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文 | 蔣紅玲

來(lái)源 | 智能相對(duì)論（aixdlun）

英國(guó)著名物理學(xué)家斯蒂芬·霍金的去世讓全球人民悲痛不已，我們?cè)诰拺丫扌堑耐瑫r(shí)，也可能還在疑惑，全身不能動(dòng)的霍金這位科學(xué)巨人是怎么與世界對(duì)話？在微博視頻中，霍金借助于輪椅上的設(shè)備回答了TFBOYS成員王俊凱的問(wèn)題，這臺(tái)輪椅早已成為這名科學(xué)巨人的一部分。那這臺(tái)輪椅是怎么實(shí)現(xiàn)讓無(wú)法行動(dòng)和說(shuō)話的霍金和人類(lèi)交流的呢？

一、腦機(jī)接口研究進(jìn)展到什么程度？

其實(shí)了解這個(gè)輪椅的大概知道背后正是腦機(jī)接口在賦能，那到底什么是腦機(jī)接口，目前發(fā)展得怎么樣，今日智能相對(duì)論就稍作總結(jié)。

1、三次輪椅升級(jí)代表腦機(jī)接口的進(jìn)步和飛躍。

實(shí)際上，霍金的輪椅進(jìn)行過(guò)三次輪升級(jí)，這也就代表科技的三次進(jìn)步和飛躍。

1985年，因患肺炎而做氣管切開(kāi)手術(shù)后，霍金被徹底剝奪了說(shuō)話的能力。當(dāng)時(shí)，美國(guó)加利福尼亞州一位名叫瓦特·沃爾托茲的電腦工程師為霍金設(shè)計(jì)了一個(gè)名為“平等器”的電腦程序。而后，劍橋調(diào)節(jié)通訊公司的大衛(wèi)·梅森又改進(jìn)了這套設(shè)備，每分鐘可“說(shuō)”出15個(gè)詞，還可以把文字直接打印出來(lái)。

2005年之后，霍金徹底喪失了運(yùn)動(dòng)能力——連手指都不能活動(dòng)了。英特爾的創(chuàng)始人戈登·摩爾（Gordon Moore）為他設(shè)計(jì)了2.0版的輪椅。霍金說(shuō)話時(shí)面部肌肉的收縮和舒張來(lái)激活輔助系統(tǒng)，并用眼球控制紅外線發(fā)射器，選定在屏幕中輪流出現(xiàn)的英文字母。

到了2011年，他的病情進(jìn)一步惡化，英特爾首席技術(shù)官賈斯汀·拉特納（Justin Rattner）組建了一個(gè)人機(jī)交流技術(shù)團(tuán)隊(duì)，對(duì)霍金的設(shè)備進(jìn)行了改造升級(jí)，研發(fā)了一個(gè)可供所有殘障人士使用的交互系統(tǒng)工具包（輔助情境感知工具包，簡(jiǎn)稱(chēng)ACAT）?；艚疠喴慰芍^升級(jí)到2.1版。升級(jí)后的軟件集成了SwiftKey人工智能預(yù)測(cè)技術(shù)。

不過(guò)，大家都知道，2.1版的霍金輪椅在某一天會(huì)因?yàn)橹魅瞬∏榈牟恍壹又囟鵁o(wú)法使用，因此，人機(jī)交流專(zhuān)家已經(jīng)開(kāi)始設(shè)計(jì)3.0版智能輪椅，所有重度殘障人都可能受益于此。

另外，美國(guó)航天總署艾姆斯研究中心研發(fā)了一項(xiàng)技術(shù)，不僅可以讓殘障人自主控制電動(dòng)輪椅，而且能夠?qū)⑺枷耄ㄏ胝f(shuō)的話）傳送到語(yǔ)音合成器，讓后者“說(shuō)話”。同樣，使用者想說(shuō)什么話，也可以通過(guò)軟件探測(cè)到，并向語(yǔ)音合成器傳輸指令，讓后者替使用者“發(fā)聲”。

