AI芯天下丨潘多拉魔盒已開,腦機接口可能讓人類變得更強

2020-12-22 Ai芯天下

前言:

隨著科技發展以及醫療需求的增加,腦機接口成為極具潛力的新興科技領域。隨著腦機接口技術的不斷突破,意念控制與大腦讀寫將在不久的將來成為平常,對於殘疾人群體而言,意念控制技術的假肢出現,將讓這個世界更美好。

建立直接通路的意義重大

腦機接口(Brain-computerInterface):通過傳感器提取頭皮上、大腦皮層上電場或磁場等信號、參數,進而進行數據提取、分類和分析,最終控制體外設備對人體周邊環境進行增強或改善的人機互動裝置。

腦機接口的重要性在於,其可在人或動物腦(或者腦細胞的培養物)與外部設備間建立起直接通路。

一方面,腦機設備可以將大腦信號轉化為機器可識別的信號,實現對機器的有效控制;另一方面也可以接收來自機器的反饋,從外部實現對大腦的幹預。

這與腦科學的進步密切相關

大腦屬於中樞神經系統,其包含了大約870億個神經元,大腦時時刻刻接受來自視神經、聽覺神經以及周圍神經系統傳送過來的信號。

大腦將這些信號進行解析,並產生感覺,進而對外在環境做出反應形成運動信號,運動信號再通過脊髓傳達到周圍神經系統,進而控制肌肉控制人的身體,做出複雜/高級運動行為。

當腦神經開始處理信息時,就會產生相應的電磁信號。當神經元傳達信號時,神經元內外的帶電離子流動形成電流,電流到達突觸後激發化學反應繼續傳遞信號給下一個神經元。

當一定數量的神經元像集成電路一樣一起工作時,就可以產生能被宏觀的電極所探測到的電磁信號。而電磁型號的變化,則反映出當前皮層區域的活躍程度。

這些信號經過放大,編譯變成了包含信息的信號。這樣研究人員就可以進行數據分析,用算法推測出大腦想表達的東西。

腦機接口具有五步金字塔功能

①修復殘障生理功能:腦機接口技術能夠將殘障人士的心理意念轉化為行為,通過心念操作智能機器,機器代替人的功能,實現殘障功能修復。

②讓人類永遠年輕充沛:腦機接口技術將改善大腦的運營,讓人總是處於精神和精力充沛的狀態,就像剛剛睡醒了一樣,做事能力和效率都是最好的狀態;像腦電圖機器接口能夠改善提升學習能力2-3倍。

③增強人類知識學習能力和科技創造能力:腦機知識強化,可以快速將海量知識強化輸入給人腦晶片,晶片對人腦進行知識訓練,使人類達到快速學習的理想模式;可以通過腦機接口技術,將人的意識、知識和文化等反向輸入給計算機,通過計算機進行複製和升級,實現人的意識永生存在。

④無語言溝通:腦機接口實現了人與人、人與機器、人與宇宙一切意識存在的直接溝通,不需要經過語言這種模糊性、概念性的媒介幫助。

⑤控制和管理AI新物種:腦機接口技術使人類具有了同一切AI智能物種打交道的意識交流工具,人類可以同AI新物種交流溝通,共同探索和平相處的方式方法,不至於產生嚴重的後果。

Neuralink映射馬斯克的規劃

埃隆·馬斯克旗下腦機接口初創公司Neuralink研究已取得很大進展,其非侵入性設備有望今年就在人體身上進行測試,其稱「腦機接口為恢復感覺和運動功能以及治療神經疾病提供了希望」。

馬斯克的終極目標是將人腦下載到電腦中,實現腦機融合,開啟「超人認知」的全新時代。

該公司的科學家已經開發出了3000條在柔性線上的電極,這些柔性線直徑3在4-6μm,使用雷射在人的頭骨上鑽孔,以將柔性電極引入大腦。目前電極可以植入老鼠的大腦中。

Neuralink或在一年內完成人類大腦植入,原則上可以修復任何大腦問題,包括提升視力、恢復肢體功能、治療老年痴呆症等。

Neuralink創建了「一種神經外科手術機器人」,該機器人能夠以每分鐘192個電極的速度將其自定義線程植入大腦,並開發了一種低功耗晶片來實時處理信號。

8個月過去了,馬斯克再次出現在大眾的眼前,宣布了更多的細節,該晶片有可能被用於恢復視力、聽力和肢體運動,此外還可以治療精神疾病,未來該設備將直接植入顱骨,通過電極線與大腦的某些區域進行對接。

各維度市場規模均可觀

據聯合市場研究公司(AlliedMarketResearch)的數據顯示,2020年BCI市場規模或將達到14.6億美元;

《報告與數據》(ReportandData)雜誌則預測,到2026年,全球BCI市場規模有望達到26.7億美元,複合年增長率為11.1%。

2019年,醫療終端佔BCI市場最大份額,達到37.8%,其中又以北美地區份額最大,約佔42.3%。有專家預計,未來BCI需求將大幅提升。

麥肯錫研究顯示,在接下來的10到20年中,腦機接口產業在全球範圍內每年直接產生的經濟規模可達700—2000億美元。

如果從腦機接口可影響到的應用領域來看,不論是醫療、教育還是消費,都將帶來遠超於十幾億美金的巨額市場空間,未來,BCI可在物聯網、電子遊戲等多方面的應用落地,這一市場前景非常廣闊。

還應審慎面對未來

①除了感覺和運動,腦的其他功能由機器來取代會面臨很多困難與挑戰。感覺和運動都屬於腦的一般功能,定位明確,神經迴路相對簡單,電極只要插入感覺皮層或運動皮層就可以輸入和輸出指令。

②諸如睡眠、學習、記憶、語言、注意、思維、推理、聯想、決策等都屬於腦的高級功能,需要很多核團之間傳遞信號來完成。但腦的高級功能牽涉的神經元數量龐大、定位分散,相關的神經迴路到目前為止都沒有研究清楚。

③在可預見的未來,腦機接口不可能真的做到傳輸思維,只有腦科學領域取得突破性進展,超越了現有的理論體系,傳輸思維才有可能成為現實。

④需要一個在大腦和計算機之間進行雙向數據交換的工作協議。到目前為止,只能從運動神經得到最簡單的命令,將計算機信息通過神經接口直接輸入到大腦仍在研究中。

結尾:

人工智慧的發展會給人類大腦的發展插上翅膀,在這一發展過程中也要密切關注其可能產生的風險並加以控制。但當我們進入一個全新的數字時代時,人類的弱點和局限性就開始被放大了。

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