腦機技術---未來並不遙遠

你在擔心機器人會取代人類嗎?你可能想多了。誰知道是AI機器人取代人類呢,還是“芯片人”(腦袋裡植入了芯片的人)取代自然的人呢?

腦機技術---未來並不遙遠

2018年,Facebook在開發者大會F8上,公司新部門展示了團隊的成果,使用腦機接口技術讓一位行動不便的病人通過意識完成了在電腦上打字。

2019年7月17日,Space X及特斯拉創始人埃隆·馬斯克召開發佈會,宣佈成立兩年的腦機接口(BCI)公司Neuralink的腦機接口技術獲重大突破,他們已經找到了高效實現腦機接口的方法。這實際上是一套腦機接口系統:利用一臺神經手術機器人向人腦中植入數十根直徑只有4-6微米的“線”以及專有技術芯片和信息條,然後可以直接通過USB-C接口讀取大腦信號。與以前的技術相比,新技術對大腦的損傷更小,傳輸的數據也更多。他表示,Neuralink團隊已經成功地讓一隻猴子通過大腦控制電腦,明年還有可能進行人類患者臨床實驗。

2019年8月在北京舉行的世界機器人大會,酷炫的“BCI腦控機器人大賽暨第三屆中國腦機接口比賽”,在大會期間正式“開鑼”。酷炫的比賽讓人紛紛驚呼:腦機技術真的火起來了!

腦機技術---未來並不遙遠

近日,又一起事件又雙叒叕一次引發公眾關注。近日浙江金華一小學同學們頭戴“金箍”上課照片引發公眾激烈的討論。

這“金箍”是一種腦機接口頭環。據稱這款頭環只需通過與人體額頭、兩側耳後三個與人腦部接觸的電極,就可達到接收大腦電信號的作用,其接收到的電信號可轉換為數據,在配套的APP上進行顯示。戴上這個頭環以後,通過頭環正中處的LED燈的顏色可以直接觀察到學生學習時注意力的狀態。學生的注意力數據會傳送到老師的電腦中,老師可以看出每一個學生的注意力變化狀態。同時,這個頭環的軟件系統還會把學生上課的注意力狀況統計成分數,可以把這個分數像考試成績成績排名一樣發到家長群裡。據說一些師生對這個頭環表示非常滿意,有老師說,學生戴上頭環後,學生戴上頭環以後,“上課回答我的問題,他們的聲音會比平常更響亮”(怎麼感覺頭環還有擴音的功能);也有學生表示戴上頭環以後,上課可以認真聽講,做的作業基本是全對的。

網友紛紛留言:這是要監控思想?!還有沒有自由?越來越恐怖了,將來萬一哪個老闆給自己的員工也裝一個,怎麼辦?

這種技術屬於腦機技術,自上世紀70年代萌發概念開始,到1988年,美國首次實現了腦電波虛擬打字。腦機技術在運用方面逐漸取得了一些進展。如在醫學領域有運用腦機技術來幫助癱瘓病人用大腦來控制肢體的運動、幫助截肢者控制義肢或幫助控制癲癇的發作......

腦機技術是通過在大腦與外部設備之間建立信息通路,用大腦思維變化產生的腦電波(生物電信號)來實現一些控制功能。腦機技術的實現步驟分為四步:採集信號——信息解碼處理——再編碼——反饋。

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腦機技術,根據獲取腦電波(腦部生物電信號)的方式的不同,分為侵入式和非侵入式兩種技術路徑。

侵入式就是通過在大腦中植入腦活動捕捉器來獲取腦電波信號。如20年前播出的電影《黑客帝國》中想象的科幻技術就是這樣類似的技術——人類通過腦機接口與母體系統連接,被控制的人腦沉浸在母體虛構的世界裡,人腦在系統中也可以相互溝通。

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埃隆·馬斯克領導下的Neuralink團隊的腦機技術走的這種技術路線。Neuralink團隊的技術是用一臺神經手術機器人向大腦內植入4-6微米粗細的線,然後通過USB-C接口直接高效地讀取大腦信號。

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這就是Neuralink團隊公開的植入了“線”(探針)及外置了可採用USB接口讀取芯片數據的實驗小鼠的照片。這種侵入式的腦機交互技術,除了倫理問題、人心理上對於腦部植入的恐懼和焦慮突破以外,還有很多的技術難題需要攻克!

