“超脑”进化论

2021-03-25 08:54freelee
看世界 2021年5期
关键词:耳蜗脑机脑部

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1800年,亚历山德罗·伏特—就是那位发明伏特电堆的意大利物理学家—将一组电池的两极引出,插入自己的双外耳道内。电路接通后,他听到的声音像是“带着电火花的噼啪声”,又好像“浓汤煮沸后的咕嘟声”。他觉得这声音太吓人了,以后再未做过类似“人体实验”。

然而正是这项实验,成为后来造福数十万听障人士的人工耳蜗技术的来源。同时这也堪称人类对“脑机接口”的最早期探索之一,因为人工耳蜗正是目前其中一种应用最广泛的脑机接口技术。

体内植入物

说起脑机接口,普通人的第一反应可能是科幻电影《黑客帝国》中将人带进虚拟世界的插口,或是《阿凡达》中助残疾人远程控制克隆有机体的“化身”技术。为了视觉效果,科幻电影往往将脑机接口设计成复杂的仪器,而现实生活中,一块小小的芯片加上简单的外置装置,已经可以组合成脑机接口。

从概念上看,脑机接口是一种连接大脑和外部设备的实时通信系统。系统把大脑发出的信息,直接转换成能够驱动外部设备的命令,并代替人的肢体或语言器官,实现人与外界的交流以及对外部环境的控制,最终实现人与计算机之间或人与外部环境之间的通信。

根据信息读取手段的不同,脑机接口主要有“侵入式”和“非侵入式”两种。侵入式脑机接口需要采用手术手段,将读取装置直接与大脑或者神经系统连接;非侵入式脑机接口则无需在人体上开启创口,而是用一套外置装置采集脑电信号。

正如伏特在双耳通电后听到“噼啪声”“咕嘟声”,脑机接口与电能的使用密切相关,因为电流可以刺激大脑和神经系统的运作。在侵入式脑机接口中,植入人体的物件带有电极。而非侵入式脑机接口中,使用者通常佩戴由多个电极组合成的脑电帽。

人工耳蜗可以大概归类为“半侵入式脑机接口”,读取装置无需植入到颅内,但仍然需要以微创手术的方式放置在耳蜗中。植入装置包括接收器、解码器和刺激电极。其中电极用于刺激使用者仍然完好的听觉神经。听觉神经受到电刺激后,听觉信息的传递能力得到强化,从而能让使用者的大脑读取相关信息,最终让其恢复一定程度的听觉。

《黑客帝國》剧照

人工耳蜗还包括外部装置,一般由方向性麦克风、言语信号处理器和传送器组成。从20世纪70年代发展至今,人工耳蜗技术日益成熟,外部装置的大小与普通助听器无异。所以以人工耳蜗为例,脑机接口并非像科幻电影描述的那样必须是花里胡哨的仪器设备。有企业还在研究无外部装置的人工耳蜗,佩戴者在外表上与常人无异。这意味着脑机接口未来或将以全植入人体的“低调”方式来运作。

意大利物理学家亚历山德罗·伏特

“硅谷钢铁侠”马斯克就以此为目标。2020年8月,马斯克参与创立的神经连接公司(Neuralink)展示了全新脑机接口设备LINK V0.9。设备直径仅23毫米,可以安装在颅顶位置,使用者用头发就能遮住设备,成为不容易被察觉的“改造人”。展示会上,马斯克和一头被植入了设备的小猪互动,电脑成功显示出小猪相应的脑部活动数据。

神经连接公司希望运用这项技术,帮助瘫痪患者用脑部指令控制智能设备,以及探索治疗帕金森症、大脑或脊髓损伤等疾病的治疗方案。

治疗与强化

除了医疗目标之外,神经连接公司自2017年创立起,就瞄准“增强人脑功能”的目标。马斯克希望在植入设备芯片后,人脑可以直接读取物理硬件的信息。有网友问到,植入设备后是不是意味着能直接用芯片听音乐时,马斯克言简意赅地回答“是”。另外,植入设备者未来也能用意念控制特斯拉。马斯克的描述,已接近《阿凡达》中的“化身”效果。

╱ 非侵入式脑机接口中,使用者通常佩戴由多个电极组合成的脑电帽。 ╱

而脑机接口所关注的内容,也恰恰与神经连接公司的近期目标和远期目标相适应—人体的恢复与强化。

从人工耳蜗助听开始,医学治疗、人体恢复一直是脑机接口领域的关键词。不少疾病都与脑部对人体管理的能力下降有关。例如,老年人健康的心腹大患—中风,本质上是脑部缺血造成脑细胞死亡,然后导致该部分细胞控制的肢体无法活动。国内就有北京天坛医院等医疗机构,研究采用脑机接口技术治疗中风。患者头部戴上脑电采集器、存在运动障碍的肢体贴上电极片,在虚拟场景系统的指导下训练。在这个过程中,脑电采集器会采集信号,处理信号后刺激障碍肢体的神经,驱动肢体运动。

另一种治疗方向,尝试加强“运动想象”疗法的效果。运动想象是一种中风治疗方案,患者不断在脑海中想象、模拟障碍肢体的运动状况,通过持续的想象行为,激活脑部相关区域的运作。罗马萨皮恩扎大学在2015年发布的一项研究成果显示,运用“运动想象”方式治疗中风病人时,采用脑机接口辅助治疗的病人,其康复情况比不采用脑机接口辅助的病人好。在研究中,采用脑机接口辅助的病人在想象手指的伸展活动时,脑机接口装置将接收相关脑电信息,并以图像形式呈现手指活动的效果。这似乎帮助建立起“联想”与“运动效果”之间的关联,从而带来一定的疗效。

