作者：梁東星? ? ? ? ? ? ? 班級(jí)：1402019? ? ? ? ? ? ? ? 學(xué)號(hào):14020199040

【嵌牛導(dǎo)讀】：腦-機(jī)接口是在人腦與計(jì)算機(jī)或其它電子設(shè)備之間建立的直接的交流和控制通道 ,通過這種通道 ,人就可以直接通過腦來表達(dá)想法或操縱設(shè)備 ,而不需要語言或動(dòng)作 ,這可以有效增強(qiáng)身體嚴(yán)重殘疾的患者與外界交流或控制外部環(huán)境的能力 ,以提高患者的生活質(zhì)量退腥。腦-機(jī)接口技術(shù)是一種涉及神經(jīng)科學(xué)渠驼、信號(hào)檢測州邢、信號(hào)處理伐蒂、模式識(shí)別等多學(xué)科的交叉技術(shù)。

【嵌牛鼻子】：BCI ? ?腦機(jī)接口 ? ?VR交互 ??

【嵌牛提問】：腦機(jī)交互技術(shù)未來會(huì)如何發(fā)展拆吆？腦機(jī)交互有哪些隱憂聋迎？

【嵌牛正文】：

利維坦按：BCI，是Brain Computer Interface的縮寫枣耀，即腦機(jī)接口技術(shù)霉晕。它是在人或動(dòng)物腦（或者腦細(xì)胞的培養(yǎng)物）與外部設(shè)備間建立的直接連接通路。1924年捞奕，瑞士發(fā)明家漢斯·伯格（Hans Berger）將銀絲插入實(shí)驗(yàn)者大腦皮層之下牺堰，開發(fā)出腦電圖（EEG），是最早的腦機(jī)連接概念缝彬。

由此萌焰，BCI技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在哺眯，就好比電話是我們聲音的延伸谷浅、汽車是我們行走的延伸——一系列浪漫且聽起來不太安全的言論此起彼伏，包括對“自我”概念的質(zhì)疑（何為人類）奶卓，對失控的恐懼（心靈控制）——盡管如此一疯，技術(shù)已經(jīng)愈發(fā)成熟。

? ? ? ? 正如古希臘人幻想飛翔夺姑，今天我們的幻想是將人腦與機(jī)器融為一體墩邀，來對抗凡人必有一死的宿命。那么精神真的能通過人腦-計(jì)算機(jī)互連方式（BCI盏浙，brain-computer interface）直接跟人工智能眉睹、機(jī)器人等相連相通荔茬，進(jìn)而超越人類固有的局限嗎？

? ? ? ? 在過去50年間竹海，不論在大學(xué)還是在企業(yè)慕蔚，已經(jīng)取得了不少令人矚目的成就，大家正在共同向著這個(gè)目標(biāo)前行斋配。最近孔飒，著名企業(yè)家伊隆·馬斯克（Elon Musk，特斯拉汽車和太空探索技術(shù)公司SpaceX首席執(zhí)行官艰争，Neuralink是他新近啟動(dòng)的神經(jīng)科技公司）和布賴恩·約翰遜（Bryan Johnson坏瞄，他擁有的Kernel公司專注于開發(fā)神經(jīng)義肢，希望借此改善大腦功能）都成立了新公司研究如何通過人機(jī)互連來提高人類的綜合能力甩卓。

? ? ? ? 那么我們距離真正將大腦和科技成功連接究竟有多近鸠匀？而當(dāng)我們的思想真的插上電之后又會(huì)有什么影響？

1.緣起：康復(fù)與重造

? ? ? ??匹茲堡大學(xué)Andy Schwartz實(shí)驗(yàn)室的腦機(jī)接口系統(tǒng)逾柿，通過植入猴子腦內(nèi)的電極陣列實(shí)現(xiàn)解碼狮崩，猴子可以用意念操作機(jī)械臂給自己喂食。

? ? ? ? 感官運(yùn)動(dòng)神經(jīng)工程學(xué)中心（CSNE鹿寻，美國國家科學(xué)基金會(huì)下屬的人體工程學(xué)研究中心）的研究員埃布·費(fèi)茨（Eb Fetz）是最早研究如何將機(jī)器與思想相連結(jié)的先行者之一睦柴。早在個(gè)人電腦出現(xiàn)之前的1969年，他就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)猴子會(huì)放大自己的大腦信號(hào)來控制表盤上的指針移動(dòng)毡熏。

