我们能用意念控制世界吗?

文中提及的“下一代非侵入性神经技术”(N3),实际上就是将计算机的速度和处理能力与人类适应复杂情况的能力结合起来。这项技术一旦实现,美国军方打算将其应用到未来士兵的军事行动中,也就是说,未来美国士兵能够通过脑电波控制无人机、网络防御系统等技术。从目前来看这种技术还很难变为现实,但随着生物医学工程、神经科学、合成生物学和纳米技术等技术领域出现的最新进展,也为该技术的提高带来的希望。

作者 / Mark Piesing 出品 / 公众号“利维坦”(ID:liweitan2014)

电影《升级》剧照。© 豆瓣电影

科幻作品有时是对未来的优质预言。在2018年的电影《升级》(Upgrade)里,男主角格雷·特雷斯(Grey Trace)颈部中枪。他的妻子中枪身亡。特雷斯醒来后发现,他失去的不只是妻子,还有他的四肢,余生都将在轮椅上度过。

科技大鳄埃伦·基恩【Eron Keen,如果这听上去太像埃隆·马斯克(Elon Musk),则纯属巧合】给特雷斯植入了他设计的电脑芯片——Stem。这个芯片能让特雷斯再次行走。Stem其实是能跟特雷斯对话的人工智能(AI)。而且,没有别人能听见他们之间的对话。

Stem甚至还能夺过对特雷斯身体的控制权。你大概能猜到故事接下来的走向了。

舒尔曼通过电脑接口芯片用意念去控制一条机械臂,甚至可以用它来吃巧克力。© ExtremeTech

在2019年,成为一个生化电子人(cyborg,音译为赛博格,译者注)已非遥不可及,但仍还让人难以置信。2012年,匹兹堡大学的生物医学工程师詹妮弗·科林格尔(Jennifer Collinger)在美国政府的国防高级研究计划局(Darpa)的资助下进行了这样的尝试。其研发团队将一枚电脑芯片植入了一名53岁的女性——简·舒尔曼(Jan Scheuermann)的脑内。

目前全球被植入电脑接口芯片的人少之又少。舒尔曼由于退行性疾病的影响而四肢瘫痪。她的头部内现有两根“电线”连到盒状插口上,这连接着一个看起来很像电子游戏控制台的东西。

舒尔曼可以靠电脑接口芯片用意念去控制一条机械臂,甚至可以用它来吃巧克力。三年后她成功地在计算机模拟器中驾驶了一架战斗机。

自上世纪70年代以来,美国国防高级研究计划局一直在资助这样的项目。现在其想要更上一层楼,向《升级》里那样的世界迈进。今年早些时候,“下一代非侵入性神经技术”(Next-Generation Nonsurgical Neurotechnology,N3)的发布即是为了达到无需电极、电线和脑外科手术就能完成植入的效果。

© Wearable Technologies

随着科技的发展,这项技术可以用于健全人身上,使得他们可以更快地与身边的机器交流。

该项目的主管艾·厄蒙迪(Al Emondi)给美国六家领先研究机构的科学家们指派了一项任务——开发一种能够读心的外部设备。这个设备还必须小到可以放进棒球帽或头枕里。根据厄蒙迪的说法,有人将这个想法比作读心术,或者说这个项目可以创造出“真正的人机接口”。这个设备必须是双向的,能够以人脑可理解的方式向人脑回传信息。

厄蒙迪只给了科学家们四年的时间,让他们将新技术发展到可以进行人体测试的阶段。埃隆·马斯克手里类似《升级》的人机接口计划——Neuralink,虽然以无线连接的方式替代了繁琐的电线,但仍需要一场风险很高的外科手术才能将芯片植入人脑。

Neuralink公司为马斯克旗下的一家开发人机接口的公司,希望在2020年底之前开始对人类患者进行试验。马斯克表示,人类面临被人工智能机器超越的风险,但如果人脑能通过与电脑连接得到增强,“我们就能够加入这一旅程”。© Yahoo Finance