另一種主流的腦機技術就是非侵入式腦機技術,是在大腦外部設置信號捕捉器來獲取腦電波信號。如下圖所示的這種頭套。通過頭套上的多個電極來獲取大腦活動產生的微弱的生物信號。看到這密密的電極,突然有點好奇,金華的學生們用的頭環只有三個電極來獲取腦電波,不知道效果如何。

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美國、歐洲、日本及中國在腦技術制定了戰略性的規劃。如“腦科學和類腦研究”已被列入我國“十三五”規劃綱要中的國家重大科技創新和工程項目。

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有預測稱腦機技術是繼AI技術之後,將席捲全球,引發另一場全球技術、科技、商業革命的黑科技。腦機接口可能的商業化運用方向廣泛,現在已經被運用於醫療健康、VR、教育科技、智能家居領域。網絡有報告稱腦機接口市場的規模巨大。

腦機技術---未來並不遙遠

從目前腦機技術已經初步運用的商業領域來看,腦機接口技術在未來推動社會發展方面很可能成為一項極為重要的關鍵技術。但是腦機接口技術並不是現在才有的,在此之前已經發展了數十年的時間。正如Neuralink總裁Max Hodak在當天發佈會上所說,“Neuralink並不是憑空產生,在這以前的學術研究已經有了很長的歷史,從很大意義上來說,我們是站在了巨人的肩膀上。誰能佔據腦機技術發展的風口浪尖呢?目前,或許可從專利技術的角度窺見未來之可能性一二。

本文以腦機接口、腦機交互(Brain–computer interface, BCI 或稱 Brain–machine interface, BMI)為關鍵詞,對腦機技術進行了初步的檢索。

腦機技術---未來並不遙遠

數據來源:吉江數據

進入1989年美國提出全國性的腦科學計劃以來,全球腦機技術的專利申請迅速增長。

腦機技術---未來並不遙遠

數據來源:吉江數據

美國和中國在腦機技術研發競爭非常激烈,兩國在腦機技術方面的專利申請遠遠領先世界其他國家。

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數據來源:吉江數據

各國的腦機技術主要研發的主要技術方向為電子數字數據處理領域。

除了Neuralink之外,Cyberkinetics、NeuroPace、Cerêve、Neurable、以及國內的BrainCo都在致力於腦機接口技術的研發。腦機技術可能給人類帶來福音。如2016年11月,荷蘭烏特勒支大學醫學院神經科學家和首席研究員Nick Ramsay 成功使一名肌萎縮側索硬化(ALS)的閉鎖綜合徵女患者用大腦意志實現了打字。如果霍金依然在世,腦機技術不知道是否讓他大腦中的奇思妙想更好地分享給世人。

腦機技術---未來並不遙遠

然而,科學技術是否總能按照人類預想的方向發展?過往的經驗告訴我們,其實並不一定。凱文·凱利在其20年前發表《失控》一書中,就預見性地提出人類的未來是“人造和天生的聯姻”,即將人類與機器相結合的“半機械人”,來賦予人類更大的生存空間。而此次Neuralink的新進展則告訴我們,這樣一個時代或許已悄然來臨。

但是,如同霍金警告人類應當立即停止對AI技術的研發一樣,腦機技術的發展是否會失控?眾多的科幻大片所想象的技術對人類帶來的毀滅性的災難,讓我們在面對新的技術時難免感覺忐忑不安。試想如果真的實現了腦機交互,那麼是否可以直接通過大腦向人體傳輸病毒,又是否意味著人類災難的來臨呢?當然,現在還沒有人能夠回答這樣的問題。


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