們需要將電線穿過頭骨；它們會激發(fā)人體的免疫反應(yīng)；它們只能與850 億個神經(jīng)元中的幾百個進(jìn)行通信。但這種情況可能很快就會改變。由于小型化和計算能力的進(jìn)步，科學(xué)家們正在開發(fā)可以與數(shù)十萬個神經(jīng)元進(jìn)行通信的安全無線植入物。有些植入設(shè)備可以解釋腦電信號，有些則用于光、磁和超聲波實(shí)驗。

掃清技術(shù)障礙，另一道障礙即將來臨。大腦仍然是一個外國?？茖W(xué)家們對其究竟如何運(yùn)作知之甚少，尤其是當(dāng)涉及到記憶形成等復(fù)雜功能時。在動物身上的研究更為先進(jìn)，但在人體上的實(shí)驗卻很困難。然而，即使在今天，人們對大腦的某些部分（例如運(yùn)動皮層）也有了更好的了解。也不總是需要完整的知識。機(jī)器學(xué)習(xí)可以識別神經(jīng)活動的模式；大腦本身非常輕松地掌握了控制BCIS 的竅門。神經(jīng)技術(shù)將揭示更多大腦的秘密。

技術(shù)問題解決后，另一個問題也隨之而來。大腦仍然是一個未經(jīng)探索的領(lǐng)域，科學(xué)家們對它的工作原理知之甚少，尤其是記憶形成等復(fù)雜功能。動物實(shí)驗比較先進(jìn)，但人體實(shí)驗比較困難。但即使是現(xiàn)在，科學(xué)家們對運(yùn)動皮層等區(qū)域也有了深入的了解。完整的知識體系并不是必需的。機(jī)器學(xué)習(xí)可以識別神經(jīng)活動的各種模式；大腦本身不費(fèi)吹灰之力就能掌握腦機(jī)接口的控制技能。此外，神經(jīng)技術(shù)將揭示大腦的更多秘密。

就像頭上有個洞

不需要

第三個障礙是商業(yè)化的實(shí)際障礙。醫(yī)療器械獲得批準(zhǔn)需要時間、金錢和專業(yè)知識。只有當(dāng)消費(fèi)者應(yīng)用程序執(zhí)行人們認(rèn)為有用的功能時，它們才會起飛。腦機(jī)接口的一些應(yīng)用是不必要的——例如，一個好的語音助手是一種比大腦植入更簡單的無需手指打字的方法。消費(fèi)者吵著要開顱手術(shù)的想法也顯得有些牽強(qiáng)。然而，腦植入已經(jīng)成為某些疾病的既定治療方法。大約15 萬人通過電極接受深部腦刺激，以幫助他們控制帕金森病。

第三個障礙是商業(yè)化的現(xiàn)實(shí)困境。醫(yī)療設(shè)備獲得批準(zhǔn)需要時間、金錢和專業(yè)知識。只有當(dāng)人們覺得它有有用的功能時，消費(fèi)者的使用才會成功。有些腦機(jī)接口的用途是不必要的，例如在無指輸入領(lǐng)域，一個好的語音助手比大腦植入物更簡單。消費(fèi)者認(rèn)可開顱手術(shù)的想法似乎也不可靠。然而，腦植入已經(jīng)成為某些疾病的既定治療方法。大約15 萬人接受了基于電極的深部腦刺激療法，以幫助患者控制帕金森病。

正如激光眼科手術(shù)所顯示的那樣，選擇性手術(shù)可以成為常規(guī)手術(shù)。

選擇性手術(shù)可能會像激光眼科手術(shù)一樣普遍。

所有這些都表明，神經(jīng)技術(shù)先驅(qū)們想象的通往未來的道路是艱巨的，但也是可以實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)人類的聰明才智應(yīng)用于解決一個問題時，無論多么困難，與之打賭都是不明智的。幾年之內(nèi)，改進(jìn)的技術(shù)可能會開辟與大腦溝通的新渠道。許多最初的應(yīng)用都給出了明確的承諾——恢復(fù)運(yùn)動和感官。但隨著用途轉(zhuǎn)向增強(qiáng)能力，無論是出于軍事目的還是在消費(fèi)者中，都會出現(xiàn)一系列擔(dān)憂。隱私是一個顯而易見的問題：內(nèi)心聲音的避難所可能會消失。安全性是另一個：如果大腦可以通過互聯(lián)網(wǎng)到達(dá)，那么它也可以被黑客攻擊。不平等是第三個：除了自我延續(xù)的精英之外，任何人都無法獲得超人的認(rèn)知能力。倫理學(xué)家已經(jīng)開始解決機(jī)器處于神經(jīng)回路時出現(xiàn)的身份和代理問題。

這一切都表明，神經(jīng)技術(shù)先驅(qū)們想象的未來充滿困難，但并非不可能實(shí)現(xiàn)。但無論多么困難，當(dāng)人類運(yùn)用聰明才智解決問題時，對前景不樂觀是不明智的。未來幾年，技術(shù)進(jìn)步可能會為人類與大腦交流開辟新的方式。許多最初的用途有望恢復(fù)運(yùn)動和感官，但增強(qiáng)的功能將引起軍事和民用領(lǐng)域的許多擔(dān)憂。隱私是一個明顯的問題：內(nèi)心的聲音可能無處可藏。另一個是安全問題：如果大腦可以連接到互聯(lián)網(wǎng)，它可能會被非法黑客攻擊。第三個擔(dān)憂是不平等：除非有不朽的精英，否則獲得超認(rèn)知能力的機(jī)會可能是無與倫比的。嵌入神經(jīng)回路的機(jī)器提出了倫理學(xué)家已經(jīng)開始解決的身份和代理問題。

這些問題并不緊迫。但更大的故事是，它們都不是純粹的幻想王國?？萍几淖兞巳藗兊纳罘绞?。頭骨下方是下一個邊界。

這些問題并不是迫在眉睫的，但也不是純粹的幻想。技術(shù)改變了人類的生活方式，而下一個前沿領(lǐng)域在于大腦。