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脑机接口技术成为人类通向“心灵感应”的又一条路径

时间:2020-11-20 来源:机器人在线 阅读:3110

心灵感应一直是人类的执念,中国民间把这种愿望想象成了各种神力。


1979年,在四川大足县的12岁农村少年唐雨突然具有了“耳朵识字”的神通。原本是当地的一件稀罕的谈资,结果后来引起了当地媒体的报道,后来又居然经过中国的权威科技期刊《自然杂志》的“确证”和香港《明报》(金庸老爷子办的报纸)的“转发”,竟然就成了中国一场“气功热”的开端。


(1980年,第4期《自然杂志》封面 )


一时间,中国遍地出神童,华夏神州尽神通。以“意念发功”、“透视看物”、“隔空探物”为代表的特异功能开始大行其道,各种能人异士层出不穷。最后竟然搞出来“意念操控导弹”、“远程发功灭森林大火”的闹剧。


现如今,脑机接口技术成为人类通向“心灵感应”的又一条路径。这一次,科学家们找到了另一条有足够的因果链条的解决方案,通过读取大脑中的特定神经信号,建立起与人类认知和行动相关的联接,从而实现直接用大脑来“操控外物”。


关于脑机接口,最近看到一句非常打动人的比喻:“脑机接口是人类往大脑宇宙发射的第一颗人造卫星。”非常有诗意吧。


科技狂人马斯克已经把Neuralink研制的第一代脑机接口安装到猪的大脑上了,目前来看这些猪还活蹦乱跳地活着。也有科学团队将信号传感器通过静脉注射的方式成功送到了人类的脑内,目前对身体暂无影响。


人类对脑机接口的探索终于迈出了一小步,大脑人造卫星开始上天。那么,人类能否通过大脑植入的这些装置实现“隔空探物”的意念操控,也就是所谓“心灵感应”吗?


答案是可能实现,但问题是要实现哪一种?


脑机接口成立的依据就在于,不像那些诉诸于神迹或者笼统归因的假说,一来要找到具有高度相关性的因果,二来不能打百分之百的保票,承诺超出范围的事情。


所以,当我们说使用“脑机接口”来实现“心灵感应”的时候,你就要问下你要的“心灵感应”到底是哪一种?


如果说只是想要用脑电波信号来遥控机器人实现一些前进、后退之类的动作,那么,根本不用在大脑皮层植入芯片,现在已经有一些设备,比如使用一个小型的脑电图头盔,就可以读取大脑的上百亿个神经元的全部电信号,只需要使用者足够集中注意力想象前进或者后退的想法,头盔就能识别这些信号符,从而遥控机器人做些简单动作。


但是你要想跟“八臂哪吒”甚至“千手观音”一样,比如,一边用双手摸肚子,一边用手来摸摸头,一边想控制机器人去厨房切菜,一边还想写点东西来个多任务操作,这估计就突破了大脑能力的上限。



要知道,因为大脑和身体的局限,很多事情本身是无法一心多用的,特别是像丹尼尔卡尼曼《思考:快与慢》当中的系统2的任务。其根本原因在于我们在处理复杂任务时候已经出现特别多的神经信号,如果是大脑发出的信号太多,甚至相互冲突,那么这些信号噪音就会越大,我们的植入芯片对于信号的识别就越差,那么我们对于大脑植入芯片的控制能力也就越差。


我们自然希望可以理解大脑每一个信号,但是我们肯定不想要一个无法理解大脑信号的植入装置。因此,更可能的是我们应该首先能够训练那些信号涵义更为明确的大脑信号,以及能够理解这些信号的装置。


也就是说,我们肯定不满足于用脑机接口技术只是实现一些前后的位移任务,也不要奢求实现一些超人类能力的行为。但我们可以在这中间寻求一些更大胆创新,但是更有价值的功能,比如操控飞行。


无论是清醒的想象,还是在梦境中,我们几乎可能都能以飞行视角来想象飞行。如果我们能够通过意识控制一架无人机在空中自由飞行,或者通过像《钢铁侠》中男主斯塔克的飞行装甲,直接让大脑控制飞行的某些任务。当然,由于这种“心灵感应”任务的复杂性,使得脑机接口装置更容易受到脑神经信号噪音的影响。因此,我们一方面不仅需要高可靠性的大脑植入芯片,也需要高度智能化控制的外接装备。


想要实现这些,确实太难了。那么,现在我们进行到哪一步了呢?


