2020实现人脑接电脑 马斯克梦想的“人机合体”(下)

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2019-07-22 06:28:24

2019年7月17日,全球电动车领导品牌的特斯拉公司首席执行官依隆.马斯克(Elon Musk)宣布:他的脑机界面创业公司Neuralink的最终目标是让人类“与人工智能实现共生”,并且通过“与AI合并”,人类将能够跟上与AI。

马斯克表示,这项计划是从2017年开始,并计划在2020年开始进行人体实验,在志愿者的大脑中植入芯片,实验目的是为了治疗脑损伤,包括瘫痪甚至是老人痴呆症,这也是该计划的中短期目标。

计划的长期目标是,藉由脑芯片来实现人脑与人工智慧(AI)的结合,让人脑来利用AI的庞大运算力,以确保人脑能够跟上AI的发展,不致于落后。马斯克形容,这是一项“这在文明级别上非常重要”的事业。

人脑与科技结合的“脑机介面”概念可以追溯到1960年代,数十年来不断有科学家投入研究,更不乏国家级经费,中、美等各大强国都相继投入数以亿计美元的经费。脑机介面的概念如何发展?瓶颈又在何处?

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脑机介面的运用范围极广,早在1974年,美国国防部先进研究计划署(Defense Advance Research Project Agency, DARPA)了解脑机介面的用途,便开始投资相关研究计划,在美国杜克大学(Duke University)神经工程中心等全美6个实验室中展开了“思维控制机器人”的相关研究。事实上,身为“世界警察”的美国军方,对远端机器人操控技术一直深感兴趣,如无人攻击机、扫雷和拆弹机器人等;《阿凡达》中出现的脑机介面技术自然也不例外,希望能从中折射出未来“维护”世界和平工具的图像。

电影世界正在成真
2008年,位于北卡罗来纳州的科学家让一只猕猴将脑中的电波讯号连同影片透过网路一起发给日本的实验室,最终美国猕猴成功地“意念控制”日本实验室里的机器人做出和它相同的动作。未来,美国士兵也许就能从安全的大后方,用意念即时遥控千里之外的战场上的钢铁士兵,见其所见、听其所听,进而奋战杀敌;这也可以说是无人机的最终完成型态。

其他各国自然不会让美国的脑科学专美于前,自2013年起,除美国联邦政府外、欧盟、日本等国也都陆续投入大笔经费,推动国家脑科学研究计划,并将脑机介面列入其中。 2016年,中国大陆也将“脑科学与类脑研究”列为“科技创新重大项目”,亦称为“中国脑计划”。据中共官方表示,中国脑计划投资金额与美国相差不远,约为60亿美元。这就是因为中国大陆亦认知到脑机介面的重要性,除了可做为医疗用途外,对于军事国防上的发展,也扮演了不可忽视的角色。

甚至,通过无线电波、无音声波等极难察觉的方式,对大脑进行影响、进而改变其行为的“脑波武器”也并非只是空谈,类似的概念早已被用在大规模除虫、驱鸟的方式上;而且特定电波、声波、光波等会对人脑产生生理影响,例如诱发癫痫、暴躁易怒、容易进入催眠状态等,都是早有医学实证证明。尽管,无论在道德上或是实用上都还处在难以上到台面来的阶段。

中国大陆西工大学已能初步实现无人机的脑控技术。(VCG)

台湾的脑科技亦有独到之成就
可是,无论脑机介面的可能性如何广大,若没有基础脑科学研究来解明大脑的运作秘密以供机器判读,那一切都是空谈。然而,正因为人类大脑过于复杂,在基础脑科学上还是倾向于先研究简单得多的大脑:果蝇大脑。果蝇仅仅只有13万个脑细胞,却同时能表现出学习、睡眠、记忆、求偶等高等生物的行为模式;同时果蝇也是在全球基因研究中相对完备的生物种类,在全球都有相当规模的研究,能够针对单一的神经元或是基因进行操控,进而了解其在整体大脑运作上的作用。

