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脑机接口先驱称马斯克投资实为营销手段,还需更多实验室研究
2017年08月16日 作者: 暂无评论 57+ 0

利用机器,将人与人之间的大脑相连,进行思维的互换,或思维的共享。更进一步,利用机器,将人类的记忆保存起来,从而真正“永生”。这样的场景,在硅谷“钢铁侠”马斯克看来才是人类文明真正的未来。

今年4月份,马斯克宣布投资美国一家名为Neuralink的脑机接口初创公司。他们的目标是消除大脑与机器之间的隔阂:无需通过手机把想法传达给另一个人,而是把想法直接从一个人的大脑转移到另一个。Neuralink的团队中大多数人来自麻省理工学院、杜克大学和IBM,他们的研究领域包括神经微尘,皮质生理学和人类心理物理学等。

有了马斯克的支持,这家公司受到全球的关注,不过也有人提出质疑,其中就包括该团队某些成员的导师——美国杜克大学神经工程研究中心创始人、脑机接口研究先驱米格尔·尼科莱利斯(Miguel Nicolelis)。

近日,尼科莱利斯称:“虽然我有两个学生在Neuralink团队中,但实话实说我觉得他们的路走不通。马斯克擅长营销,但脑机接口不单是计算机工程上的研究,更多的是对大脑的研究。所以我觉得他们的目标最后不一定能实现。”

尼科莱利斯现在是美国杜克大学医学院神经生物学教授,同时也是法国科学院院士、巴西科学院院士、《脑机穿越》(Beyond Boundries)的作者。2004年,他被美国科普杂志《科学美国人》评为全球最具影响力的20位科学家之一,其研究被《麻省理工科技评论》评为10大最具突破性的科技创新之一。

2014年,巴西世界杯的开幕式上,14岁的巴西高位截瘫少年身披“机械战甲”,开出了这一全球盛宴的第一脚球。而这套战甲的设计者就是尼科莱利斯。

用“机械战甲”帮助病人恢复身体机能

脑机接口系统,指的是运用遍布脑部的电极传感器来接收大脑发出的神经信号,并试图驱动外在机械去完成某个动作。这样一来,可以让原本需要神经传导的大脑信号通过另一种方式传递出来——转变成语言、文字,更可以转变成控制外接设备运动的信号。而该接口可以实现大脑与相关设备迅速、高效地连接,无论距离远近,也无论这些机械的大小,即使像航空飞船一样大,也能运动自如。简单地理解,就是可以做到“隔空取物”。

脑机穿越

尼科莱利斯写的《脑机接口》

人类第一次成功的脑机接口实验诞生于1963年。英国神经生理学家格雷·沃特(W. Gray Walter)发现了关联性负变效应(CNV),即在一个人意识到他即将要采取的行动前半秒钟,大脑会出现一个闹点活动的消极巅峰。他的实验是为癫痫病人治疗,在脑内确定的病灶处,他给病人安装了电极。在治疗过程中,当病人们在欣赏幻灯片时,他偷偷把脑电电极连接到“电位转换器”上,把病人大脑运动皮层的场电位信号转换成了幻灯片的切换信号。结果发现,病人每次打算换片时,还没有按动控制按钮,幻灯片就自己换片了。这样的成功给了后人更多

尼科莱利斯 正式开始研究脑机接口是在1984年,当时他撰写了有关肌肉控制中枢神经连接的博士论文。2002年,他产生了研制脑控外骨骼的想法。

尼科莱利斯表示,他的这一系列研究始于一只猴子。尼科莱利斯成功地让一只猴子学会通过脑机接口去控制一只虚拟手臂,并做出正确的选择从而获得果汁奖励。随后他的研究组还通过训练猴子用无线脑机接口来遥控轮椅,让猴子在房间中随意移动,去摘去随机在房间中出现的水果。