這對(duì)世人來(lái)說(shuō)絕對(duì)是個(gè)好消息。

2、目前的現(xiàn)狀：大公司小團(tuán)隊(duì)整整齊齊向里沖。

神奇的人類(lèi)大腦蘊(yùn)含著巨大的復(fù)雜性與豐富的未解之謎。讀懂“三磅宇宙”、打通大腦與機(jī)器之間的聯(lián)結(jié)、實(shí)現(xiàn)人工智能與人類(lèi)大腦之間的交互，成為各國(guó)科學(xué)家研究的熱點(diǎn)。期間諸多巨頭和全球頂級(jí)科研機(jī)構(gòu)都參與了進(jìn)來(lái)。

埃隆·馬斯克（Elon Musk）日前創(chuàng)立了一家名為“Neuralink”的新公司，專(zhuān)門(mén)“研發(fā)將人腦與計(jì)算機(jī)相連的超高帶寬腦機(jī)接口技術(shù)”。他們正在研發(fā)“全腦接口”（whole brain interface），即一連串與大腦相連的微型電極，可讓我們與世界進(jìn)行無(wú)線交流。利用該技術(shù)，我們無(wú)需動(dòng)筆或張口，就能分享自己的喜怒哀樂(lè)。

美國(guó)波士頓大學(xué)和麻省理工學(xué)院聯(lián)合已研發(fā)出全新的反饋系統(tǒng)，可使機(jī)器人適應(yīng)人類(lèi)思維模式，實(shí)現(xiàn)人腦對(duì)機(jī)器人的實(shí)時(shí)直接控制。

目前神經(jīng)學(xué)界也正在進(jìn)行一個(gè)叫做「人類(lèi)連接組計(jì)劃」（Human Connectome Project）的計(jì)劃?？茖W(xué)家們希望通過(guò)這個(gè)計(jì)劃建立一張完整的人類(lèi)大腦圖譜。人類(lèi)之前從來(lái)沒(méi)有涉足過(guò)這種規(guī)模的大腦圖譜。這個(gè)計(jì)劃需要把人腦切成難以置信的薄片——厚度大約為30 納米，相當(dāng)于 1/33000 毫米。（這張圖片是一臺(tái)機(jī)器正在一個(gè)鼠腦上切片）。

2016年10月21日,由中國(guó)自主研發(fā)的在軌腦-機(jī)交互系統(tǒng)在天宮二號(hào)上成功實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)首次太空腦-機(jī)交互實(shí)驗(yàn)。該系統(tǒng)的建立和成功測(cè)試為未來(lái)深入開(kāi)展先進(jìn)交互技術(shù)在軌適應(yīng)性研究和技術(shù)應(yīng)用起到了重要推動(dòng)作用。

大家如此積極參與的目的只有一個(gè)，那就是通過(guò)機(jī)器幫助與那些需要幫助的人，和同霍金一樣，可以重新和世界進(jìn)行溝通。

3、最大的難點(diǎn)：如何從大腦中輸出正確的信息以及將正確的信息輸入到大腦？

你在看這句話時(shí)，你的眼睛正在做出一系列特定的水平動(dòng)作。這是大腦神經(jīng)元將信息輸出到一臺(tái)機(jī)器（你的雙眼），機(jī)器接收命令并作出響應(yīng)。當(dāng)你的雙眼以正確的方式移動(dòng)時(shí)，屏幕發(fā)射的光子會(huì)進(jìn)入你的視網(wǎng)膜，刺激皮質(zhì)枕葉中的神經(jīng)元，讓這些文字的圖像進(jìn)入你的思維。

過(guò)程中，輸入及輸出信息是大腦神經(jīng)元的工作，腦機(jī)接口想做的就是介入到這個(gè)過(guò)程當(dāng)中。

美國(guó)波士頓大學(xué)和麻省理工學(xué)院聯(lián)合研發(fā)出的名為“Baxter”的人形機(jī)器人作為被控制端，在操縱者的注視下執(zhí)行二元分類(lèi)任務(wù)，機(jī)器人通過(guò)腦電圖掃描儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)操縱者大腦電位的變化，利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法快速準(zhǔn)確分析腦電波信號(hào)。這看起來(lái)是一個(gè)積極的嘗試。

