反思脑机接口手艺：机械真的能控制我们的大脑吗？

凶猛的公牛在袭击的途中锁定了双腿。它将双蹄扎进地下，在与之格斗的人类参赛选手被刺伤之前停了下来。

    　　这小我私人类参赛选手不是作业斗牛士，而是一名西班牙神经科学家，叫做 José Manuel Rodriguez Delgado。1963年，他在一次危险的公共流动中展现了怎么经由无线电操控大脑植入来阻止动物的暴力行为。

    　　Delgado按下了手持无线电发射器上的一个开关，使植入公牛大脑中的电极通电。Delgado以为，遥控大脑植入能够按捺动物的越轨行为，实现所谓的“精神文明社会”。　　

    　　毫无疑问，这种经由大脑植入与无线电操控人脑的想象引起了群众对脑机接口手艺的恐惧，继而使得这一钻研局限受到了限制。但现在，社会最先盛行运用更先进的手艺，譬喻激光束、超声波、电磁脉冲、轻度的相同电和直流影戏响等等。这些手艺不只能够获取与操作大脑的电流动，而且比Delgado刺入大脑的针状电极要庞大得多。

    　　特斯拉的首创人马斯克与Facebook的CEO扎克伯克是这个钻研局限的引领者，他们在脑机接口手艺的开发上投入了上百万美元。在2019年11月的一次演讲上，马斯克曾解释，他想为人脑供应一个“超级智能层”（superintelligence layer），以维护人类免受人工智能的危险。　　

　　此外，据Wired报道，扎克伯格也曾解释过，他期望用过用户能够经由意念在互联网上传他们的头脑和情绪，而不必打字。但在这些讨论中，事实和虚构很容易被模糊化。譬喻，这些手艺现实上是怎么作业的？它们的功用又是什么？

    　　在1964年，Delgado的手艺就已经能够在人脑中引发一系列令人惊讶的操控。他只需在癫痫患者的大脑中植入电极、给电极通电，就能够轻松平息患者在癫痫发作时的脑风暴，或迅速按捺精神疾病。但一起，他又能够指令一小我私人的四肢移动，操控动物的发情，或使人们陷入深深的自杀式绝望中。因而，咱们不难预测人们会对此项手艺感应主要。

    　　甚至是广受尊重的神经科学家也宣布了警报。2017年，《Nature》上刊登了一篇社论“Four ethical priorities for neurotechnologies and AI”，开篇就提到了电视剧《黑镜》中描绘的场景：经由大脑操控手艺，瘫痪的男子大脑被植入物体，使他能够操控假肢。由于这个男子感应沮丧，他用钢铁般的爪子攻击了助手，瞬间失掉操控。

    　　这种科学怪人的场景很荒唐。放置在运动皮层中以激活假肢运动的电极是没有情绪的。而且，不管你在这些耸人听闻的文章中读到了什么，神经科学家到现在为止还无法领会怎么经由神经回路中的神经感动来编码头脑、情绪和目的——在大脑攻击中，生物学的故障远远大于手艺挑战。

    　　现在的脑机接口装备是经由剖析数据来运转，与亚马逊展望用户下一步想要读的书的方式险些是相同。核算机经由大脑植入物或可移动电极帽监控电流动流，学习识别人类在举行目的肢体运动时相同形式的改动。

    　　例如，当人们移动肢体，或甚至是思量移动肢体时，大脑皮层涌动的继续的电流动振荡（即脑电波）就会突然被按捺。这种征象反映了成千上万个神经元之间的相同突然发生了改动，就像一个服务员突然掉了一个玻璃杯、在餐厅引起的喧嚣声相同：您不知道每个门客之间的对话，但他们整体宣布的嘘声是一个明晰的信号。科学家能够行使大脑皮层中的电力中止来触发核算机，然后激活假肢中的电机，或使得人们在核算机屏幕上单击虚拟鼠标。

    　　可是，即便有可能进入带有微电极的单个神经元，神经科学家也无法像处置许多核算机代码相同对神经元发电举行解码。他们必须运用机械学习来识别与行为反映相关的神经元电流动形式。这类脑机接口手艺经由关联性举行操作，就像咱们经由聆听发念头的声音来压下汽车离合器的方式相同。

    　　就像赛车手能够精准地换档相同，这种人机界面的相关方式十分有用。一些假肢装备使大脑的电流动与感受运动功用相匹配，就能够改悦耳们的生涯，使瘫痪或有其他神经功用损失的人康复某些损失的功用和自力性。

    　　事实上，在脑机接口装备中，另有许多奇异的手艺在作业，譬喻大脑，就能起到伟大的效果。经由耐久的重复实验，大脑在看到预期的反映时就会以某种方式获得夸奖。随着时间的流逝，大脑逐渐学会了天生核算性能识别的电信号。一切这一切都是发生在有熟悉的情形下，神经科学家并不知道大脑是怎么做到的。以是，这与耸人听闻的大脑操控实在相差甚远。

