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腦機接口試驗獲新突破,機械腦會是人類進化的終局嗎?

2023052412:02



5月4日,全球首例非人靈長類動物介入式腦機接口試驗,在北京獲得成功。該試驗在猴腦內實現了介入式腦機接口腦控機械臂。

什麼是腦機接口技術?這一領域的研究進展到什麼程度?中國在這一技術的研究上處於什麼地位?

隨着「讀懂」大腦不再成為「難題」,腦機接口技術會在哪些領域率先得到應用?將給這些行業帶來哪些改變?

與此同時,腦機接口的應用將面臨哪些風險?圍繞腦機接口可能會誕生哪些新產業?

關於什麼是腦機接口技術?這一領域的研究進展到什麼程度?中國在這一技術的研究上處於什麼地位。

科技金融說創始人邵萍表示,目前腦機接口主要有三種,包括侵入式腦機接口、非侵入式腦機接口和介入式腦機接口。其中介入式腦機接口是通過微創介入方式,將血管穿刺小口,通過類似心臟支架介入的微創手術實現腦機連接。這種方式的創傷較侵入式腦機接口更小,信號質量較非侵入式腦機接口更高。中國此次試驗就是採取介入式腦機接口的方式。

腦機接口試驗獲新突破,對於醫療健康領域顯然影響較大。醫療健康將是腦機的主要應用場景,將在一定程度上推動醫療企業產業升級,特別是在腦疾病醫療康復領域市場前景廣闊。

此外,未來在掃清倫理和技術成熟度等障礙後,腦機接口或將逐步深入到娛樂、智能家居、軍事等領域。

但是,腦機接口應用過程中隨之而來的還有諸多問題,這或許遠比技術障礙嚴重得多。所以在人類還無法攻克這些技術背後的問題與挑戰時,但仍需嚴肅對待這項突破。

比特財經主編鄒震表示,通過在腦後插入一根線纜,就能夠暢遊計算機世界;只需一個意念就能改變「現實」;學習知識不再需要通過書本、視頻等媒介,也不需要再花費大量的時間,只需直接將知識傳輸到大腦當中即可。從首例介入式腦機接口試驗成功的結果來看,這種設想並非是天馬行空的幻想,而是基於早已有之的「腦機接口」技術的的合理設想。這種「侵入式」腦機接口技術,將從根本上顛覆教育科學,以及解開未來的養老難題。

值得關注的還有「非侵入式」腦機接口技術,此前就已經取得了突破。大腦活動中可以藉此提取出人類說出某個詞彙的深層含義,並將提取內容迅速轉換成文本。這項技術在加強機器學習的能力方面,極有應用前景。機器與人類相比,不知疲憊,思考能力因而更強,如果機器能因此像人類一樣主動思考,人工智能將會提前顛覆管理、諮詢等大量崗位。

薛定諤財經主理人龐學文表示,北京這次腦機接口實驗,相對於馬斯克的需要開顱的侵入式腦機接口,找到了一條性價比更高的道路,通過微創介入獲得相對準確的腦電信號,對動物的傷害又沒有侵入式那麼高,更具有實際的臨床應用價值,而戴個頭套的非侵入式的腦機接口由於獲取腦電信號準確度低,目前在腦機接口領域,還沒有大的突破,這麼一對比,北京這次猴腦的介入式微創腦機接口實驗成功,以最低傷害獲得最優腦電信號,在人道主義及未來的臨床應用上,無疑是取得了巨大的突破。

行業觀察者文子提出,2017年,腦機接口的研究已經實現了1分鐘平均39個字母的意識打字,對小鼠的複雜任務心靈控制以及一部分的意識上傳。是一門多學科交叉的領域,核心的學科涉及認知科學、神經工程、神經科學等。腦機接口的四個基本步驟為:採集信號信息解碼處理再編碼反饋。「腦機接口」的定義=「腦」/神經系統+「處理/計算設備「+」信息交換中介物」。這個方面的工作對於從腦神經信號跳過或混合自然語言,直接對接到IOT再到大數據處理的信息閉環很有幫助。但是如何在安全,符合倫理,保護隱私的情況下進行運用,還有很長的路要走。

另外,如何解決帶寬問題,獲取正確的信息,將正確的信息發送到大腦也是很多研究者努力的領域。同時降低成本實現商業化也是一個挑戰。這個技術在醫療,科教和遊戲方面也都很有前景。

《鯨平台》智庫專家郭施亮表示,如果技術創新可以造福人類,或者為人類解決實際問題,那麼這種技術創新是有利於人類的發展。腦機接口試驗獲得新突破,也是一種全新的探索,未來的應用也會比較廣闊,如果有效推動醫療行業發展,並為部分患者提供實質性的幫助,那將會是對人類的一種有益的技術突破。當然,未來還會牽涉到道德風險、技術問題、政策法律等因素,人類在這方面的探索與研究仍然處於初級階段。

