據國外媒體報道,幾十年來,通過思維控制計算機一直是許多科幻小說的主題,現在,我們已經接近實現這一突破,那么,這么做是會給我們帶來更多的便利,還是會造成更多的問題? 科幻作品有時能很好地預言我們的未來。在2018年的電影《升級》(Upgrade)中,主角格雷和妻子遭到襲擊,他的脖子被擊中,妻子被槍殺。醒來之后,格雷發現自己不僅失去了妻子,而且還重傷癱瘓,可能余生都要坐在輪椅上。

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圖片來自于 WiKiMedia

后來,格雷被植入了由著名科技創業者埃隆?基恩設計的名為Stem的電腦芯片(如果與埃隆?馬斯克有任何相似之處純屬巧合)這讓他重新站了起來。Stem原來是一種人工智能(AI),可以用別人聽不到的方式與他“交談”,它甚至可以控制格雷的身體。接下里的故事,或許你已經猜到了。

時至2019年,現實中的半機械人(cyborg)并沒有這么戲劇化,但仍然令人難以置信。2012年,美國匹茲堡大學領導了一項研究,其中一部分就是為屈指可數的幾個人植入腦-機接口,該項目由美國國防高級研究計劃局(DARPA)資助。簡·休爾曼(Jan Scheuermann)便是其中之一。53歲的簡·休爾曼因退行性疾病導致四肢癱瘓,她的頭部有兩個盒子狀的套接口,連接著一個看起來像游戲機的東西。

通過這個腦-機接口,簡·休爾曼可以用她的思維來控制機械手臂,給自己拿巧克力吃,三年后,她可以成功地在計算機模擬器上駕駛戰斗機飛行。

DARPA自20世紀70年代以來一直在資助這些關于腦-機接口的研究,現在,該機構想要進一步接近電影《升級》中所看到的場景。今年早些時候,DARPA啟動了“下一代非手術神經技術”(Next-Generation Nonsurgical Neurotechnology,簡稱N3)項目,目標是在未來消除對電極、連接線和腦部手術的需求。

該項目負責人對美國六家領先的研究機構的科學家們提出了一項任務:開發一種能夠從頭部以外讀取想法的硬件,其體積要足夠小,可以嵌入棒球帽或頭枕中。這種裝置必須是雙向的,能夠將信息以大腦能夠理解的形式傳回大腦,有人將這種方法比作心靈感應,這將是“一個真正的腦-機接口”。

DARPA只給科學家四年的時間,將這項新技術發展到可以在人體上進行測試的程度,即使是埃隆?馬斯克提出的腦-機接口“Neuralink”計劃,也需要進行高風險的手術才能將芯片植入大腦,不過,該技術確實采用了一種無線通信形式取代了連接線。

如果科學家能建立一個不具侵入性的神經界面,就能開啟一個全新的、目前還不存在的生態系統。

“最常見的應用是幫助那些失去移動手臂或四肢癱瘓的人,”N3項目中一個研究小組的首席研究員說,“想象一下,如果我們能在不做手術的情況下擁有與機器溝通的能力,那么我們就能向廣大用戶群開放這項技術,那些身體健全的人也可以用更快的方式與他們的設備溝通。”

我們對腦-機接口的著迷也許有著更深層次的原因。人類演化出來與世界互動的唯一方式,就是通過我們的身體、肌肉和感官,我們非常擅長這些,但這也是我們與世界互動能力的基本限制,擺脫這種演化限制的唯一方法,就是直接與大腦互動。

盡管DARPA所宣稱的“為國家安全開發突破性技術和能力”略令人不安,但作為研發軍事用途高科技的美國國防部下屬機構,DARPA在歷史上推動了許多開創性技術,影響了許多人日常生活。互聯網、全球定位系統(GPS)、蘋果Siri等虛擬助手,以及現在的人工智能之所以能在今天快速發展,部分要歸功于該機構在這些領域投入的資金。DARPA對腦-機接口研究的資助表明,這很可能將是一項足以“改變游戲規則”的技術。不過,想參與其中不止DARPA一家。

馬斯克的Neuralink只是眾多被腦-機接口潛力所吸引的項目之一。包括英特爾在內,許多重要的科技公司也在這一領域開展了工作,對于成功破解這一難題的研究者和機構來說,他們將獲得豐厚的回報——預計到2022年,神經技術市場的價值將達到133億美元。

腦-機接口之所以在今天成為可能,可以追溯到19世紀,當時科學家試圖了解在動物大腦中發現的電活動。到了20世紀20年代,漢斯·伯杰發明了腦電圖儀(EEEG)來檢測人類顱骨表面的電活動并記錄下來。50年后,加州大學洛杉磯分校的計算機科學家雅克·維達爾進行更深入的研究,并創造了“腦-機接口”(brain–computer interface)一詞。