猴子成功实验后,尼科莱利斯和他的团队意识到这样的实验可能会帮助到身体有残疾的病人,让他们利用外部机械设备来恢复身体机能,甚至还能加强他们的身体机能。

尼科莱利斯表示,在他巴西的研究室里,目前有16个位病人和他们一起共同研究脑机接口系统。其中有位病人是头部以下瘫痪,无法感知头部以下的所有身体部位。在尼科莱利斯的团队帮助下,这位病人接受了脑机接口的研究实验,经过6个月的实验和练习,目前他恢复了自己胸部的感知,并对胸部以下的刺激有所反应。

巴西世界杯上的开球少年则是另外一个成功的案例。尼科莱利斯团队为其研发了一套“机械战甲”,也可以被称为“外骨骼”(exoskeleton)的机械设备。

这套外骨骼系统的运行原理是,先由瘫痪少年的大脑发出行动信号,经由无线传输到背包内一台笔记本大小的计算装置中,这台计算机将大脑信号转换成数字化的行动指令,让外骨骼先稳住少年的身体,然后诱导机械腿在草坪上进行前后运动。当少年发现脚和足球接近时,想象着用脚去踢它,瞬间脑信号就会命令外骨骼上的机械腿将球踢出。并且这个机器里有一定的压力传感功能,当他的脚踩在地上的时候就会有一定的压力信号传出,病人就能感觉到草坪的存在。

脑机接口不是简单的“开脑洞”

脑机接口在瘫痪病人身上的成功也让许多商业公司看到了这项技术的发展潜力。实际上,除了马斯克投资的Neuralink外,还有NeuroSky、BrianCo等初创公司也在做相应的产品。

运行原理

脑机接口的运行原理

除了商业公司,一些政府部门对这项技术非常感兴趣,甚至还想过用在军事上,例如美国国防高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency,简称DARPA)。

2016年,DARPA就展示了通过脑机接口用神经控制机械臂,它允许个人通过一个连接到机器人手臂的神经接口系统来直接让大脑体验到触觉。今年7月, DARPA还宣布会投资6500万美元,开始“神经工程系统设计计划”(NESD),目标是制造能够连接100万个神经元的高保真度大脑植入芯片。

不过,在尼科莱利斯看来,这样的商业投入是不理智的。“我们现在对大脑的了解还十分有限,技术也不是非常成熟。如果商业公司就以这样的技术作为基础来投资,我觉得是不理性的。这种只看短期的投入,我觉得是错误的。”尼科莱利斯告诉记者。

开脑洞

尼克莱斯利坚持这项技术还需要在实验室里多研究的原因有两点。

一是,脑机接口技术是一门复杂的交叉学科,无论是在工程技术还是科学原理上都需要花费大量的金钱和科研资源。商业公司往往只注重工程技术上的研发,却对大脑的运行原理一无所知。现在,科学研究对大脑的工作机制,特别是信息编码的规律知之甚少。但即便科学家们能搞清楚这些规律,他们仍需要生物医学工程的方法来将复杂的神经系统复制、转移和保存下来。

二是,脑机接口目前有两种方式进行研究,第一种是侵入式,这种方法需要在人的脑部做手术,植入芯片。虽然植入芯片会让机器的链接更精准,但手术带来的危险也不容小觑,成本也很高。根据之前的实验统计,2-3个月后,植入电极会因为神经胶质细胞的包裹而逐渐失效,无法继续记录神经细胞的放电活动。长一点可以坚持2-3年,但信号质量逐渐下降,脑机接口系统的工作性能也会随之下降。第二种是非浸入式,在这种方式下,人的大脑不需要做手术,但需要套上一个充满电极的帽子,通过这顶帽子与机器相连。这种方式下,虽然人不需要做手术,但对机器的精度和速度控制就会相对薄弱。

“我觉得在技术还不是相对成熟的时候,急着赚钱是不对的。另外,我还想说的是,我也反对将这样的技术用到军事领域。如果未来有人把这项技术用在军事上,我会是第一个反对它的人。”尼科莱利斯说。

原文链接:http://www.eeboard.com/news/mask-5/

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