不過(guò)問(wèn)題還沒(méi)有徹底解決，比如如何將正確的信息輸入到大腦？也就是如何刺激神經(jīng)元。 

大腦的各個(gè)部位都讓我們難以理解，運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)已經(jīng)是其中最容易理解的一個(gè)部位。運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)是大腦負(fù)責(zé)輸出的主要區(qū)域之一。一個(gè)人做出的任何動(dòng)作基本上都是由運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)直接操控的。運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)和手之間是通過(guò)神經(jīng)傳遞信息的，而腦機(jī)接口則是運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)和計(jì)算機(jī)之間傳遞信息的介質(zhì)，這種方式需要把一塊含有 100 個(gè)電極的多電極陣列植入患者的運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)。

這依然是個(gè)問(wèn)題。

二、腦機(jī)接口是大有可為還是大有可“畏”。

Neuralink公司正在研發(fā)“全腦接口”（whole brain interface），是完整無(wú)縫、生物兼容、功能強(qiáng)大，使用者將感覺(jué)它就是自己大腦皮層、邊緣和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的一部分。通過(guò)全腦接口，使用者可與云端、計(jì)算機(jī)、以及其它安裝了類(lèi)似接口的使用者大腦無(wú)線對(duì)接。信息可在你的大腦與外界之間自由流動(dòng)，就像你目前思考問(wèn)題一樣輕松。

聽(tīng)上去很驚人是不是？這實(shí)際上是給他們帶來(lái)的應(yīng)用場(chǎng)景的思考，目前來(lái)看，腦機(jī)接口最可能先被落地的是兩塊。

1、成為醫(yī)療體系中的“潮流”而不是 “噱頭”。

“在醫(yī)療體系中，腦機(jī)接口”的作用是用思想來(lái)控制不能運(yùn)動(dòng)的四肢。

美國(guó)大學(xué)生伯克·哈特5年前因潛水意外導(dǎo)致頸椎脊髓受損，四肢永久癱瘓。從2014年起，俄亥俄州神經(jīng)中心的研究人員就開(kāi)始設(shè)計(jì)一個(gè)植入伯克哈特大腦的芯片來(lái)讓其思想控制運(yùn)動(dòng)。這個(gè)植入腦部的芯片名為“神經(jīng)生命”，它通過(guò)連接器與電腦相連。電腦使用特殊軟件來(lái)解讀大腦傳來(lái)的信號(hào)后，發(fā)送指令給鑲有130個(gè)電極的電子手袖套，以刺激手部肌肉，讓伯克·哈特得以繞過(guò)脊髓，控制手部活動(dòng)。經(jīng)過(guò)一年多的練習(xí)，現(xiàn)在伯克·哈特已經(jīng)可以用思維控制右手，完成拿起杯子、刷信用卡等動(dòng)作。

其實(shí)在醫(yī)療領(lǐng)域，“腦機(jī)接口”還可能有更多應(yīng)用場(chǎng)景，如幫助殘疾人士回復(fù)語(yǔ)言功能、行動(dòng)功能等，但前提是必須在腦袋里植入科技，任何人工智能技術(shù)都只能是人腦和人手的延伸，是幫助患者的工具，并不是人的意識(shí)是可能脫離肉體，保存到一種設(shè)備里的，使人的大腦變成冷冰冰一臺(tái)電腦來(lái)工作。

2、讓“機(jī)械戰(zhàn)甲”無(wú)處不在

人是世界上最精密、復(fù)雜、敏感的生命體，不同的個(gè)體有不同的表現(xiàn)特征。

如果 100 個(gè)神經(jīng)元可以確定光標(biāo)在屏幕上移動(dòng)的位置，那它們能不能發(fā)出拿起一杯咖啡并喝一口的指令呢？據(jù)資料顯示，一位四肢癱瘓的女士能夠在飛行模擬器中駕駛一架 F-35 戰(zhàn)斗機(jī)。

