脑机接口、人机融合,这样的未来还有多远?
《阿凡达》中的意念操控、《阿丽塔》中人机结合的身体、《黑镜》中的记忆修改装置……这些科幻影视中天马行空的幻想,随着科学技术的发展,正在一点点的变为现实。当人机交互变为现实,脑机接口会成为人类进化的未来吗?全网最高智商综艺节目《理性派对》第二季重磅回归,关于脑机接口,你不知道、想知道的,都在这里!
(左)夏笳 西安交通大学副教授
(中)杨锦陈 BrainCo首席科学家
(右)叶盛 北京航天航空大学教授
No.1 脑机接口究竟是什么黑科技?
夏笳:我是最外行的,完全从一个科幻迷的角度来看,或者在我这样的科幻迷心中,脑机接口基本上就等于脑后插管。比如像电影《黑客帝国》里,在人的后脊椎上面打一个孔,然后拿一个很尖的东西插进去,插进去的一瞬间一定会有一个特效画面。它表现的是,人的意识完全进入到一个赛博空间,就好像穿越到了一个完全由信息组成的世界,里边可能有绿色代码飘下来,这个可能就是科幻界心目中的脑机接口。
杨锦陈:脑机接口,这个名词是1973年的时候,由加州大学洛杉矶分校的Vidal教授提出来的。他写了一本专著《走向脑机直连》,书里对脑机接口的一个科学定义是关于大脑和外部的机器之间的一个直接的连接,跨越了传统的肌肉或者是文字的限制,直接实现大脑和机器之间的信息的交流。
叶盛:我从生物学的角度来认识这个问题,谈脑机接口,首先要认识脑是什么。其实脑就是一个主要由神经元组成的控制器,它通过我们的眼睛、耳朵、舌头,去接收外界的信号,然后再向我们的肌肉去发出一些控制信号,相当于一个计算机。脑机接口是什么?在我看来,脑机接口就是去替换基于肉体的生物学功能,让我们的脑可以直接和机器去实现通讯,可能是从外界接收信号,也可能是向外界发送一个控制信号,这就是脑机接口。
No.2 不开颅,非侵入性脑机接口如何读懂脑语?
叶盛:实际上,我们现在要想采集这个信号是一个很困难的事情,如果我们真的想准确的采集信号,它必须是紧贴头皮,甚至光剃光头还不够,还要抹一些导电膏,能够让电极和皮肤之间,有一个更好的导电率。因为神经系统工作的时候,其实不是像大家想象的一样,电信号从一个神经元到另外一个神经元,神经元和神经元之间是靠化学信号。在神经元内部的传导是靠电的。
可是大家不知道,我们的神经元长得很奇怪,它长的导电的部分外边包着一层不导电的东西,就好像导线上面有一个绝缘皮一样,所以最后导致出来的电信号是非常微弱的。
No.3 侵入式脑机接口可以让老鼠看见红外线?
叶盛:在脑机接口方面,有一些科学家已经走得非常的靠前了。像Nicolelis有一个很棒的工作,我觉得蛮有意思的。
就是他通过这种侵入式的电极的植入,然后电极在小鼠的头上连了一个红外线接收器,于是这只小鼠变成了一个能够看到红外线的小鼠。在环境中给它红外线的一个刺激的时候,再去给它相应的食物,它就能够在红外线和食物之间建立一个反馈的循环。结果发现,当小鼠看到了红外线,它就知道后面会发生什么事情。而且这个时候,无论我们的可见光是开着还是关着都没关系,红外线就变成了小鼠行为的一个开关。
其实它还意味着对我们人类的未来的感官功能的扩展,甚至是对我们人类的其他的机体的功能的一个大大的拓展。
No.4 盲人用舌头代替眼睛?脑机接口的神奇工作方式
叶盛:其实也有这样的装置。比如有这么一种装置,它能够帮助盲人重新看到世界。怎么做到的呢?它把摄像头拍到的东西,转换成一个矩阵的电极信号。这个电极矩阵贴在哪里?贴在人类的舌头上。因为我们舌头对电刺激非常敏感,你可能无法想象,我们怎么能通过舌头去看东西,其实是可以的。最终这些盲人就通过摄像头拍摄信号,转换到舌头上电极的刺激,就看到了这样的一个图像。
No.5 脑机接口为自闭症治疗提供新方案
叶盛:人跟人在共情这件事情上,能力是有很大差别的。杨锦陈:比如说自闭症,他也不是不关心别人,他就是感受不到。如果说我们能够把这种共情的信号,以某种方式输入到他的大脑里面去,或者说激活脑区,实际上就帮他功能正常化。夏笳:其实是帮他建立共情的这样一种沟通信息的通道。
No.6 捕捉注意力的脑机接口技术
叶盛:我觉得里边还有两方面的问题,一方面的问题是,它到底有没有效果。
比如,我是一个科幻迷,我可能在上数学课的时候,一边听老师在上面讲方程,我脑子里在专注构想一个科幻小说。你说我现在专注不专注?夏笳:你有这个能力也很厉害,老师讲课他不干扰你的注意力。叶盛:所以话说回来,就是我们可能现在的技术来做这个事情还不够,只是去看他专注不专注,但是专注也可以专注不同的事情,他是不是专注在这堂课的内容了?