厄蒙迪说:“在职业生涯中,一次能真正改变世界的机会是非常少见的。我们如果能建立一个非侵入性的神经接口,就会打开通往一个前所未有的生态系统的大门。

“(这项技术)最常见的用途会是帮助丧失了行动能力的人。” 德克萨斯州休斯顿的莱斯大学的电气和计算机工程师雅各布·罗宾森(Jacob Robinson)如此说道。他同时也是该项目其中一个团队的首席研究员。“想象一下,如果我们能够不通过手术就拥有和机器交流的能力,那么这项技术会有一个很广泛的用户群体——这些人本来就四肢健全,只是想要更快地和他们的设备交流。”

人脑会发出一系列的杂音。这项新技术必须先过滤掉这些繁杂的信号才能正常工作。© Medium

另外一些研究人员觉得我们对于人机接口的痴迷有更深刻的意义。“通过我们的身体、肌肉和感官去感知世界,是目前人类进化出的唯一一种与世界互动的方式。而且我们擅长这种方式。” 位于美国马里兰州劳雷尔的约翰·霍普金斯应用物理实验室的人机智能研究负责人迈克尔·沃尔梅茨(Michael Wolmetz)说,“但是这也从根本上限制了我们与世界互动的能力。跳出进化的束缚的唯一方式就是直接接触我们的大脑。

尽管美国政府国防高级研究计划局在“为国家安全发展突破性技术和能力”方面略显令人不安,但其在历史上的确引领了塑造今日世界的众多技术。正是由于该局的资助,互联网、GPS、像苹果Siri般的虚拟助手以及现在的人工智能才能够飞速发展。现在它对人机接口技术的投资说明其也可能是下一个改变格局的技术。但它并不是唯一一个。

© Inverse

马斯克的Neuralink计划只是众多受脑机接口潜力吸引的项目之一。包括英特尔在内的大型科技公司也在研究这个领域。

那些成功破解技术难关的人将会收获甚丰。神经科技的市场预计在2022年将达到133亿美元。

在19世纪,科学家就试图去理解在动物脑内发现的电波活动。这让今天的人机接口技术成为了可能。上世纪20年代,汉斯·伯格(Hans Berger)发明了脑电图仪(EEEG),可从人类头骨表面探测脑内电波活动,并将它记录下来。50年后,计算机科学家雅克·维达尔(Jacques Vidal)在加利福尼亚大学洛杉矶分校(UCLA)的研究让“人机接口”这个术语得以正式

© Gfycat

随后,科学家为实现其愿景,不得不等待计算能力、人工智能和纳米技术的发展。2004年,一名四肢瘫痪患者被植入了第一个电脑芯片。因为刺伤,这位患者颈部以下都失去了知觉。植入芯片后,他靠意念就能够在电脑上打乒乓球。

尽管手术成功,但这项技术还是存在问题。“可传输的信息质量受到通路数量的限制,”罗宾森说,“接口技术需要在颅骨上切一个孔,使电极直接与大脑接触。因为排斥反应,设备的工作寿命可能有限。再者如果设备发生故障,很难将它拿出来。

为了实现无需脑部手术的人机接口目标,厄蒙迪的团队正在探索用超声波、磁场、电场和光线等技术组合来实现读心和回传信号。技术难点很多,比如如何在大脑发出的繁杂信号中识别出有用的神经活动。另外要透过头骨和头皮来拾取信号也很困难。

当你考虑通过散射介质成像的问题时,你面对的是一片杂乱,因为头骨中的几毫米相当于海洋中的几十米和大气中的几千米。” 约翰·霍普金斯大学应用物理实验室团队的首席研究员大卫·布洛杰特(David Blodgett)说。

“但是我们仍然相信我们可以得到非常有用的信息。” 厄蒙迪说。

由于人体的排斥反应,任何需要手术植入的科技设备的使用寿命都可能非常短。© Futurism

一些团队正在研究厄蒙迪所说的“微创手术”。他说:“你仍然可以在体内植入一些东西,但你不能通过任何外科手术来做到这一点。”这意味着只能通过消化,注射或者鼻腔喷雾的方式完成植入。一个团队正在研究纳米粒子,当它们被放置到脑内特定位置时,可以充当“纳米传感器”。这是一种非常小的粒子,其宽度相当于人类头发的宽度(These are very small particles the width of a human air. 原文air,疑为hair的错漏);并且可以将外部磁场能量转化为向大脑发出的电信号,反向的转化也同样可以。还有一个团队在利用病毒将DNA注入细胞,使细胞发生改变,从而达到类似的效果。