既然這種方法可以讀取手臂的動(dòng)作，身體的其他部位也可以讀取嗎？巴西的腦機(jī)接口先驅(qū)米格爾·尼古萊利斯(MiguelNicolelis)和他的團(tuán)隊(duì)打造出了一副完整的外骨骼，讓一位癱瘓少年為巴西世界杯開(kāi)出第一腳球。

是不是覺(jué)得駭人聽(tīng)聞？其實(shí)依靠“腦機(jī)接口”，類(lèi)似的“機(jī)械戰(zhàn)甲”可能會(huì)到處見(jiàn)。

也就是說(shuō)在智能化的社會(huì)里，這些技術(shù)的人造物，比如生物芯片，不只是具有醫(yī)療的作用，還可以具備強(qiáng)化人體功能的作用。

看起來(lái)這是件充滿想象的事。

三、腦機(jī)接口的爆發(fā)之路非常遙遠(yuǎn)，還得上下求索。

不過(guò)，問(wèn)題也來(lái)了，隨著醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，也許有一天內(nèi)置于我們體內(nèi)的機(jī)器能修復(fù)任何需要修復(fù)的器官或組織，而不會(huì)影響人的生命或身份。但是，如果這些機(jī)器人是受外部控制的，就必然會(huì)帶來(lái)許多問(wèn)題。當(dāng)技術(shù)發(fā)展到人的主要器官可以被替換時(shí)，那么，人仍然是人嗎？

另外，雖然人類(lèi)對(duì)人腦的認(rèn)知比以前深入了很多，但依然有很多不明之處。智能相對(duì)論（微信ID：aixdlun）認(rèn)為，要讓腦機(jī)接口應(yīng)用到更大發(fā)分為，這也許是人類(lèi)有史以來(lái)最艱巨的一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

1、機(jī)器學(xué)習(xí)算法快速準(zhǔn)確分析腦電波信號(hào)操作過(guò)程的復(fù)雜性。

腦機(jī)接口（BCI）能實(shí)現(xiàn)重度殘疾人對(duì)輪椅、機(jī)器人手臂以及電腦等設(shè)備的控制。雖然在提高這些設(shè)備的準(zhǔn)確度與精密度方面已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，但是為了使用戶(hù)熟悉這些技術(shù)，需要長(zhǎng)時(shí)間的繁瑣訓(xùn)練。必須讓計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)理解每個(gè)用戶(hù)獨(dú)特的腦電活動(dòng)模式，從而對(duì)腦電活動(dòng)進(jìn)行編碼，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)想要執(zhí)行的動(dòng)作。該技術(shù)的潛在問(wèn)題也同樣不容忽視，機(jī)器學(xué)習(xí)算法快速準(zhǔn)確分析腦電波信號(hào)操作過(guò)程的復(fù)雜性能確保它的正確率嗎？

霍金已經(jīng)嘗試過(guò)這種人（腦）-機(jī)界面，但他感到并不適應(yīng)。原因有兩個(gè)：其一，從使用面頰肌肉到通過(guò)喉部肌肉收縮來(lái)操控，有一個(gè)需要重新學(xué)習(xí)的過(guò)程，霍金還沒(méi)有適應(yīng)這種新的技能。其二，按照目前的技術(shù)，電極擺放的位置如果稍有偏移，辨識(shí)的準(zhǔn)確率就會(huì)從94％下降到50％以下。有時(shí)候，電極解讀并發(fā)送到語(yǔ)音合成器“說(shuō)”出來(lái)的話，并非霍金的本意。所以霍金的輪椅目前并沒(méi)有正式使用這一系統(tǒng)。

2、侵入性手術(shù)的影響范圍有多大？

腦機(jī)接口將來(lái)很可能幫助提高人類(lèi)的智力、記憶力和交流能力。雖然這項(xiàng)技術(shù)在實(shí)踐中的前景十分誘人，但實(shí)際上，一想到將芯片植入人類(lèi)大腦，就足以讓最人猶豫起來(lái)。

