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《流浪地球2》的現(xiàn)實(shí)倒影(三):從腦機(jī)接口到數(shù)字永生

腦極體 ? 來源:腦極體 ? 作者:腦極體 ? 2023-02-11 18:51 ? 次閱讀

是人,就會(huì)死。

這個(gè)事實(shí)聽起來或許很悲哀,但電影《流浪地球2》在一開始,就給出了另一種可能性——瘋狂科學(xué)家進(jìn)行數(shù)字生命實(shí)驗(yàn),通過連接大腦的電極片,將思維意識(shí)上傳到計(jì)算機(jī),從而讓人永生。

電影開頭的這位印度裔科學(xué)家,看起來精神不太穩(wěn)定的樣子,但他這個(gè)想法,以數(shù)字化的形式把人留在世界上,還真挺務(wù)實(shí)的。

一來,數(shù)字化破除了肉身的天然限制——細(xì)胞會(huì)衰老,臟器要衰竭。數(shù)字永生無疑是更靠譜的永生方式。

二來,思維上傳,也被稱為全腦仿真(WBE,Whole Brain Emulation),將一個(gè)人的思想、個(gè)性、情緒、記憶都映射到其他載體上,比如計(jì)算機(jī)、機(jī)器人甚至克隆體上,是科幻作品中反復(fù)出現(xiàn)的題材,而且是一個(gè)令人信服的概念。

數(shù)字永生,聽起來很玄幻,是連電信詐騙老頭老太太都不屑于使用的招數(shù),但技術(shù)可能比我們想象的更近。

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對(duì)于數(shù)字永生,原著作者劉慈欣在近期的一場(chǎng)訪談中提到:數(shù)字永生需要信息技術(shù)和腦科學(xué)的共同進(jìn)步,其中信息技術(shù)進(jìn)展很快而腦科學(xué)進(jìn)展較慢,如果腦子里的信息取不出來,就不可能實(shí)現(xiàn)永生。

這樣看來,數(shù)字永生是否能成真,關(guān)鍵證據(jù)是腦科學(xué)的進(jìn)展。

進(jìn)一步拆分這個(gè)問題,數(shù)字永生有兩種形式:單向和雙向,進(jìn)程也各不相同。

雙向永生,指的是數(shù)字化身還可以和人進(jìn)行互動(dòng)和回應(yīng),就像《流浪地球2》中,圖丫丫的思維片段被轉(zhuǎn)移到數(shù)字生命卡上,在強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)加持下,可以與外界正在發(fā)生的人和事進(jìn)行互動(dòng)。

單向永生,指的是思維上傳到非生物媒介上,比如芯片、計(jì)算機(jī),以被動(dòng)的“只讀”形式存在。

不難看出,雙向永生需要完成思維復(fù)制、思維上傳、思維保存、思維轉(zhuǎn)移等一整個(gè)大腦模擬過程,任一環(huán)節(jié)掉鏈子,都可能打斷數(shù)字化身的讀檔條,導(dǎo)致永生失敗。所以,圖丫丫那樣的雙向交互式數(shù)字生命,距離現(xiàn)實(shí)確實(shí)有些遙遠(yuǎn)。

而如果我們將目光放到單向永生,會(huì)發(fā)現(xiàn)腦機(jī)接口這一技術(shù)的最新趨勢(shì),正在讓思維上傳走進(jìn)現(xiàn)實(shí)世界,成為揭開永生奧秘的階梯。

攀登永生天梯的第一步:給大腦放一個(gè)“信號(hào)塔”

愛好科幻或關(guān)注科技新聞的讀者,可能早就聽過“腦機(jī)接口”這個(gè)名字。埃隆·馬斯克的腦機(jī)接口公司Neuralink,可能是這個(gè)領(lǐng)域最火的公司。就在剛剛過去的2022年底,馬斯克在發(fā)布會(huì)上展示了猴子用腦機(jī)接口控制光標(biāo)打字的場(chǎng)景。