? ? ? ? 最近的大多數(shù)人腦與計(jì)算機(jī)互連研究都是致力于提高那些癱瘓或者有嚴(yán)重運(yùn)動(dòng)障礙人群的生活質(zhì)量坦敌。你可能已經(jīng)看到過新聞報(bào)道，一些關(guān)于近來取得的進(jìn)展：比如匹茨堡大學(xué)的研究人員通過記錄大腦信號(hào)來控制機(jī)器臂痢法；斯坦福大學(xué)則從癱瘓病人的大腦信號(hào)中提取出運(yùn)動(dòng)意向狱窘，以幫助他們使用平板電腦。

? ? ? ? 與之類似财搁，一些特定的虛擬的感覺也可以通過在腦內(nèi)或者大腦表面?zhèn)鬟f電流而被送回到腦中蘸炸。

? ? ? ? 那么我們主要的視覺和聽覺呢？對于有嚴(yán)重視力障礙的人來說尖奔，很早就有仿生眼投入商用了搭儒，更好的版本現(xiàn)在也正在臨床實(shí)驗(yàn)當(dāng)中。另一方面提茁，人工耳蝸植入也是仿生學(xué)移植中最為成功和廣泛的一種淹禾，全世界有超過30萬人因此而重新獲得聽力。

? ? ? ? 雙向的腦-機(jī)互連（BBCI茴扁，bidirectional brain-computer interface）就是指不僅可以記錄大腦的信號(hào)還能經(jīng)由對大腦的刺激將信息傳送回大腦中铃岔。

? ? ? ? 最復(fù)雜的腦-機(jī)互連就是雙向腦-機(jī)互連（BBCI），可以同時(shí)記錄和刺激神經(jīng)系統(tǒng)峭火。我們中心（指CSNE）目前正在研究將雙向腦-機(jī)互連當(dāng)作一種略開放的新型康復(fù)手段毁习，用于中風(fēng)和脊髓損傷的治療中智嚷。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)雙向腦-機(jī)互連可以用來加強(qiáng)兩個(gè)腦區(qū)域之間或者大腦和脊髓之間的連接，還能在受傷區(qū)域重新連結(jié)起信息纺且，喚起癱瘓了的肢體纤勒。

? ? ? ? ?迄今為止的這些成功案例也許會(huì)給我們一種感覺，那就是腦-機(jī)互連已經(jīng)隨時(shí)準(zhǔn)備好要成為下一個(gè)居家旅行必備工具了隆檀。

2.為時(shí)尚早

? ? ? ? 但是仔細(xì)觀察現(xiàn)有的這些腦-機(jī)互連的范例會(huì)發(fā)現(xiàn)摇天，其實(shí)任重道遠(yuǎn)：當(dāng)腦-機(jī)互連開始工作時(shí)，相比健全人每天可以很輕易地操縱肢體恐仑，它們的速度會(huì)很慢泉坐，也不夠精確不夠復(fù)雜。仿生的眼睛智能創(chuàng)造很低分辨率的視覺裳仆；人工耳蝸可以用電子控制的方式傳遞一定的話語信息腕让，但是卻會(huì)扭曲音樂體驗(yàn)。而且為了使這些技術(shù)能夠切實(shí)發(fā)揮作用歧斟，有一個(gè)大多數(shù)人很少會(huì)考慮到的問題存在纯丸，也就是必須通過外科手術(shù)向人體植入電極。

? ? ? ? 當(dāng)然并非所有腦-機(jī)互連都是植入式的静袖。無需手術(shù)的無創(chuàng)型腦-機(jī)互連也確實(shí)存在觉鼻；這種通常是基于對頭皮所做的腦電波記錄（EEG，electroencephalography）队橙，目前已經(jīng)用來示范操作過電腦光標(biāo)坠陈、輪椅、機(jī)器臂捐康、無人機(jī)仇矾、人形機(jī)器人，乃至腦對腦溝通解总。

基于腦-機(jī)互連方式的機(jī)器人：

? ? ? ? 華盛頓大學(xué)神經(jīng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的非侵入式腦控人形機(jī)器人

