人工智能会“读心”

陆茜西

蒂姆忐忑不安地坐在电脑屏幕前，他头戴一顶布满电极的“泳帽”，帽子通过一根长长的电缆连接到电脑上。蒂姆是一名科学记者，他来到这里是想要体验这种高科技“读心术”。两位科学家操作着机器，准备“读取”他的思想。这一幕看起来像是科幻电影里的情景，但却在西班牙“星实验”公司真实发生了。

几十年来，神经科学家一直试图通过检测大脑活动来解读人们的想法。现在，由于人工智能的爆炸式发展，科学家可以破译以前看来毫无意义的大脑扫描结果，解析其中的规律，从而解读人的思想。从大约10年前起，这种技术一直在飞速发展。现在，研究人员已经可以通过分析大脑活动来重现人们看过的视频甚至做过的梦。

大脑是人体最复杂的器官，包含大约1000亿个被称为神经元的神经细胞。每一个神经元都能与成千上万的其他神经元进行接触，大脑每一秒钟就能建立上百万个新的连接，因此，要完全理解大脑的内部工作原理实在太难了。幸运的是，要掌握“读心术”，我们不必做到这一点。

识脑“读心”

要想知道某人的脑子里发生了什么，最常用的方法就是用脑部扫描来揭示与不同思维方式有关的区域。当你产生一个想法时，大脑神经元就会不断放电，这就会消耗大量的能量，因此，血液会涌向放电活跃的区域，以确保神经元有足够的氧气和营养。这种血流的增加会在功能性核磁共振（fMRI）扫描中显示出来。例如，如果某人正在看一张照片，其大脑皮层的视觉区域会变得活跃，此时如果对其进行大脑扫描，扫描结果就能反映出他正在看某种事物，但不能显示他看到的内容。

实际上，功能性核磁共振能反映的信息不止于此。当我们在观看不同内容时，视觉皮层的活跃模式会产生细微区别。这时，日益成熟的人工智能就派上了用场。它的算法擅长于在复杂的数据集（如脑部扫描结果）中识别特定模式，而且许多人工智能者可以通过示例“学习”，去寻找特定规律。这意味着它们不需要完全了解大脑，就有可能通过大量脑部扫描的例子，以及大脑当时正在思考的内容，自行找出其中的联系。

这正是美国普渡大学科学家的研究内容。他们的工作表明，人工智能不仅仅能识别哪些区域（如视觉皮层）参与了某个思维过程，也可以分析部分思考的内容。通过分析某人正在看特定图像时的大脑核磁共振扫描结果，人工智能可以从15种图像中识别出当时那个人看的是什么图像。例如，如果有人看了一张人脸的照片，人工智能就能在扫描结果中检测出相关规律，从而在包含鸟类、飞机和人的运动等图像的一组图片中选出“人脸”的图片，其准确率约为50%。尽管成功率并不算高，但比起随机猜中6.7%的概率，还是高出不少。这一技术绝对算得上是一种“读心术”了。

加州大学伯克利分校的科学家就更进一步，他们成功地读取了大脑中的影像，并制作成视频。研究小组请一些志愿者观看了大量视频片段，并同时对他们的大脑进行功能性核磁共振扫描。然后，用这些视频和扫描结果对人工智能进行了训练。当人们在观看一段新的视频时，人工智能可以根据大脑扫描结果，生成它认为人们正在观看的内容。尽管人工智能生成的视频只有模糊的轮廓，但内容还是依稀可辨。还有科学家研发出了一个类似的人工智能，它能通过大脑扫描结果识别出人们正在阅读的词句。

这种技术甚至可以在人们睡觉时读懂他们的大脑。日本科学家在2013年开发出一个人工智能，经过训练，它可以检测某人的梦的内容，描述梦境中的人物（男性或女性）、物件和整个场景的细节，准确度约为60%。之后，研究人员又采用了类似上文提到的视频重现的方法，将梦境的内容可视化。有了这套系统，即使你醒来后不记得自己做过什么梦，也可以“回放”其中的精彩片段。

这些研究成果都表明，将人工智能与核磁共振扫描相结合，确实有可能“读取”人们大脑中的活动。未来，我们也许能不依靠语言或文字描述，而是直接在屏幕上显示自己的想法。对于那些说话有旧难或几乎完全瘫痪的闭锁综合征患者来说，这可能是与外部世界沟通的生命线。这类技术甚至有可能让植物人与外界交流。