神經(jīng)元也不是獨(dú)立工作的，由于大量軸突和樹(shù)突的存在，要單獨(dú)刺激某個(gè)神經(jīng)元是很困難的——因?yàn)楫?dāng)你嘗試這么做的時(shí)候，你會(huì)一下子打亂很多東西。把芯片植入大腦語(yǔ)言中樞，就可以在大腦想說(shuō)什么話的時(shí)候通過(guò)人機(jī)指令讓外部的語(yǔ)音合成器說(shuō)出來(lái)。這需要向病人的大腦語(yǔ)言中樞植入芯片。如果想用思想控制運(yùn)動(dòng)，也得向大腦運(yùn)動(dòng)中樞植入芯片。

另外很重要的一點(diǎn)是，與心臟起搏器這樣的移植物不同，它是一種出于非醫(yī)療目的、在健康人群身上開(kāi)展的選擇性手術(shù)。在生物層面上與互聯(lián)網(wǎng)相連，與我們相連的對(duì)象、方式、地點(diǎn)、原因和時(shí)間才是問(wèn)題的關(guān)鍵所在。人隨時(shí)隨地受人類(lèi)生物學(xué)因素、社會(huì)與物質(zhì)環(huán)境因素、心理行為因素等。如通過(guò)AI技術(shù)獲得的有效性證據(jù)是99％，那對(duì)于那1％的患者來(lái)說(shuō)卻是100％的痛苦和不幸。

3、價(jià)格的高昂，導(dǎo)致想說(shuō)愛(ài)你不容易。

顯然，霍金使用的設(shè)備價(jià)格可能是普通殘障者所可望而不可即的。由于霍金的輪椅都是科技公司友情贊助的，并不需要他自己掏腰包，因此，還沒(méi)有人能夠給定一個(gè)“官方價(jià)格”。據(jù)粗略估算，買(mǎi)一臺(tái)目前版本的大概得花95萬(wàn)～100萬(wàn)美元。如果將來(lái)真的升級(jí)到3.0版，恐怕價(jià)錢(qián)更會(huì)高出許多。

4、相關(guān)監(jiān)管措施能保障“AI讀心術(shù)以后”的安全嗎？

在科技時(shí)代，無(wú)時(shí)無(wú)刻都面臨著信息泄露的危險(xiǎn)，當(dāng)腦袋里面植入科技軟件來(lái)控制你的意識(shí)活動(dòng)和行為活動(dòng)，你的個(gè)人信息是否還有保障？未來(lái)該技術(shù)得到高度普及，是不是所有人在出生時(shí)都被強(qiáng)制植入全腦接口、以打擊犯罪或不道德行為呢？

即便出現(xiàn)相對(duì)應(yīng)的法律規(guī)定，這法律是否能真正保護(hù)你的大腦呢？問(wèn)題的答案涉及法律、哲學(xué)、科技和社會(huì)學(xué)等眾多領(lǐng)域，而這一問(wèn)題本身還未引起人們足夠的重視。

霍金曾經(jīng)擔(dān)心，人工智能會(huì)威脅人類(lèi)的生存，因?yàn)槌?jí)智能計(jì)算機(jī)可能不會(huì)認(rèn)同人類(lèi)的目標(biāo)，轉(zhuǎn)而攻擊創(chuàng)造它們的人類(lèi)。馬斯克也說(shuō)：“馬可·奧勒留（羅馬帝國(guó)賢君）當(dāng)國(guó)王挺好的，但如果國(guó)王是卡利古拉（羅馬帝國(guó)早期的典型暴君）情況就不太樂(lè)觀了。”

總之，智能相對(duì)論(ID:aixdlun)主筆之一蔣紅玲認(rèn)為，像霍金一樣實(shí)現(xiàn)人腦思維對(duì)機(jī)器人的直接控制，腦機(jī)接口爆發(fā)還有一段路要走。

但這并無(wú)妨礙我們?nèi)ャ裤剿?/p>

智能相對(duì)論（微信id:aixdlun）：深挖人工智能這口井，評(píng)出咸淡，講出黑白，道出深淺。重點(diǎn)關(guān)注領(lǐng)域：AI+醫(yī)療、機(jī)器人、智能駕駛、AI+硬件、物聯(lián)網(wǎng)、AI+金融、AI+安全、AR/VR、開(kāi)發(fā)者以及背后的芯片、算法、人機(jī)交互等。