而神經(jīng)科學(xué)研究也已經(jīng)證明,電極和納米傳感器可以記錄神經(jīng)元,并創(chuàng)建大腦的完整地圖。

總而言之,通過BCI芯片獲取大腦信號(hào),正是思維上傳的第一步,這在理論上是可行的。

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(腦機(jī)接口(BCI)的實(shí)現(xiàn)方式)

BCI腦機(jī)接口芯片,就相當(dāng)于在大腦里放入一個(gè)“信號(hào)塔”,如同手機(jī)基站一樣,只不過接收的信號(hào)是大腦神經(jīng)元發(fā)送的電信號(hào)。

也可以通過非侵入式進(jìn)行,比如將傳感器和電極片直接放置在頭部,可以輕松地放置和移除。但就像手機(jī)信號(hào)一樣,基站離手機(jī)越近,信號(hào)就越強(qiáng),非侵入式BCI會(huì)被頭骨阻擋,獲得的電信號(hào)是模糊且不精確的。大腦發(fā)出的信號(hào),光標(biāo)、機(jī)械手臂等捕捉不到,自然無法控制自如。

當(dāng)然,馬斯克Neuralink的理念“在人腦和人工智能之間實(shí)現(xiàn)共生(symbiosis)”,還太過超前。腦機(jī)接口的下一步,可能是讓一部分人先“腦控”起來。

攀登永生天梯的第二步:讓一部分人先學(xué)會(huì)“腦控”

其實(shí)腦機(jī)接口最早的研究角度是軍事。加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)在1970年就開始研究BCI,由美國國家科學(xué)基金會(huì)資助,隨后拿到了國防高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)的合同。靠腦控來遙控直升機(jī)、解析密碼之類的操作,屬于大氣層的高端局,離普通人的生活很遙遠(yuǎn),這些“科技軍事鬼故事”,咱們就不過多展開了。

目前來看,普通人能夠從腦機(jī)接口中很快受益的,主要是兩類:

第一類人——患者。

我們知道,一些疾病會(huì)導(dǎo)致某些神經(jīng)遭到破壞徹底失能,從而阻礙了很多正常生活功能,比如神經(jīng)受損導(dǎo)致的癱瘓,患者手臂或腿不能活動(dòng);阿茲海默癥、癲癇等疾病,手部神經(jīng)末梢無法控制,劇烈抖動(dòng)而生活無法自理。這些情況,給患者及其家屬帶來了無盡的痛苦與折磨,腦機(jī)接口作為一種先進(jìn)的神經(jīng)通信形式,可以幫助患者恢復(fù)部分功能,比如腦控輪椅、 腦控機(jī)械手臂、腦控鍵盤等。

近年來,腦機(jī)接口的醫(yī)療應(yīng)用,也開始出現(xiàn)一些新的變化:從低效到高效。

以往我們認(rèn)為,患者使用BCI來控制復(fù)雜機(jī)械是非常消耗體力的,而且效率很慢,不過技術(shù)的準(zhǔn)確度、精度、計(jì)算速度都在提升,腦控已經(jīng)不再是一件獵奇新聞了。

2017年,彼得·斯科特確診漸凍癥,不得不進(jìn)行全喉頭切除手術(shù),再無法發(fā)出自己的聲音。所以在手術(shù)前,他特地錄制了15個(gè)小時(shí)的音頻語料,并用AI進(jìn)行訓(xùn)練學(xué)習(xí),手術(shù)之后,通過腦機(jī)接口來采集腦電波,AI學(xué)習(xí)他的表述習(xí)慣,通過上下文感知來預(yù)測(cè)下一個(gè)詞會(huì)輸入什么,然后用合成語音講出來,大大提高輸出效率,減輕了患者的體力負(fù)擔(dān)。

從侵入式到非侵入式。腦控在專業(yè)醫(yī)療的應(yīng)用,長期以來都是通過侵入式BCI來實(shí)現(xiàn)的。不過,近年來,非侵入式BCI也開始在醫(yī)療場(chǎng)景下表現(xiàn)出一定的效果,這對(duì)于更多患者生活的改善會(huì)有很大的幫助,畢竟侵入式手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和費(fèi)用都更高。