關於腦機接口技術會在哪些領域率先得到應用,以及將給這些行業帶來哪些改變。

盤古智庫高級研究員江瀚表示,腦機接口可以在以下幾個行業有比較好的應用,一是醫療行業,腦機接口技術的應用前景非常廣闊。通過腦機接口技術可以實現對各種腦部疾病的診斷和治療,例如神經系統疾病、截癱、運動障礙等病症。這種技術可以幫助醫生更準確地了解患者的病情,提高治療的精確性和效果。此外,腦機接口技術還可以用於幫助殘疾人士重新獲得運動能力,增強其生活自理能力。

二是教育行業,腦機接口技術通過深度學習和感知技術,可以對學生的學習過程進行監測和調整,同時根據學生的反饋來進行課程內容調整,幫助學生更好地掌握知識。同時,腦機接口技術還可以用於開發更加智能化的教學工具,幫助學生更好地理解和掌握學習內容。

三是娛樂行業,例如,可以通過腦機接口技術開發更加沉浸式的虛擬現實遊戲,帶給玩家更加真實的遊戲體驗。此外,還可以通過腦機接口技術開發更加智能的遊戲,可以根據玩家的神經反應來進行遊戲調整,增加遊戲的趣味性和收益性。

從目前來說,腦機接口雖然應用廣泛,但是也有很多技術難關,目前需要解決的問題還相當多。

權衡財經運營朱俊狄表示,腦機結合最早的應用場景是殘障人士的需求,初衷是為了解決人體機能神經損傷的修復。人類一直羨慕自然界某些生物的肌體再生術,困於DNA重組和生物細胞再生的複雜程度,這一願景很難實現,不得不退而求其次,通過腦神經的控制,操作外在匹配的機械器件,從而達到部分再生或備份的目的。

在電影《攻殼機動隊》裡,寡姐在大秀身材的同時,觀影人對腦機控制的終極概念——整腦移植感覺很是能接受,這個多年科幻洗禮的結果。《阿凡達》則直接脫離有機的聯繫,進行腦神經的遠程植入與操控。

科學的第一步是幻想,在仰望之餘,做的一點點的進步。腦機控制還在實驗室里,相比Ai人工智能已經在大場景交互應用,前者顯得離大眾更遠。兩者代表人腦和機械腦各自走得更遠的方向,誰能更快突破,還未為人知。

在以光年為單位的星際發展中,人類現有的百年壽命顯得很是弱小,離開這兩者的發展,人類的足跡也就只能在太陽系涉及。

唐辰同學主理人唐辰表示,腦機接口研究的最初目的是用於醫療、康復、護理等領域,幫助因疾病或外傷造成運動機能和交流能力喪失的患者恢復。但人工智能技術的突飛猛進,特別是在馬斯克腦機接口公司Neuralink等明星公司和資本的推動下,腦機接口技術的適用場景極大擴展,以前只能在科幻小說里出現的情景也將在不久的未來出現在現實生活中。比如人機連接,通過思想控制操縱機器,以及無需開口即可彼此交流,小說里的意念操控飛刀或者腹語或將成為現實。

正在熱映的《銀河護衛隊3》,新角色Cosmo,就是那隻被稱為「bad dog」的戴着類似項圈裝置的太空狗。如果不追究其超級能力的來源,也可視作是腦機接口技術的應用,它通過意念傳遞和人類交流,和星雲配合飛船對接,救助被困的動物和孩子。

但腦機接口技術的進化,也會像給人的思想開了一扇窗戶,在幫助人類康復的同時,也有可能被人窺探甚至操控,這就存在倫理以及法理問題,技術應該被人類控制,不然就是一枚定時炸彈,隨時會毀了它的製造者。這個問題在ChatGPT引爆的大模型浪潮中也大量存在,越來越多的法規開始推出,進行相關規範。所以,對於未來的應用場景,個人感覺應用前景最大的還是會在娛樂休閒上,比如重新激活元宇宙、虛擬人,享受精神的刺激。其次才是腦機接口技術最初布局的醫療康復領域。

星船知造創始人唐曉園表示,現階段腦機接口距離真正消費級商業化還很難有明確的時間表,但在個別醫療化應用上已經初現曙光。比如米哈遊和上海交大醫學院附屬瑞金醫院合作,探索腦機接口。

國內也有不少做腦機接口的初創公司。其中大部分團隊來自神經介入領域或是高端醫械領域,從業者從傳統醫學產業轉型到創新科技產業。

據了解,我國在腦機接口領域是具備國際領先水平的。最早錢學森先生就提出過「靈境」概念,在二十世紀九十年代提出擴展人腦知覺的概念。目前正在發力的遊戲引擎技術是一切虛擬場景的關鍵。未來VR只是眾多交互方式之一,腦機接口會成為備用替代方案。

類腦計算芯片(Brain-Inspired Chip)也是人工智能AI的一個重要組成部分,類腦芯片可模擬人類大腦信息處理方式,能以極低的功耗對信息進行並行和分布式處理,類腦計算芯片就是把微電子技術和新型神經形態器件結合,突破傳統計算架構,實現存儲與計算的深度融合,大幅提升計算性能、提高集成度、降低能耗。