可穿戴设备

尽管核磁共振功能强大，但核磁共振仪不但价格高昂，而且非常笨重。仪器通常重达数吨，再加上所有相关的设备，需要一个专门的房间才能装下。而且每次扫描时，受试者必须一动不动地躺在机器里。这些都限制了“读心术”的使用范围。要实现“读心”机器便携、可穿戴的目标，我们需要一种不同的方法。

一种选择是脑电图帽，本文开头蒂姆在“星实验”公司尝试的“读心”设备就是这一种。脑电图帽看起像一顶有下颌带的游泳帽，内部布满测量电流的电极。因为大脑活动会产生电信号，它们可以检测大脑不同部位的活躍程度。

然而，脑电图有一个很大的缺陷：很容易受到噪声的影响。每当我们眨眼或活动脸颊时，与肌肉运动相关的电活动远远大于与大脑活动相关的电活动。由于隔着颅骨，脑电图帽只能检测到脑部微伏级别的电压，而这些肌肉运动能产生几毫伏的电压。也就是说，多余的噪声比需要的信号强几百上千倍。用脑电图“读心”的难度就好比耳边响着号角，却要试图听到房间另一头传来的耳语。

有一种方法能增强脑电波信号，那就是将电极植入颅骨内侧，使其更接近大脑皮层。这种方法可以用于医疗，以帮助某些丧失了重要身体功能的患者（见下文“脑一机接口”部分）。然而，植入电极的手术成本高、风险大，很多人可能不愿接受，因此这种技术似乎很难得到广泛应用。

近年来，由于功能性核磁共振与人工智能的结合取得了显著成果，科学家开始重新思考脑电图的应用前景。他们发现，新的人工智能算法可以在非常“嘈杂”的环境中识别脑电波的规律，从而大大降低噪声对脑电图信号的影响。

加拿大多伦多大学的科学家率先采取了这种做法。在之前的实验中，他们通过核磁共振扫描数据来重建了人们看到的人脸图像，接着开始尝试用脑电图帽达到同一目的。该团队收集了13个人在观察大约100张人脸图像时的脑电图数据，用于训练人工智能。然后，研究人员向人工智能展示了参与者观察16张新面孔时的脑电图。令人惊讶的是，在约70%的测试中，人工智能根据脑电图描绘出了近似于实际面孔的图像。目前，该系统需要经过几个小时的调试，才能适应一个人的脑电图模式。但科学家相信，未来它可以实时完成这一步骤，这就为廉价、便携的“读心”机器的发展提供了更多可能性。

除了脑电图外，其他技术也被用于“读心”。据悉，有的科技公司正在开发利用“功能性近红外光谱”来“读心”的设备。它能发射近红外光，穿透皮肤、骨骼和大多数人体组织，但血红蛋白可以吸收这种光线，因此，通过分析近红外光的吸收情况，这项技术可以显示大脑中的血液流动，从而揭示大脑的活动。

一些技术甚至完全不需要脑部扫描，就可以解读某些类型的想法。美国麻省理工学院开发出了一种可穿戴的特殊“语言”识别系统。这套装置的传感器能接收面部和颈部细微肌肉活动产生的电脉冲，使用者不需出声，只需默念指令，系统就能识别和执行。这样的设备无法真正解读一个人复杂的内心活动，且目前还需要对单个用户进行长时间的调试才能工作，但它可能成为与数字世界互动的便捷方式。

脑-机接口

随着“读心术”的飞速发展，越来越多的科技巨头开始关注这一领域，并着手开发各种便携、高精度的脑一机接口设备。脑一机接口是一种能检测脑部神经活動电信号的装置，理想状态下也能通过刺激神经元，把信息传输给大脑。通过脑-机接口，我们将有可能用意念操纵数码设备，甚至通过“心电感应”进行交流。

2017年，美国著名科技企业家马斯克成立了一个名为“神经连接”的公司，专注研发一种高带宽、可植入的脑一机接口设备。它能使植入了这种装置的人随时随地进行无线通信，并保持永远在线。理论上讲，这种设备可以让人们以“心灵感应”的方式沟通，像分享网络视频一样分享记忆。

“神经连接”的计划堪称雄心勃勃，不过到目前为止，对可植入的脑一机接口的试验还主要集中在瘫痪病人身上。对这些人来说，这种技术能使他们恢复部分重要功能，给生活带来重大改变，为此他们愿意承担巨大的手术风险。