2022年發(fā)表在《iScience》雜志上的一項(xiàng)新研究顯示,幾名四肢癱瘓的患者成功操作一種腦控輪椅,通過了一個(gè)充滿障礙的房間。這是首次通過非侵入式BCI實(shí)現(xiàn)腦控輪椅的案例。

另一類人——極客。

非侵入式腦機(jī)接口采集信號(hào)是比較粗糙的,無法進(jìn)行精確的操作。作為可穿戴設(shè)備,進(jìn)行簡單的交互和娛樂,倒是可以勝任的。腦控游戲、腦控元宇宙這些新鮮事物,未來主義者或極客們扮演著率先吃螃蟹的角色。

韓國的Looxid Labs,就在VR眼鏡中潛入了腦電波傳感器,用來收集用戶的情緒數(shù)據(jù),以確定用戶在觀看廣告時(shí)的情緒狀態(tài),從而支持更好的廣告投放策略。

Neurable公司則開發(fā)了世界上第一款腦控VR游戲,玩家坐在電腦前戴著腦電圖耳機(jī),就能遙控駕駛汽車。2021年,這家公司又推出了Enten 耳機(jī),用智能技術(shù)檢測(cè)注意力,幫助用戶培養(yǎng)專注的習(xí)慣。聽起來似乎很適合用在學(xué)生教育場(chǎng)景上。

NextMind公司則在CES 2020上推出了一款可以記錄大腦電活動(dòng)的可穿戴設(shè)備NextMind Dev Kit,是非侵入性眼動(dòng)追蹤軟件的升級(jí)版,這家公司也在2022年被Snap收購。

中國也有達(dá)摩院、天橋研究院、科大訊飛、漢王科技等一批先行者,圍繞腦機(jī)接口和人工智能等領(lǐng)域就開展研究。

正如霍金生前所說,通信的未來是腦機(jī)接口,它可以利用新技術(shù)革命的各種工具,來改善人類的生活。

腦機(jī)接口的潛力,或許不是遙遠(yuǎn)的永生,而是充當(dāng)人腦與智能手機(jī)、耳機(jī)、VR等外部設(shè)備之間的橋梁,讓一部分人重新聽到風(fēng)的聲音、發(fā)一條微博、給自己倒一杯水。

這或許是一個(gè)隱喻,唯有重視人們?cè)诖藭r(shí)此刻的幸福與舒適,才可能最終推開永生之門。就像劉慈欣曾說的:給歲月以文明,而不是給文明以歲月。

攀登永生天梯的第三步:讓腦機(jī)接口更好用一點(diǎn)

那么,科技行業(yè)能夠做些什么,讓腦機(jī)接口在當(dāng)下更好地服務(wù)于人呢?

目前來看,有三個(gè)方向是值得期待的:

1.材料進(jìn)化。

以前,侵入式腦機(jī)接口采用剛性器件,比如金屬探針,BCI芯片體積較大,這些都可能給精密的腦組織帶來損傷,大部分人敬而遠(yuǎn)之。

2015年,麻省理工學(xué)院的研究小組在用電極測(cè)量大腦多巴胺水平時(shí),該電極只維持了一天的工作,并且由于體積太大,大腦產(chǎn)生了瘢痕組織。

不過,現(xiàn)在侵入式BCI開始使用柔性材料、薄膜器件等新技術(shù),制造方法不斷進(jìn)步,生物相容性極大提高,體積縮小,耐用性和可拉伸性也有了顯著進(jìn)展。讓侵入式BCI降低創(chuàng)傷,在體內(nèi)更加穩(wěn)定,甚至實(shí)現(xiàn)非侵入性神經(jīng)調(diào)控。

比如加州大學(xué)伯克利分校的一個(gè)研究小組,就制造出了一粒沙子大小的植入式傳感器,稱為“神經(jīng)塵埃”,這項(xiàng)技術(shù)也被馬斯克的Neuralink吸收。