? ? ? ? 但所有這些都是在實(shí)驗(yàn)室里完成的贮匕，因而實(shí)驗(yàn)環(huán)境非常安靜，受試者不會(huì)分心花枫，技術(shù)準(zhǔn)備過程不僅時(shí)間長而且很有條理刻盐，實(shí)驗(yàn)可以一直做到有了合適的結(jié)果為止。也就證明了要使這些系統(tǒng)能夠又快又好地在真實(shí)世界中得到實(shí)際的利用其實(shí)是非常困難的乌昔。

? ? ? ? 即便是往人體內(nèi)植入電極隙疚，在試著讀懂思想時(shí)有一個(gè)新的問題必須要考慮：我們的大腦是如何結(jié)構(gòu)化的？我們已經(jīng)知道了磕道，每一個(gè)神經(jīng)元跟它所連接的成千上萬的鄰近神經(jīng)元共同組成了一個(gè)大到難以想象而且不斷變化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。那么這樣一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對于神經(jīng)工程師來說意味著什么行冰？

? ? ? ? 想象一下溺蕉，就如同你正試圖理解一大群朋友在聊什么伶丐，他們聊的是一個(gè)非常復(fù)雜的話題，可是你只能聽到一個(gè)人所說的內(nèi)容疯特。你也許能夠粗略地弄清楚這個(gè)對話是關(guān)于什么的哗魂，但是肯定無法確切知道整個(gè)討論當(dāng)中所有的細(xì)枝末節(jié)。因?yàn)榧词故亲詈玫闹踩胧皆O(shè)備一個(gè)時(shí)刻也只能幫我們理解大腦的極小一部分漓雅，我們可以處理一些讓人印象深刻的事情录别，但是事無巨細(xì)地了解整個(gè)對話肯定是不可能的。

? ? ? ? 這還可以理解成跟語言障礙差不多邻吞。神經(jīng)元之間通過復(fù)雜的電訊號(hào)和化學(xué)反應(yīng)相互作用來進(jìn)行溝通组题，這種機(jī)體內(nèi)部的電-化學(xué)語言可以利用電路解讀出來，但是并非易事抱冷。同樣的崔列，當(dāng)以外部的電刺激向大腦傳回信號(hào)時(shí)，也會(huì)帶有濃重的“外來電口音”旺遮，這就導(dǎo)致神經(jīng)元很難從無數(shù)正在進(jìn)行的神經(jīng)活動(dòng)當(dāng)中辨識(shí)出這種刺激到底是要表達(dá)什么內(nèi)容赵讯。

? ? ? ? 再加上還要考慮損壞問題。大腦組織柔韌脆弱耿眉，而相比之下大多數(shù)我們用來連接腦組織的線狀導(dǎo)電材料都顯得格外剛硬边翼。這也就意味著植入式電子裝置很容易導(dǎo)致創(chuàng)傷和免疫反應(yīng)，因而也就很容易隨著時(shí)間而失去效力鸣剪。柔韌的生物親近性纖維組也許能最終在這方面有所幫助讯私。

共同適應(yīng)，友好同居

? ? ? ? 盡管存在上述種種問題西傀，我們對于仿生未來還是非常樂觀的斤寇。腦-機(jī)互連技術(shù)也不一定要盡善盡美才行。大腦本身就有驚人的適應(yīng)能力拥褂，就像人類學(xué)開車或者學(xué)著使用觸摸屏這類新技能一樣娘锁，大腦應(yīng)該也能在某種程度上學(xué)會(huì)利用好腦-機(jī)互連。同理饺鹃，就算是利用磁脈沖等非植入型的方式向腦部傳遞信息莫秆，大腦也能學(xué)著解釋這些新的感覺信息。

通過腦-機(jī)互連技術(shù)悔详，可以玩游戲：

? ? ? ? 總的說來镊屎，我們相信能夠“共同適應(yīng)”的雙向腦-機(jī)互連應(yīng)該會(huì)是創(chuàng)建神經(jīng)橋梁時(shí)的必經(jīng)之路，在這樣的互連狀態(tài)下電子裝置會(huì)不斷學(xué)習(xí)大腦的運(yùn)作方式茄螃，并且在學(xué)習(xí)的過程中與大腦不斷互動(dòng)和反饋缝驳。創(chuàng)建這樣的雙向腦-機(jī)互連正是我們研究中心（CSNE）的目標(biāo)所在。