2004年，美国科学家研发出一种名为“大脑之门”的脑一机接口。他们在4名四肢瘫痪者大脑的运动皮层附近植入约100个微小的电极，再用穿过颅骨的电缆将其与电脑连接。通过练习，这4名参与者可以用意念开关电脑和电视，并能控制电脑屏幕上的光标活动。在此后的试验中，还有一些四肢瘫痪者用这套系统成功操纵了机械臂。一位因中风瘫痪多年的老妇人，用思维控制机械臂拿起了水杯，15年来第一次在无人帮助的情况下喝到了水。

2017年，科学家研发出新版本的“大脑之门”，将信号传输速度和精确度提高了3倍。在试验中，3名瘫痪病人用大脑控制计算机打字，每分钟最多能输入39个字符。然而，这种植入系统有一个很大的问题：电缆必须插入颅骨内部与电极相连，使用者随时冒着被感染的风险。目前的技术还无法使这些电极与外部设备进行无线连接。

相比之下，基于脑电图的非植入性脑一机接口设备更加安全、便捷，而且成本也低得多。目前，这种脑一机接口系统已经得到深入研究和比较广泛的应用。例如，微软公司己获得一项设备专利，该设备可以利用脑电图信号打开并控制应用程序。类似的脑一机接口系统还被用来控制轮椅、无人机和人形机器人，甚至可以让两个人通过意念进行通信。

由于脑电图帽需要隔着颅骨接收脑电波信号，其强度和清晰度远不及植入电极接收的信号，因此，非植入脑一机接口设备的反应速度和准确度都低于植入性设备，使用之前还需要更长时间进行训练。但随着人工智能算法的发展，非植入设备的性能会越来越好。

伦理争议

随着脑-机接口技术的迅速发展，越来越多的人开始关注它会对世界造成怎样的影响。一些科学家担心，目前的研究指导原则不能保证脑一机接口的安全性，“读心术”可能带来一系列伦理问题。

脑-机接口也许能够获取人们自己都无法获取的大脑信息。在一项研究中，科学家对一些面孔失认症（俗称“脸盲症”）患者进行了初步实验。这些患者无法分辨人脸，有的甚至不认识自己的面孔。然而研究结果显示，人工智能可以根据这些患者的脑部扫描数据重现他们看到的人脸，即使他们自己无法辨认这副面孔。相关信息似乎就在大脑内部，即使人自己无法有意识地掌握它。

脑-机接口也可能以意想不到的方式侵犯我们的隐私。例如，帕金森病等神经退行性疾病在最开始时不会出现任何可察觉的症状，但在症状出现数年前，大脑活动就可能显示疾病的迹象。这可能会让科技公司在没有征得客户同意的情况下就知道他患有疾病。

脑-机接口可能干扰我们的自我意识和身份认同。一些植入性神经刺激装置可以影响脑部电活动，从而可能改变认知。在2016年的一项研究中，一名用大脑电刺激装置治疗抑郁症的患者表示：他回想起自己的一些言行，觉得并非发自本心。他不知道这是由于抑郁症还是治疗设备引起的，或是来自内心深处自己都不知道的另一面。这令他对“我是谁”产生了怀疑。

2017年5月，27位神經科学家、临床医师、伦理学家和机器智能工程师在一场研讨会中讨论了神经技术和机器智能的伦理问题。这些专家组成了一个名为“晨边小组”的组织，他们共同表示，神经技术（包括但不限于脑-机接口）必须尊重和保护人的隐私、身份认同、能动性和平等性，这一原则也适用于人工智能。

专家们担心，脑-机接口等设备可能加剧社会不平等，并为企业、黑客、政府或其他人提供利用和操纵他人的新途径。如果不加保护地让人们接触到影响思想的技术，我们内心和外部世界之间的界限可能会变得模糊，从而改变自己的身份。因此，他们提议在联合国的《世界人权宣言》中增加保障“神经权”的内容。

晨边小组提出“负责任的神经工程学”的理念，呼吁学术界和工业界承担起随着这类神经科技设备和系统而来的相关责任。神经技术可能带来的临床和社会效益是巨大的。要想获得这些效益，我们必须尊重、保护和支持人性中最珍贵的品质，以此指导神经技术的发展。（责任编辑 何若雪）