第二方面,就是所谓隐私和伦理的问题,我们现在从这个场景稍微往回退一点儿,我们现在是戴一个脑环。我们觉得这个东西好像有点侵犯个人隐私,如果说咱们今后技术发展到一定程度,我可以在屋子的四个角落安装四个接收器,我就能够监测屋子里面所有学生的脑电波的状态。这个是不是给人感觉就稍微心里要舒服一点儿,就不那么的侵犯隐私了?
我们现在再退一步,我们把这四个监测器就干脆换成摄像头,我们看看这些学生有没有扭头儿跟其他同学聊天儿,最后老师就可以通过摄像头,回看这件事情,是不是大家觉得这就已经不侵犯隐私了?大家都会觉得这很好,能够监督孩子有没有认真上课,这中间到底变化了什么?其实从技术上来讲,你看到的是不同技术的变化,但这些事情的本质并没有变化。
所以我反而认为,所谓的有没有专注这件事情,上升不到隐私或者伦理层次,反而是我觉得它还不够好。
No.7 技术瓶颈:脑机接口距离实现还有多远?
杨锦陈:我简单从技术上讲一下挑战,如果我们使用侵入式的这种设备的话,它会面临两个问题。一个是我们植入进去之后,大脑的胶质细胞它会逐渐的在上面结痂,形成一层隔绝,导致导电性越来越差。
同时我们的脑组织本身会有排异的反应,就像我们心脏里面放进去一个支架,也会有排异的反应。所以这个技术,并不是说我们植入进去就一劳永逸的,后面可能每隔一段时间需要更换,半年开颅维修一次。这是其实是蛮难的一个事情。
另外一个层面,就是我们的脑电信号只是一节五号电池的百万分之一,但是我们周围的环境的噪音是巨大的,地球的磁场是巨大的,甚至日光灯的交流电的干扰都是非常大的,包括我们眨眼睛,机电的信号都是非常大的噪音。
No.8 意念操纵无人机?脑机接口改变战争规则
夏笳:关于脑机接口的技术可能会带来的一些问题,一个可能是在军事方面的运用,比如说意念操作无人机已经是一个完全实现的成熟技术了。
杨锦陈:人类生命是最宝贵的。在战争中,即使是以杀伤敌人的生命力为目标,但是仍然希望我们是运筹帷幄之中,决胜千里之外。如果用大脑远程的去操控这些武器,而且在不同的技术水平的对战双方之间,造成了这种不平等,其实是很恐怖的一件事情。技术先进的国家,可以零伤亡。我觉得其实科学家本身来讲,大部分都是不愿意把一个技术用到这种伤害生命的维度上面去的,所以其实我是希望这样的场景不要出现。
No.9 脑机接口用于人类增强背后的公平问题
夏笳:还有一个就是公平问题,对吧?我们可以增强人的某部分的能力,比如说在运动会上,安装假肢的运动员,是不是成绩是超过自然人。叶盛:但是我觉得这个东西可能是没法避免的。曾经有人做过这样的研究,对大面积的人群进行跟踪调查。
结果发现在相对富裕的社区生活的人和在相对贫穷的社区的生活的人,他们在出生率,死亡率,死亡时间,他们寿命的平均长短,到生育年龄的父母愿不愿意生孩子的这种愿望,以及生育年龄种种方面都会体现出显著的差异。在我们的社会中,已经看到了这种现象。譬如你比较有钱,你可以去买学区房,如果你没有钱,你就不会想这件事情。财富已经在影响我们下一代受教育的公平,所以这个事情它是一个现实存在的现象。
想象有一天,脑机接口真的可以用来去增强一个人的能力,那么我想它一定会变成一个有些人能够采用,有些人采用不起的技术,它最终一定会造成差异。
No.10 记忆移植、储存意识真的能够实现吗?