麻省理工學(xué)院新開發(fā)出的10微米的探針傳感器,在每只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的大腦中進(jìn)行了393天的可靠性測(cè)試,期間一直沒有中斷工作,也沒有發(fā)現(xiàn)大腦瘢痕組織的產(chǎn)生。

這些突破,意味著侵入式BCI正在變得越來越安全。

2.AI增強(qiáng)。

很長一段時(shí)間來,BCI研究處于“progress today, backlash tomorrow.”(今天進(jìn)步,明天反彈)的波折之中。2016年以深度學(xué)習(xí)為核心的AI走紅,在腦機(jī)接口領(lǐng)域不斷滲透,人工智能算法和算力可以幫助BCI系統(tǒng)提高性能,基于AI增強(qiáng)的下一代腦機(jī)接口越來越受到關(guān)注。

比如,采用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(DNN)從大腦信號(hào)中提取特征并解碼大腦狀態(tài),從而精確評(píng)估人的心理和認(rèn)知。人的意識(shí)活動(dòng)信號(hào)是高維、復(fù)雜的,通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)建基于腦電圖(EEG)的情緒識(shí)別轉(zhuǎn)移模型,對(duì)心理活動(dòng)進(jìn)行洞察。

另外,人的心理活動(dòng)會(huì)反映在多種維度的數(shù)據(jù)上,比如皮膚反應(yīng)、面部表情、眼球運(yùn)動(dòng)、體溫變化等,這些不同維度的龐大數(shù)據(jù)要進(jìn)行分類、處理、綜合分析,是一件非常龐大的工作,有了AI的加入,處理多模態(tài)數(shù)據(jù)將變得更高效,這也是目前BCI領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。

AI驅(qū)動(dòng)科學(xué)研究范式的轉(zhuǎn)換,也將給腦機(jī)接口這項(xiàng)高精尖技術(shù)帶來了顛覆性的變化。

3.商業(yè)產(chǎn)品加速創(chuàng)新。

以前,普遍認(rèn)為侵入式BCI投資回報(bào)比不高,受試者承擔(dān)了腦部植入手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn),但科學(xué)家對(duì)大腦百億個(gè)神經(jīng)元的復(fù)雜運(yùn)作機(jī)制了解十分有限,腦機(jī)接口并不能極大地改善受試者的生活質(zhì)量,大多存在于實(shí)驗(yàn)室或臨床試驗(yàn)中。

但隨著技術(shù)的逐步發(fā)展,腦機(jī)接口展現(xiàn)出了極強(qiáng)的技術(shù)實(shí)用性,人們對(duì)于“腦機(jī)接口”這個(gè)概念的認(rèn)知也更加成熟和理性,比如人工耳蝸就是一種幫失聰者找回聽覺的腦機(jī)接口,目前已經(jīng)深入人心,應(yīng)用很廣泛了。

麥肯錫《 The BioRevolution Report 》預(yù)計(jì),未來10到20年,全球腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)將產(chǎn)生700億至2000億美元的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。可以預(yù)計(jì),無論是醫(yī)療應(yīng)用還是日常可穿戴設(shè)備,會(huì)有更多機(jī)構(gòu)加入到BCI領(lǐng)域中來,加速產(chǎn)品創(chuàng)新優(yōu)化迭代,腦機(jī)接口產(chǎn)品會(huì)越來越多、越來越好用、普惠。

或許不遠(yuǎn)的將來,未來患者用大腦信號(hào)控制機(jī)械手臂,自己吃飯穿衣,與外界自如交流,也會(huì)像人工耳蝸一樣普及,不再是少數(shù)人的特權(quán)。

奇點(diǎn)大學(xué)創(chuàng)始人雷·庫茲韋爾(Ray Kurzweil)曾經(jīng)在《夢(mèng)幻之旅:活得足夠長才能永遠(yuǎn)活下去》中,給出了大多數(shù)人能做的通向數(shù)字永生的辦法——你要生活得好,盡可能限制衰老和疾病的影響。

只要活得夠久,或許我們真能等到數(shù)字永生成為現(xiàn)實(shí)的那一天。

永生天梯之上的未知領(lǐng)域

說了這么多現(xiàn)實(shí)中的事情,腦機(jī)接口的前景好像十分光明、一片坦途。

不過,科技行業(yè)從來都不只是技術(shù)本身。關(guān)于腦機(jī)接口的倫理道德挑戰(zhàn),支撐普遍商用的產(chǎn)業(yè)鏈體系,成熟的商業(yè)模式等,還需要漫長的反復(fù)、探索、博弈。

不得不說,數(shù)字永生這一設(shè)想,提出了很多值得認(rèn)真考慮的問題。植入某些設(shè)備之后,人能多大程度地保有自己?