然后,科學家們不得不等待計算能力的提升,以及人工智能和納米技術的出現,才能實現他們的愿景。2004年,一位四肢癱瘓的患者植入了第一個先進的腦-機接口,這讓他只要想一下,就能在電腦上玩乒乓球。

盡管取得了這些成功,但問題依然存在,所能傳輸的信息的質量會受到頻道數量的限制,這種接口需要在顱骨上開一個孔,使電極直接與大腦接觸,在你的身體排斥之前,這些設備可能只能運行有限的時間;或者如果設備出現故障,就很難把它們取出來。

為了開發出一個不需要腦部手術就能工作的腦-機接口,科學家開始探索使用超聲波、磁場、電場和光等技術的組合來讀取我們的想法,甚至嘗試寫回,面臨的問題包括,如何從大腦發出的雜音中分辨出有用的神經活動;而且,接口還必須能夠透過頭骨和頭皮接收信號。

你可以將這個問題理解為通過散射介質進行成像,就必須面對的混亂程度而言,顱骨上的數毫米就相當于海洋表面的幾十米,或大氣層中的數千米。

一些團隊正在研究“精細的侵入性手術”。 這意味著你必須通過攝食,注射或者用噴到鼻子里的方式進行植入,有一個團隊正在研究納米粒子,當這些粒子到達大腦里的目的地時,就能充當“納米傳感器”。這是一種非常小的粒子,其寬度只相當于人類頭發的直徑,可以將外部磁場能量轉化為向大腦發出的電信號,反之亦然。另一項研究是利用病毒將DNA注入細胞,使其發生改變,從而完成類似的工作。

如果這些技術奏效,那么精細的侵入性接口的性能應該能夠與外科植入人體的芯片相媲美,接下來的挑戰是將信息從設備傳輸到計算機,并在瞬間給出響應。

如果你把鼠標和電腦連在一起,點擊鼠標,然后必須等上一秒鐘,它才會開始工作,而科學家現在需要做的,是必須讓它變得超級快。這些接口需要有“高分辨率”和足夠的“帶寬”,或者通信通道,才能駕駛真正的無人機,而不只是移動機械臂。

不過,即使能實現這樣的腦-機接口技術,我們到底該如何溝通呢?我們會用文字還是圖片來交流?我們能用它來和朋友聊天或在線支付賬單嗎?這種技術對每個人來說有多大的獨特性?沒有人真正知道這些問題的答案,因為規則還沒有寫出來。

所有新的接口都需要一些練習來適應,很難說這種新的腦-機接口使用起來會有多簡單。用戶肯定不希望需要學習數百條規則,一個很有吸引力的選擇是,將用戶腦-機接口的輸出與半自動設備進行通信。用戶不需要控制每一個動作,而只需在計算機系統中設置一個“動態過程”,隨著人工智能變得更好,我們與之合作的系統將變得更加自主。根據任務的不同,我們可能只需要說,“我想要那個球”,然后機器人自己就會拿過來。

不過,電影《升級》可能還暗示了另一個問題:到底會是誰在控制一切?

我們可以找到一些線索。到目前為止,大多數腦-機接口已經從大腦活動中提取了詳細的運動或與肌肉有關的信息,即使用戶正在更廣泛地思考他們的目標,我們可以在大腦活動中檢測出想要移動一個物體的方向,以及何時想要把手握緊,由此產生的運動直接指向了物體,使他們能夠把它拿起來。用戶不需要思考向右、向前、向下這些動作。

對于不同的參與者,操作腦-機接口所需要的腦力勞動都有所不同,但在非侵入性接口中,通常需要更多的努力。N3所帶來的任何技術能否讓用戶同時處理多項任務,還有待觀察。

還有一個更基本的問題。還沒有一個健全的人會為了玩視頻游戲或網上購物而選擇植入腦-機接口;沒有人知道自己的行為會不會因為一個接口而有所不同,也不知道如果芯片嵌入到棒球帽中,是否也會影響自己的行為。

我們面臨著巨大的道德困境。這項技術帶來的好處必須大于風險,但如果你不是為了恢復一些失去的功能而選擇這項技術,情況就不一樣了。這就是為什么非侵入性治療會如此有趣。

強大的腦-機接口的發展甚至可能幫助人類度過假想的技術奇點,即人工智能超越人類智能并能夠自我復制的時刻,人類可以利用技術升級自己,與這些新的對手競爭,甚至與人工智能合而為一,埃隆?馬斯克在推銷Neuralink時也清晰地指出了這一點。

現在的問題是,人類在什么時候會成為我們所使用的系統中最薄弱的一環。為了跟上人工智能和機器學習創新的步伐,我們很可能需要與這些系統直接對接。

也許最終腦-機接口不會對我們的生活產生任何影響。在電影《升級》的最后,Stem完全控制了格雷的身心,他的意識停留在田園詩般的夢境狀態:他沒有癱瘓,和親愛的妻子生活在一起。

責任編輯:study875

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