除了中风,无论是与神经系统有关的失明、失聪、瘫痪等疾病,还是癫痫、抑郁症等脑部疾病,都有科研人员从脑机接口的方向研究治疗方案。

2020年8月28日,美国加州,马斯克旗下的脑机接口公司Neuralink举行发布会

人体恢复属于脑机接口当下的重要关注点,人体强化则是脑机接口要挑战的未来奇迹。

2016年10月,瑞士物理学家Amine进行脑机接口测试

部分方案还是起源于治疗需要。例如,渐冻病患者的一大病征是思维正常、但无法进行语言交流。澳大利亚墨尔本大学血管仿生实验室找来两名志愿患者,通过静脉植入脑机接口,将其大脑与电脑连接。经过培训后,两名患者可以以每分钟20字左右的速度聊天,并完成网络购物等动作。

在这个案例中,患者相当于用脑部指令取代人手,控制设备运作。显然,按此推论,只要思维能力正常,被植入脑机接口的人也能用思维控制机器。假如一个人佩戴上特定的设备、并能像控制自己身体那样随意控制设备,那该设备可能通过机械功能,提升佩戴者的各项能力。典型例子如外骨骼,带有一定的动力系统功能。佩戴支持脑机接口的外骨骼后,佩戴者的奔跑、跳跃、抬举的能力将大幅提高。

╱ 人体恢复属于脑机接口当下的重要关注点,人体强化则是脑机接口要挑战的未来奇迹。 ╱

脑机接口更有可能直接刺激脑部,从而让人类大脑发挥更强潜能、成为“超脑”。早期的脑机接口研究中,脑机接口设备主要是“单向式”,即设备单向接收脑部信息。而假如脑机接口实现“双向式”,大脑与设备的信息可以互相传输,大脑将能快速接收设备传来的内容。由于设备计算能力强,人类相当于多了一个甚至多个“AI大脑”,决策、思考的效率或将提升到普通人难以想象的级别。

伦理争议

科幻电影《升级》描述的脑机接口,就是一款双向式产品。主人公的大脑被植入一款人工智能芯片后,脑中多了一个“声音”。在他的授权下,芯片可以控制他的身體行动。在这个过程中,“授权”是大脑向设备传递信息,“控制身体”是设备向大脑传递信息。

科幻电影《升级》中,格雷的身体被植入了人工智能程序STEM

而这种双向沟通恰恰反映出脑机接口技术一大伦理争议:假如有人可以通过脑机接口进化为“超脑”,人类群体是否会出现分裂?有能力进行脑机接口改造的人,以更强的大脑创造更多的工具和财富,从而占据更好的资源;没有能力改造的人,其智力远远落后于改造者,长期下来无法与其竞争,成为受控制的“未来野蛮人”。

2017年,《自然》杂志发表文章,讨论脑机接口与人工智能的“四大优先关注伦理话题”,就有涉及类似的场景。文章提到的第三项争议正是“人体增强”,指出脑机接口技术增强人体机能的特性,如果在军事领域滥用将带来巨大危害。文章“强烈建议”严格控制神经技术在军事上的使用。

文章另外提到的其他伦理争议点,首先是“隐私和知情权”。现在各类脑机接口研究,均需要分析研究对象的脑部活动信息,未来脑机接口推广的话,相关信息量将更大。这类信息如被滥用,将对用户的隐私构成威胁。同时,文章还担心当脑机接口直接将用户信息暴露在互联网时,不怀好意的信息获取者会着手利用信息影响用户思维。

/ 2017年,《自然》杂志文章“强烈建议”严格控制神经技术在军事上的使用。 /

第二个争议点是“能动性和身份认知”。由于脑机接口会干预大脑活动,干预的效果有可能以负面形式呈现。2016年,一名7年前开始用脑部植入物治疗抑郁症的男子表示,他觉得自己与人交流的一些不恰当的方式,似乎是植入物所导致,暗示脑机接口影响了其大脑判断。更大的担忧在于,脑机接口像《升级》中的芯片一样,制造了使用者的“新人格”。

第四个争议点是“偏见”。这个思考角度主要偏向人工智能角度,跟脑机接口关系相对不大,此处不赘。

除了《自然》文章提到的四点外,脑机接口常见的伦理问题还包括安全、事故责任、个人意志等。安全主要与开颅手术有关,包括手术风险,以及植入物与人体的排异反应。事故责任是安全问题的延伸,假如植入脑机接口后出现意外,该意外是向植入设备商、植入操作方追偿,还是由个人自行承担相关风险,这些可能成为糊涂账。个人意志的伦理问题,集中于一些植入者无法个人表达的场景,例如想对失去语言能力的瘫痪者进行脑机接口实验,但无法获取患者的真实意愿。此时,谁能代表其决定允许实验,成为一大疑问。

不过,相对于克隆、基因改造等前沿技术,脑机接口的伦理问题被重视的程度相对不高。也许这是因为脑机接口目前的主流研究,还是多针对“救死扶伤”。当脑机接口有机会帮助受大脑或神经疾病困扰的人士回归正常生活时,技术造福人类的朴素想法,大概会压过“技术恐惧症”。

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