技術(shù)延緩了衰老甚至死亡,會(huì)不會(huì)加劇社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和階級(jí)差異?

一個(gè)社會(huì)既有活生生的人類,又有永生的數(shù)字生命,它將如何運(yùn)作?

劉慈欣曾在《時(shí)間移民》中暢想了這樣的場(chǎng)景,1000年之后,人類社會(huì)進(jìn)入“無形時(shí)代”,有身體的真人生活在有形世界,但很大一部分人選擇了數(shù)字永生,連機(jī)器的身體也不要了,就生活在量子芯片里,活成了一些量子脈沖。

在數(shù)字世界里,人們可以真正隨心所欲,創(chuàng)造想要的一切,比神更有力量。《流浪地球2》中,圖丫丫與圖恒宇獲得了永恒的生命,永遠(yuǎn)幸福地生活在一起,這個(gè)結(jié)局也安慰到了很多觀眾。

總之,和充滿煩惱的現(xiàn)實(shí)世界相比,無形世界如同毒品一樣有誘惑力。這究竟是全人類的天堂還是末日?這就是哲學(xué)家的領(lǐng)域了。

當(dāng)然,如果我們永遠(yuǎn)無法解決腦機(jī)接口乃至數(shù)字永生的一系列技術(shù)挑戰(zhàn),所有問題都是沒有意義的。至少在技術(shù)領(lǐng)域,永生的大幕已經(jīng)掀開了一角。

審核編輯黃宇

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    機(jī)接口是一種新穎的交叉技術(shù),能夠在大腦與外部設(shè)備間創(chuàng)建信息通道,實(shí)現(xiàn)他們的直接信息交換。其過程為記錄顱內(nèi)或外的大腦神經(jīng)活動(dòng),使用機(jī)器學(xué)習(xí)模型破譯神經(jīng)活動(dòng)中的信息如主觀意圖,然后以之
    的頭像 發(fā)表于 02-18 14:20 ?683次閱讀

    馬斯克:人類首次接受機(jī)接口芯片植入,植入者恢復(fù)良好

    1月30日消息,Neuralink創(chuàng)始人埃隆·馬斯克在社交媒體平臺(tái)X上宣布,人類首次接受機(jī)接口(Neuralink)芯片植入,植入者恢復(fù)良好。 1月29日,首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院趙國光教授團(tuán)隊(duì)
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    馬斯克:人類首次接受<b class='flag-5'>腦</b><b class='flag-5'>機(jī)</b><b class='flag-5'>接口</b>芯片植入,植入者恢復(fù)良好

    光纖在植入式機(jī)接口中的應(yīng)用

    光纖在植入式機(jī)接口中的應(yīng)用? 光纖技術(shù)作為一種傳輸信息的重要媒介,已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。而在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中,光纖技術(shù)也逐漸發(fā)展出了許多新的應(yīng)用,其中之一就是在植入式
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    機(jī)接口案例:如何用超聲波技術(shù)實(shí)現(xiàn)無創(chuàng)“讀

    這一研究發(fā)現(xiàn)為確認(rèn)超聲機(jī)接口技術(shù)的可行性,以及新型微創(chuàng)(硬膜外)機(jī)接口技術(shù)發(fā)展提供重要指引依
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    <b class='flag-5'>腦</b><b class='flag-5'>機(jī)</b><b class='flag-5'>接口</b>案例:如何用超聲波技術(shù)實(shí)現(xiàn)無創(chuàng)“讀<b class='flag-5'>腦</b>”
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