杨锦陈:其实现在能做一部分,比如说恐惧。假设有一只老鼠关在笼子里面,然后笼子的某个地方它有是可以触电的,它走到这个地方就被电击,然后这个时候它把大脑的一些信号截取出来,放到另外一只老鼠身上。
这只老鼠从来没有在笼子里面待过,但是它到了角落对它就绕着走,而且它会很恐惧。因为情绪相对来讲是比较分类的,而且是比较早期原始的一些心理活动,目前来讲是可以比较好的实现。但是一旦到了比较抽象的,有很多符号表征的层面的话,就会比较难。叶盛:在意识移植这件事情上,我觉得可能是做不到的,但是把它读取出来,我觉得可能在不远的将来,也许我们可以做出来。夏笳:比如说部分的复制。
杨锦陈:可能在未来,我们会创造出来一种新的人类。脑部有一个接口,可以读取一些记忆,但是记忆本身不是来源于新人类。叶盛:就是在脑袋里放一个存储芯片,把记忆扩展一下。或者将来,进高考的考场,考生大脑都得先经过一个金属探测器,看看有没有附加一个记忆芯片。夏笳:你在场内考试,却共享场外的某一个记忆大牛的部分记忆。
杨锦陈:实际上也涉及到脑机接口的一个风险,如果黑客把大脑的数据给侵入了,他首先去盗取你的数据,或者是给数据里面加进去一些恶意的代码,叶盛:我觉得盗取可能不是最可怕的,黑客能把一个意识植入到你的意识中,你认为那是自己的想法,你不觉得那是别人给你的想法。如果未来有了脑机接口,恐怕技术门槛会大大降低,而且可能你会获得一个很复杂的,来自于别人的这样一个意识。
这几乎是等于你接受了别人的一个指令,心甘情愿地帮别人做一件事情。夏笳:这种其实非常容易,被商业的行为所利用。杨锦陈:而且偏好的泄露,也是一种隐私的泄露。夏笳:给你增加了你本来不存在的喜好,可能突然间你变成了一个女装大佬。叶盛:我觉得还有一个更可怕的一点,就是我们刷小视频的时候,有时候不知不觉几个小时就进去了。当你看到一个视频的时候,如果你一下把它划过去了,AI就会知道你不喜欢这个方向的东西。
当你把这个视频看完的时候,AI就知道了你的偏好,于是它提供你的视频就越来越是这个方向,不断地强化你的快感。如果它在跟脑机接口结合在一起的话,就不是划一下的问题,它可以准确地知道你所有神经元对这个事情的反应。杨锦陈:而且可能还有一个问题,其实过去的进化是比较缓慢的,生物的进化是以几十万年为单位的。
但是在技术高度发展的时代,技术能够提供的信息,是直逼我们的内心,为什么现在的社会里,比如说自杀,抑郁,焦虑,以及各种精神方面的问题,包括从小孩子发病率就是非常的高,逐年攀升。这其实是跟人类生活环境的改变,包括我们接触大自然的时间变少,我们接触的各种信息过载,这中间数据是爆发式的,我们的认知能力和情感的处理能力能不能有一种爆发式的应对,其实我觉得这是很有问题的。
夏笳:比如说人突然间增加了看红外线的能力,有了听到超声波、次声波的能力,当这些通道全部都打开,很可能就会像自闭症患者的状态一样,很难去适应,会增加很大压力。叶盛:以前我们只是说自然选择,是大自然对我们的一个选择。而现在,实际上我们有一个对社会生活的选择。
比如说,以前你能够识文断字,没有阅读障碍,没有语言障碍,这可能是你继续往社会的上层去发展的一个最必要的基本条件,可能现在,有没有很好地使用电脑的能力,这就变成了一个条件。再进一步到未来,脑机接口可能对我们又是一种筛选,现在有这种脑机接口打字大赛,其实这种比赛它不光比的是设备,它比的也是参赛的人和设备之间匹配的程度。
我们可以想象一下,未来也许你去找工作,递交简历,不光是你会不会使用电脑的问题,而是你是不是有一个很高超的,使用脑机接口的能力,所以这时候差异就显示出来。杨锦陈:特别是去相亲的时候,真正实现生物选择。杨锦陈:非诚勿扰亮不亮灯,看你脑机接口使用的好不好夏笳:这个真的就会形成一种新的淘汰机制。
No.11 预测未来十年,脑机接口技术的爆发点
叶盛:我觉得脑机接口这个技术对于我来说,学习能力是我特别期望能够通过它去增强的事情。我自己最近开始接触到一个全新的领域,发现自己所知道的东西太有限了。如果未来我们能够通过脑机接口,大大的提升我们获取信息的速度,提升我们学习新知识的效率,甚至是学习一些需要肌肉协同的操作方面的效率,我觉得这将是一个对整个人类形态的大的变化的推动力。夏笳:一键下载,学会开车。
杨锦陈:首先我觉得有很接近的一些应用,我希望在十年之内,我们能够造福对技术有需要的人群,比如说自闭症人群、多动症人群,以及包括抑郁症、老年痴呆人群等等。另外一个方面,从物联网的角度出发,以大脑的一些意图为基本的平台,我们可以接入很多的东西,包括家电,包括车。甚至我们可以把大脑想象成一个操作系统,这会带来一个交互方式上的革新。夏笳:就是我们说的意念开门,意念开车。
作为一个写了这么多年科幻的人,我在我的小说《灵隐寺僧》里面,其实也表达了这样一种期望。技术能够让人更好地在这个信息时代,发挥人独特的能力。我们可能不用再去用一些很机械的方式,跟算法进行一种低效的,或者说不是很友好的竞争,而是我们更好地去发挥人的各方面的能力。让人的社群彼此之间,可以进行更好的沟通,最后实现某种人类“大同”。普渡众生,技术主义的大同的理想。
希望在未来5年到10年的时间,我们今天谈的很多美好的前景,都可以真正变为现实。