IBM已經開始進行類腦智能算法與技術的探索,並已成功研製出TrueNorth芯片。

中國目前有清華大學的天機芯,浙江大學的Darwin2 (55nm)等一批研製類腦計算芯片機構和企業。

竹閱文化CEO陳偉明表示,較於傳統侵入式及非侵入式腦機接口,這次介入式兼顧安全和穩定性,將介入腦電傳感器貼附在猴腦血管壁上,無需開顱手術即可採集腦電信號波;但之所以稱全球首例,是占三先置條件上:非人、靈長類(猴子)、介入式。

現在腦機接口研究的場景主要有兩個, 一個是研究神經信號產生和處理,從而揭示底層的認知過程和原理(第一性原理);另一個是幫助肢體失能患者部分恢復身體能力。

它需突破的現實場景:改變既有的開環控制設計,也就是大腦發出控制信號,控制信號經過簡單處理直接控制外部設備的模式,變為閉環控制形態,也就是控制的結果能反饋給大腦。

目前為止,浙江醫科大學第二附屬醫院的張建民教授團隊在國內首次通過對一位高位截癱志願者腦內植入電極,使其通過意念控制機械手臂的三維運動,完成進食、飲水和握手等一系列上肢重要功能運動,這便是「人類攻克疾病」的先驅者。

可未來醫療場景利用頗多,可以通過監測腦電波等生物電信號進行疾病診斷和治療,如帕金森病、癲癇、失眠等;也可以促進神經系統疾病的康復,譬如在中風、腦損傷等導致肢體功能障礙的病人中,通過意志去操縱機械臂、假肢等外部裝置,從而訓練和改善肢體運動功能,幫助病人重獲自主生活能力。

然而,美國更傾向於利用腦機接口技術造武器,比如給昆蟲,鳥類,貓狗等植入腦機芯片,同時讓它們的身上背負炸彈,用於穿越火線,躲避雷達,遙控到達指定地點,進行爆炸任務,

也許,將ChatGPT植入人類大腦的腦機接口那天,人類命運的時刻將到來。

關於腦機接口的應用將面臨哪些風險?圍繞腦機接口可能會誕生哪些新產業。

智成企業研究院研究員王媛表示,BCI是目前人工智能和人機交互領域的前沿研究方向之一;是一種將人類大腦電信號轉化為計算機或其他外部設備能夠讀取和處理的信號的技術。該項技術的研究之路可回溯到始於上世紀70年代末,當時主要旨在探索殘疾群體使用計算機的可能性。現如今,BCI的應用領域逐漸擴大至:神經科學、虛擬現實、醫療、以及人機交互等諸多領域。

當前,BCI仍直面諸多挑戰,包括但不限於以下幾點:(1)技術層面帶來的挑戰,譬如精度問題。受限於準確性和實時性,如大腦信號獲取、解析、抗干擾、優化以及處理等維度的實時性困難。(2)隱私與安全挑戰;因為該技術會涉及到敏感信息的採集與處理,因此合法的獲取途徑以及途徑的全程保護監護尤為關鍵;(3)倫理與道德挑戰;這一維度會涉及到技術進步與人類文明之間恆古不變的「衝突」,技術替代人力所帶來的社會動盪,以及如何平衡商業利益與社會責任等維度的問題;(4)知識產權的保護問題;(5)商業模式亟待完善的問題。

螺旋實驗室螺旋君表示,目前來看,困擾腦機接口發展的,除了技術性難題之外,建立健全規範性、指導性的規章制度也同樣重要,尤其是在前沿創新和倫理風險的平衡上,可能是一個需要全球學術界共同討論和合作的龐大命題。

去年曾有消息稱,馬斯克旗下的腦機公司,已經能夠通過腦機設備讓猴子打字了,但遲遲沒有開展大規模人體實驗的原因,也是因為腦機接口技術沒有辦法完全規避潛在風險。

雖然馬斯克宣稱腦機接口技術將能解決包括失眠、抑鬱、健忘等在內的諸多腦部疾病問題。但就目前這個行業的技術水平現狀來看,想解決這些問題依舊是一個遙遠的牽引目標,但確實是各國科學家都在努力的方向。

互聯網京日記創始人張京科表示,對於人類進化的終極方向,除了腦機接口、硅基形態之外,還有另一種可能性。

最新的消息顯示,英國首批三親嬰兒誕生:體內有3人DNA。也就是未來的「人類」,可能屬於經過優選後的基因完全體,具有超強的體魄、高級智慧、甚至重生的能力。而普通人,則可能只是人類終極進化進程中的試驗品,和小白鼠或者猴子一樣。

這也是大眾在為科技進步歡呼、享受科技帶來便利的同時,應該警惕有哪些科技屬於不應該被發明出來的科技,也要思考自己是否願意成為人類進化或者毀滅過程中的祭品。-(鈦度熱評/鈦媒體)