如果上述的技术成功实现,那么微创人机接口的性能可以和植入性芯片相媲美。

但是如何将信息从设备传递到电脑上并瞬时给出回应,这依然是一个技术难关。

“假设你在使用鼠标操作电脑,你点击,然后要等足足一秒电脑才会做出反应。这样的技术永远都不可能发展起来,” 厄蒙迪说,“我们一定要把它做得非常快。”

这一技术突破将会对截瘫和四肢瘫痪的患者有极大的帮助。© TechCrunch

接口需要具有“高分辨率”和足够的“带宽”,或者说是信息通路,才能操纵真正的无人机,而不仅仅是移动一条机械臂。

但即使我们能做到这点,我们究竟如何怎样进行沟通呢?用文字还是用图片?我们靠意念在线与朋友聊天或者是结账吗?这项技术对每个人来讲会有多独特?没有人知道这些问题的答案,因为规则还没有被制定。

“人们需要一些练习才能适应这些人机接口,” 巴特尔项目的联合研究员帕特里克·甘泽(Patrick Ganzer)说,“很难说这种全新的人机接口使用起来是否简单。我们不希望用户必须学习数百条规则。一个可行的方案是让人机接口的输出结果和一个半自动设备进行交互通信。这样用户就不需要控制每一个动作,只需要在电脑中设置一个‘运行进程’。

厄蒙迪想得更远:“随着人工智能不断进化,操作系统也将拥有更多的自主权。根据不同的任务,我们可能只需要说‘我想要那个球’,机器人就能自己去拿球了。”

然而,电影《升级》以暗示的方式提出了一个问题:方向盘到底在谁手上?

关于这个问题的答案也有一些线索。詹妮弗·科林格尔说:“到目前为止,即使用户的想法比较宽泛,大多数的人机接口都会从用户的脑电波活动中抽取详细的关于运动或者肌肉的信息。我们可以从脑电波活动中监测出用户想要移动一个物体的方向,以及他们何时想要握紧手。在这些数据上总结出来的运动轨迹是一条指向物体的笔直路径。用户可以直接拿起物体,不需要去思考 ‘向右’,‘向前’或‘向下’。”

目前还没有电竞游戏的一流玩家愿意植入芯片,比如说像《堡垒之夜》这样的游戏。© Getty Images

 “操控人机接口的脑力劳动量因人而异,但是操控非侵入性人机接口明显要更累一些。由N3发展出的技术是否能让用户一心多用,这还得打个问号。”

还有一个更基本的问题。没有健全人士会愿意为了玩《堡垒之夜》之类的电子游戏或者网上购物就给自己植入人机接口。没有人知道健全人对接口的反应是否会不一样。也没有人知道,如果芯片装在棒球帽上,效果是不是会有差别。

随之而来的道德困境是巨大的。“这项技术利大于弊,” 厄蒙迪说,“但如果你不是为了恢复某些失去的身体机能,那么事情就变得不一样了。这就是为什么非侵入性的方式如此有吸引力的原因。”

但是就算不是非侵入性技术,也并不意味着这不会对人体的神经接口产生伤害。微波是非侵入性的,但是它并非无害,”他补充道,“所以,这是有限制的。超声波必须在一定的气压范围内使用,电场也需要在一定的功率范围内安全运作。”

© Metro

人工智能超越人类智能并能够自我复制,这是目前理论上的技术奇点。强大的人机接口的发展甚至可能帮助人类度过这个技术奇点。人类可以利用技术升级自己,与这些新对手竞争,甚至与它们融合。这是埃隆·马斯克在推销Neuralink时明确指出的一点。

“我们的人工智能系统越来越先进,”沃尔梅茨说, “由此产生了一个问题:在未来的哪个时间点人类会成为我们使用的系统中最薄弱的环节。为了能够跟上人工智能和机器学习的创新步伐,我们可能非常需要直接与这些系统连接。

最后,这些可能都无关紧要。在电影《升级》的结尾,Stem完全控制了格雷。机械师的意识被关在了一个完美的梦里:他没有瘫痪,他的妻子也没有死去。

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