? ? ? ? 我們同樣非常欣喜的是，最近試圖將“電藥物療法”（electroceuticals）用于定向治療糖尿病等疾病的研究取得了一定成果用狱，所謂“電藥物療法”是指不通過實(shí)際藥物而是直接向身體內(nèi)部的器官發(fā)出指令來治療疾病运怖。

? ? ? ? 研究人員也發(fā)現(xiàn)了可以克服電-生化語言障礙的新途徑。例如注射式的“神經(jīng)帶”（www.nature.com/nnano/journal/v10/n7/full/nnano.2015.115.html）目前證明是一種比較有前景的方式夏伊，這種方式可以漸進(jìn)地讓神經(jīng)元伴隨著植入的電極共同成長摇展，而非一味地拒斥。而以納米導(dǎo)線為基礎(chǔ)制造的柔性探針溺忧、柔韌的神經(jīng)元支架還有玻璃碳質(zhì)地的表層等咏连，未來都有可能幫助技術(shù)性微電腦與我們身體內(nèi)的生物元件和諧共處。

從輔助到增強(qiáng)

? ? ? ? 伊隆·馬斯克的新公司Neuralink有一個(gè)終極目標(biāo)鲁森，那就是利用腦-機(jī)互連裝置來提高人類的能力祟滴，以便在日益發(fā)酵的人類與人工智能的角逐中讓人腦占據(jù)上風(fēng)。他希望人類的大腦在配備了科技力量之后能夠?qū)崿F(xiàn)自我增強(qiáng)刀森，甚至可能避免讓人類墮入潛在的反烏托邦未來踱启，那時(shí)人工智能將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越自然人。他的想法似乎看起來非常遙遠(yuǎn)簡直是天方夜譚研底，但是我們也著實(shí)不應(yīng)將這種觀點(diǎn)驅(qū)逐出去埠偿。畢竟就在15年前，可以自動(dòng)駕駛的汽車也還被劃入科幻領(lǐng)域榜晦，而今卻是實(shí)實(shí)在在地邁入了現(xiàn)實(shí)道路（此處指伊隆·馬斯克的特斯拉汽車）冠蒋。

? ? ? ? 腦-機(jī)互連可以有多種類型變化：不論是與周圍神經(jīng)系統(tǒng)（神經(jīng)）還是與中樞神經(jīng)系統(tǒng)（大腦）相連，不論是植入式還是非植入式乾胶，也不論是用于恢復(fù)已喪失的功能還是用于增強(qiáng)機(jī)體功能抖剿。

? ? ? ? 在不遠(yuǎn)的將來，當(dāng)腦-機(jī)界面的應(yīng)用逐漸從幫助殘障人群恢復(fù)身體功能過渡到增強(qiáng)人類個(gè)體能力時(shí)识窿，我們必須要敏銳地意識(shí)到這其中存在很多問題斩郎，包括許可、隱私喻频、身份認(rèn)同缩宜、代理商、不平等之類甥温。哲學(xué)家锻煌、臨床醫(yī)師還有工程師都在致力于處理這些關(guān)乎道德和社會(huì)正義的中心議題，并希望能在這個(gè)領(lǐng)域發(fā)展超出我們想象之前姻蚓，拿出一份合乎道德的指南宋梧。

? ? ? ? 聯(lián)通大腦與科技，這最終也許是一個(gè)人類不斷利用技術(shù)來增強(qiáng)力量的自然進(jìn)程狰挡，正如我們利用輪子來克服雙腳的限制捂龄，或在粘土和紙上做標(biāo)記以加強(qiáng)記憶释涛。用于增強(qiáng)人類能力的腦-機(jī)互連裝置，可能更像是被廣泛應(yīng)用的電腦跺讯、智能手機(jī)或虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備枢贿，當(dāng)進(jìn)入消費(fèi)市場后殉农，人們會(huì)被刺激刀脏，會(huì)擔(dān)憂，但同時(shí)也對未來滿懷希望超凳。