「讀心機器」已從幻想走進現實!一個「腦機接口」,即可用意念控制外物

2021-01-20 科技日報

雖然目前的腦機接口技術與科幻作品中的描述無法比擬,但通過意念簡單操縱機器,正一點一點走進現實。電影《阿凡達》中的場景離我們還有多遠?

 

8月初英國《每日郵報》一則報導引起軒然大波:專家警告說,黑客能監聽你的腦電波,竊取你的個人信息。聽著像天方夜譚,但美國華盛頓大學的專家確實相信:黑客可將圖片插入惡意軟體中,再使用腦機接口(Brain-Computer Interface,BCI)記錄看圖片者的下意識反應。

 

其實,說腦機接口能「盜取想法」是誇張了點;但最近幾年飛速發展的「讀心機器」,毫無疑問已經可以把握人腦一些簡單的念頭,甚至能代替大腦發號施令。

 

意念控制機器?不是新鮮事


 


2014年巴西世界盃開幕式上,一名腰部以下癱瘓的少年為大會開球。他通過腦電波,控制了機器外骨骼,這就是一種BCI技術。這位少年在2008年遭受骨髓損傷後,一直要靠假肢支撐,在BCI設備的幫助下他能獨自行走了。

 


今年4月,美國佛羅裡達大學舉辦了一場意念控制無人機的大賽。16位選手們用意念啟動和操縱小型的旋翼無人機,使它們升空、並且飛行過一個籃球場的距離和撞線。他們用的腦電識別設備,本來是用於身體殘障者的實驗。

 

而在今年10月8日,瑞士的蘇黎世將舉辦高科技假肢運動會,也叫「半機器半人」大賽。其中一個項目就是腦機接口比賽。據報導,15名運動員將穿戴設備,在賽場上坐4分鐘,現場大屏幕上呈現出他們大腦裡的賽跑者。參賽者將用意念引導屏幕上的「阿凡達」加速衝向終點,並翻越障礙。如果參賽者發出了錯誤的腦電波,阿凡達會變慢,或撞到障礙上。幾乎所有參賽者都會佩戴腦電圖識別設備,但紅外光設備也可以讀取想法。

 

科學家說,大腦散發的信號微弱、不明確,所以當參賽者聽到歡呼,身處競爭的緊張中時,保持專注很辛苦。科學家正在研究怎樣讓參賽者更輕鬆地用意念控制外物。未來,殘障人士也會更輕鬆地用意念操控輪椅或機器人。

 

美軍黑科技:能造鋼鐵俠,還能造鷹眼怪

 


美國國防部高級研究計劃局(DARPA)在BCI技術上投入巨資研發。他們的一大方向是恢復神經,幫助肢體受傷的戰士恢復。DARPA的「手部本體感受和觸感界面」項目,旨在製造有感覺反饋的、如天然手臂一樣靈活的假肢,讓用戶有切實的感受,使假肢真正成為人身體的一部分。

 

美軍還要用BCI培養「超腦戰士」。DARPA的一個項目,用機器增強人的圖像搜索能力。機器將需要搜索的大圖切割成N張小圖,在人眼前快速切換。目標信息一出現,觀察者的大腦將在300毫秒內發出信號,被機器捕獲,而此時觀察者自己還沒察覺。

 

機器還可能幫助士兵探測到潛伏的敵人。DARPA用一套高像素攝像機、加上腦電識別器和視覺處理設備,將對周圍威脅元素的識別率提高到了91%,還大大擴展了戰士的視域。

 

DARPA的另一類超前研究,是用植入體修補損傷的大腦區域。植入大腦表面的電極或光纖,可以讀取神經元的電信號,並發送光脈衝,刺激「失聯」的大腦區域。據報導,伊拉克和阿富汗戰爭中損傷大腦的的美軍有36萬,重者失去記憶,或神志不清,或無法社交。DARPA企圖用新型的大腦植入物來替代受損的大腦灰質皮層。

 

機器接管大腦?這個可以有

 

隨著植入物越發複雜,神經皮層100%被機器替代也不是不可能。實驗已經證明:人的記憶與電腦計算有相同原理,用計算機模擬出有記憶的大腦,理論上是可能的。




瑞士科學家亨利·馬克拉姆就準備在2018年前完成「人造腦」。在歐盟和IBM的巨資支持下,他的團隊分析腦細胞間的數十億個連接,然後將這些連接輸入電腦。馬克拉姆認為,隨著電腦速度的提高,能在矽和金屬上模擬出人類所有的精神活動,包括記憶和感情。

 

人造大腦完全模擬真人大腦,需要精確記錄腦活動的每一個細節。技術暫時還沒有發展到這一步。中科院生物物理所腦與認知科學研究中心的研究員王波介紹說,一方面,目前對大腦活體的整體觀察,精細程度在毫米級別;但用微電極研究單個神經元的成果,還不能跟宏觀層面的理論對接。因此科學家對大腦的監測儘管已達到「纖毫畢現」的解析度,卻不能整體把握。

 

不過,DARPA已經在嘗試分析解碼神經元信號,這樣就能在腦損傷後刺激神經元、恢復個體的記憶力。這種可長期植入的微型無線神經裝置有望幫助頭部受傷而失憶的士兵。DARPA還嘗試可視化和量化大腦中的神經網絡活動,一旦成功地快速觀測神經網絡整體活動,就可以前所未有地把握大腦運行。通過該技術,可以探索神經信號和大腦之間的互動關係,從而有助於製造「全機器腦」。


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