心灵感应的“普通版本”


气功也好,变异也罢,这些所实现的“心灵感应”没有利用任何已知的任何一种力量来操控对象,已经严重超越了物理学的范畴,只能归结为神话或者说软科幻类型。而如果我们把“心灵感应”界定为通过已知的物理作用对外物施加作用力,那么我们至少可以得到一个“普通版”的心灵感应,而这些是正在实现的。


一些实验室已经实现在人类和灵长类动物身体上研制一种控制铰接式手臂的植入式电极;一个实验室可以基于脑电图基础界面,研制操控型机器人手臂和小型自主机器人;还有研究者研制出一种基于脑电图基础界面的操控型外骨骼,现已证实瘫痪患者可以操作,实现使用该外骨骼结构行走,甚至踢足球。



2014年的巴西世界杯上,一名瘫痪的巴西少年,就尝试用脑控的机械外骨骼装置为这场世界杯开出第一个球。我们看到当时的这项技术存在很多不完善的地方,外骨骼装置体积庞大、笨重,开球的行为也是象征意义大于实际功能表现。


这些尝试带给我们很多的启发和想象。对于那些身患残疾、肢体缺失或者行动不便的人们来说,这些“技术型”的心灵感应能力的实现,对他们而言无疑是一种巨大的福祉。


现在,研究者正在通过植入性装置技术来治疗一些原本难以治疗的脑部疾病,包括像视力损失、听力损失、癫痫,还有我们所熟悉的一些比较可怕的疾病,包括帕金森症、抑郁症等,以及更严重的瘫痪疾病。研究人员希望通过植入可刺激神经的芯片,来将其和脊柱神经元联系在一起,用以恢复大脑和身体的功能。



最近,加州大学旧金山分校(UCSF)的一支研究团队,已经在瘫痪患者身上演示了首个“即插即用”的“大脑义体”。借助脑机接口的装置来解码大脑的电信号。研究者发现,随着时间的推移,使用者的大脑会出现优化自身的活动,无需每日重新校准,也可以更好地控制BCI设备。未来这项实验可以用来改善阿尔茨海默病的筛查、对内部器官的监测、以及让瘫痪患者重新获得对义肢的控制能力。



尽管我们看到这些项目目前仍然在测试阶段,距离大规模的临床应用还有距离,但足以照见这项极速未来可能具有的广阔应用前景。


瞄准未来,“隔空探物”的心灵感应能走多远?


从通过意识来控制物体移动,到用意念来控制远距离飞行,这些“心灵感应”的技术已经走向成熟,那么实现心灵感应的下一步进展,就是让神经系统直接通过植入大脑的芯片来控制机械臂、外骨骼、轮椅等交通工具,实现“人机合一”。


迈出这一步后,人类可能会迎来一场新的交互革命的生理。


“未来人类意识能无线连接并控制任何物联网设备。”


这是美国华盛顿大学神经技术中心副主任Rajesh Rao给出脑机接口未来发展的判断。随着世界越来越多采用无线连接的设备组成一个庞大的“物联网”,而现在我们主要认知的交互方式仍然停留在按钮触摸、语音控制和远程APP控制。


在更加智能化的世界当中,脑机接口的普及,可能将使得人类通过意识与设备建立无线连接,并通过意念来遥控任何的物联网设备。


这一设想不可谓不大胆。但是想要实现这一目标,仍然有三个层面的关键阻碍。



一个是技术难度,就如开始我们谈到的,就是脑机接口设备对大脑释放出的电信号的准确识别。埃隆·马斯克的Neuralink所做的工作目前还处在这一阶段,而且还有很多难题要攻克。一个是伦理难度,尽管我们能看到那只赛博朋克猪的脑电波反应,但是我们如何从其反应中准确读出猪的行为编码。现在只是解决了芯片植入大脑的风险性问题,但是没有解决植入芯片的实用性问题。


再一个是伦理问题。如果未来脑机接口技术被广泛应用,那么是否会出现使用这一技术的人类的能力要比没有使用脑机接口技术的人类更强大,那么在学习、就业等竞争方面是否会出现无法逾越的鸿沟。一些商业机构是否会歧视这些不提供大脑“数据”的人类,都将成为未来可能出现的问题。


再一个技术风险。如果脑机接口装置可以解读大脑信号,控制外在设备。反过来,那么外在的数据入侵是否会导致脑机接口对大脑的伤害,比如删除和修改记忆,扰乱大脑信号,从而对人体产生巨大伤害等问题。


不管怎样,这些阻碍或问题,都无法阻碍技术的突破,只要有理论上的可能性,人们就会去寻找可实现的方法,现实的政策也自然会给这些尝试开一些绿灯。



正如10月底刚刚公布,在《神经介入外科期刊》上发表的墨尔本大学的那项静脉植入的方案中,这一实验已经在两名患有两位肌萎缩侧索硬化(ALS)并失去上肢运动能力的参与者身上进行了成功实验,通过运动神经假体与眼动跟踪仪结合使用,能够控制Windows 10并独立执行远程通信、网上购物和银行任务等任务。


而且也通过了澳大利亚的圣文森特医院墨尔本人类研究道德委员会的批准,也符合FDA去年颁布的《瘫痪或截肢患者的BCI设备非临床测试和临床考虑》这项指南,意味着这一技术已经符合标准,距离上市商用可能就一步之遥。


只要我们人类不好高骛远,或者过于激进,而是能够在可控范围内逐步提高脑机接口的交互性,严格控制其应用范围和场景,逐步完善其法律规定,相信未来“隔空探物”将不再是少数能人异士的神话,“心灵感应”也不再是变异者的超能力。


只不过,我们尽量要控制其滥用的风险,而是将其更多应用在那些真正需要这项技术的人群之上。如果我是一个正常人,我还是乐意用手指或声音来控制一盏灯,而不是靠大脑冥想来关掉一盏灯。想想这个场景,还是太过“惊悚”了。

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