    　　可是，为了争辩，咱们无妨想象咱们简直领会怎么在神经元引发形式中编码信息。然后，以真实的《黑镜》方式，譬喻经由大脑植入来插入外来头脑。在神经科学家Timothy Buschman（他正钻研大脑纪录与影响）看来，咱们仍然需求战胜许多难题。他在普林斯顿大学的实验室中见告笔者：“我知道要瞄准哪个大脑区域，但我不知道要瞄准哪个神经元。即便我能够针对每小我私人运用相同的神经元，该神经元在差异人的大脑中的效果也会有所差异。”

　　不管马斯克给工业界带来了若干开展脑机接口手艺的动力，Buschman从数学的视点明确注释了：生物学才是真实的瓶颈，而不是手艺。即便咱们经由将一个神经元分为“开”或“关”来简化神经编码，在只有300个神经元的网络中，咱们仍然有2的300次方种可能的状态——比已知天下中的一切原子都多。Buschman说：“这些状态的数目是无以计量的。”

　　用一分钟思索一下：人类的大脑约莫有850亿个神经元。

    　　那么，扎克伯格的用户上传想法和情绪的想象又应该怎么评价呢？事实，从大脑中读守信息似乎比将信息下载到大脑更可行。

    　　卡内基梅隆大学的教授Marcel Just和同事现在正在运用功用磁共振成像（fMRI）来展现一小我私人的私人想法，期望领会大脑怎么处置、存储和回忆信息。他们能够知道一小我私人正在想什么数字、处于哪种心情，或是否有自杀的念头。这种大脑-机械的头脑主义是经由要求人们在fMRI机械中不停重复地具有特定的头脑或认知经向来作业的。由于认知和情绪谢活了大脑中的特定网络集，因而机械学习能够确定哪些大脑流动形式与特定的头脑或情绪相关。值得注重的是，不管这小我私人的母语是哪种言语，展现私人头脑的大脑流动形式都是配合的。

    　　这项钻研得出的一项令人惊讶的发现是：大脑不是以咱们想象的方式去存储信息，像离散项被有逻辑地归类到数据库中相同。在大脑中，信息被编码为集成的看法，包罗了与一个item相关的一切感受、情绪、相关履历与主要性。从逻辑上讲，“意大利面”和“苹果”都是食物，但每小我私人都有差其余感受，所激活的大脑区域也都不相同。这就注释了Just能够运用十分缓慢的fMRI方式，花几分钟获取大脑图画，然后确定一小我私人正在读什么语句。大脑不会像谷歌翻译软件那样逐字地解码和存储书面信息，而是会完整地编码整个语句的意义。

    　　这种手艺的头脑阅览似乎令人恐惧。Just说：“没有什么比头脑更私密的了。”可是，这种忧虑现实上是没有依据的。与用于操作假体的脑机接口手艺相似，这种头脑阅览需求介入者的鼎力配合和全力。Just的同事Vladimir Cherkassky注释，人们能够轻松地打败脑机接口手艺。“咱们需求介入者想一个苹果想 6 次。以是，要打败意念操控手艺，他们要做的只是第一次想一个红苹果，第2次想一个绿苹果，或是Macintosh核算机，那咱们就玩完了。”

　　谈论家经常提到脑机接口手艺I的人品问题，譬喻没有隐私、身份、智能体和赞成。他们忧虑手艺会滥用，然后前进显示才气或损坏自由意志，还忧虑社会内部的个体差异会削减部门人获得手艺的时机。简直，与一切手艺相同，图谋不轨的人可能会用它来形成有意危险。这些都是好的看法，并随着手艺的前进加倍值得思量。但值得记着的是：咱们已经面临并接受了其他生物医学前进所可能带来的担忧，例如DNA测序、麻醉和神经外科。

    　　对我来说，未来脑机接口手艺可能带来的危害会被其长地方抵消。现在，用化学药品或手术来医治神经和心理疾病的方式所起到的效果仍十分有限。使用电力与大脑举行准确交互，以及经由监视大脑的电流动来诊断疾病，带来了十分乐观的远景。当瘫痪男子Nathan Copeland用一只由植入其运动皮层的电极操控的机械手臂握住奥巴马总统的手时，他还经由假肢手指中的传感器影响了感受皮层中的电极，然后感受到握手的抓力。此外，脑机接口手艺还能够康复视力和听力，天生合成语音，并协助医治强迫症、瘾症和帕金森氏症等疾病。　　

    　　对咱们所不领会的事物感应恐惧是正常的。对于咱们大多数人来说，对意念操控的恐惧是笼统的，但瘫痪男子Copeland正面了让科学家掀开他的头骨、并在他的大脑中植入电极的现实。当我在2018年遇到他时，Copeland的大脑植入物已被移除，由于电极的运用寿命有限。他说：“转头来看，若是被准许，我能够让他们在我的大脑中无数次植入电极。”

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