正是希望果蝇的大脑研究成果能协助反推人脑运作,台湾清华大学江安世团队在2004年就开始着手进行,如今甚至可在果蝇大脑研究领域上称为世界第一。在2007年,清大团队就成功解明了果蝇大脑中由气味转换成的电流脉冲是经过什么样的路径来传递、以及其规律和连锁反应,并据此发表了果蝇的嗅觉神经网路地图;又在2011年,成功将果蝇大脑的13万个神经元立体图谱组合完成,是全球第一个具完整大脑连结体的模组化图谱,有别于过去仅有如水螅般的分散式神经元图谱。

不仅如此,三维影像化的图谱还能在网路上做出即时互动,让世界各地的研究人员都能清晰的观察到果蝇脑部网路的沟通脉络,为全球脑科学研究共享做出极大的贡献。科技部从2014年起以“自由型卓越学研计划”重点支持“果蝇神经网路体计划”,尽管预算亦非常有限,也希望维持台湾在国际脑科学研究的优势,在“人脑解码”这人类史上亦堪称壮绝的计划中留下足迹。

即便如此有了基础脑科学的支持,脑机介面在临床上仍面临许多挑战。例如目前脑机介面的科技仍需要专家操作,Brain Gate主要研发的其中一位专家Leigh Hochberg便说,每一次线路穿过头颅时都有感染的风险,植入物在脑内也不可避免地会移动,每一次移动时都可能会伤害到脑细胞;大脑也可能启动对于外来物体的免疫反应和结痂反应,使得结痂组织包覆植入物导致失效。最重要的是,目前植入物如Brain Gate所使用的Utah array也仅能捕捉数百个神经元的放电,在大脑中有如沧海一粟。

这一次马斯克计划使用的芯片带有1,024个能够捕捉大脑神经元讯号的电极,比起目前普遍使用的医疗级芯片强大十倍,并且每个芯片只有4毫米乘5毫米的大小,因此可以放入最多10个,以立体的方式最大化捕捉大脑讯号。

以科学解破大脑的神秘
“人类对太空的理解,还多过于对自己大脑的理解。”这句话正是用来描写人类大脑的复杂程度以及研究解读的困难性。成人的大脑大约有一千亿个神经元细胞,以及十倍的神经胶质细胞来提供神经元细胞支撑、营养和辅助,而任一个脑细胞都能发展出一万个以上的树枝状“突触”与其它脑细胞沟通──人脑在数量级上完全是宇宙规模的,即使用世界排名第4的超级电脑来模拟短短1秒钟的人脑运作,也要用一般家庭300万倍的功率来进行超过40分钟的计算才能办到,可见人脑的运作效率是多么不可思议。

正因为大脑太过于奥妙,尽管古今中外的人们早就明白脑的重要性,但对于它到底是如何运作的,却是不明所以。在中世纪欧洲就曾出现过以开颅手术来尝试治疗头痛与头骨骨折,甚至是精神疾病(当时多认为是恶魔附身)等病状;甚至将之当成提高智慧、达成”通灵”的手段之一。早在5000年前起,世界各地就都出现过”头盖骨穿孔”的手术痕迹。而即使是对病症束手无策、只能尝试在头骨钻洞的原始巫医,也因对大脑主掌的功能有所了解而惧怕:”只要脑一接触到空气,那个人将再也不同于过往。”即使是对大脑理解得多的现代医学,也不能说这是100%错误的──大脑因伤病或手术导致性情大变、失去原有技巧甚至掌握新才能的案例比比皆是。

但是,在科技持续发展之下,脑科学也在不断的突破。人类如同电影不受肉体束缚、仅凭意识行事的未来总有一天能够到来。不过,由于脑机介面的应用领域如此广泛,从个人福祉到国家机器都可有用途,后续可能引发的道德争议以及个人与国家的利益冲突,都必须审慎以对。

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撰写:袁愷勳 李虎門

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