腦機接口即將來臨，我們準備好了嗎？

2020-09-05 明日情報

2020年8月27日

Alyson Youngblood

概述

人們用頭腦控制機器聽起來像是一部科幻電影，但是通過腦機接口已經成為現實。現在了解這種新興技術可以幫助確保在BCI成為日常生活的一部分之前制定有效的政策。


三架無人駕駛飛機升空，嗡嗡作響的嗡嗡聲瀰漫在空中。他們緩慢地向上航行，形成均勻的間隔和水平的艦隊，然後在高空盤旋。

在地面上，飛行員沒有手持遙控器。實際上，他什麼都沒有。他只是從容地坐在那裡，用頭腦控制無人機。

這不是科幻小說。這是2016年的YouTube視頻。

在剪輯中，獲得了機械工程博士學位。亞利桑那州立大學（ASU）的候選人穿著一件奇怪的頭飾。它看起來有點像泳帽，但帶有將近130個彩色傳感器，可以檢測學生的腦電波。這些設備使他只需思考定向命令即可移動無人機：上，下，左，右。

如今，此類腦機接口（BCI）技術仍在像ASU於2016年在實驗室中開發，此後已移至德拉瓦大學。將來，各種BCI技術都可以出售給消費者或部署在戰場上。

頭腦控制的無人機群只是RAND公司研究人員對BCI進行的初步評估中探索的BCI的現實例子之一。他們研究了BCI世界的當前和未來發展，並評估了各種技術的實際應用和潛在風險。他們的研究是RAND的Security 2040計劃的一部分，該計劃著眼於地平線，並探索了塑造全球安全未來的新技術和趨勢。

蘭德公司的政治科學家，報告的作者阿妮卡·本嫩迪克（Anika Binnendijk）說：「當我們進行研究時，關於無人機的視頻確實讓我震驚。」

「某些這項技術似乎是科幻小說中的東西。但是很有趣的是，到目前為止，我們已經在實驗室環境中實際取得了成就，然後以結構化的方式考慮了如何在實驗室之外使用它。」

可以說，在不久的將來BCI的突破確實是非常重要的。

如果說今天在腦機接口技術方面的成就似乎令人難以置信，那麼就有理由認為BCI在不遠的將來取得突破確實是非常重要的。這意味著我們現在需要開始考慮它們。


BCI如何工作？

BCI技術使人的大腦和外部設備可以互相交談以交換信號。它使人類能夠直接控制機器，而不受身體的物理約束。

腦機接口：初步評估

Binnendijk和她的同事分析了現有的和潛在的BCI工具，它們在準確性和侵入性方面是不同的，這兩種質量是密切相關的。電極與大腦的距離越近，信號越強，就像大腦手機塔一樣。

非侵入性工具通常使用貼在頭部或頭部附近的傳感器來跟蹤和記錄大腦活動，就像ASU學生使用的遊泳帽一樣。這些工具可以輕鬆放置和移除，但是它們的信號可能會模糊不清。

浸潤性BCI需要手術。需要將電子設備直接植入大腦下方的頭骨下方，以針對特定的神經元集合。目前正在開發的BCI植入物很小，可以一次接合多達一百萬個神經元。例如，加州大學伯克利分校的一個研究小組創建了可植入的傳感器，其大小大致相當於一粒沙子。他們稱這些傳感器為「神經塵埃」。

加州大學伯克利分校的研究人員開發的一種「神經灰塵」植入式傳感器。

圖片來自加州大學伯克利分校 / CC BY 3.0

侵入性方法可能會導致大腦與設備之間的信號更加清晰和準確。但是，與任何外科手術一樣，植入它們所需的程序也會帶來健康風險。

可能性世界

通過創造人類直接與機器通信的能力，BCI可以影響生活的各個方面。但是蘭德公司高級研究工程師，該報告的合著者蒂莫西·馬勒（Timothy Marler）說，從軍事角度研究像BCI這樣的新興技術是有道理的。為什麼？因為戰爭是可以想像的最緊張和最複雜的情況之一。

「如果我可以在戰爭中使用它，我可能會在海嘯或地震等自然災害中使用它。坦率地說，我可以更多地使用它來挽救生命，」馬勒說。「那些都是好東西。但是我們不一定要提倡使用這些技術。我們正在測試其使用的可行性。」

大多數BCI技術仍處於開發的早期階段，並由國防高級研究計劃局（DARPA），陸軍研究實驗室，空軍研究實驗室和其他組織積極研究和資助。藉助BCI工具的力量，美軍有可能增強其人員的身體和認知能力。

BCI還可以在軍事和民用領域提供重大醫療福利。例如，截肢者可以直接控制複雜的假肢。植入的電極可以改善患有阿爾茨海默氏病，中風或頭部受傷的人們的記憶力。Binnendijk回憶起一個目前正在使用操縱杆控制自己活動能力的年輕鄰居，她希望這項技術有一天可能會徹底改變女孩導航世界的能力。

基於對BCI的當前發展以及未來戰術軍事單位可能面臨的任務類型的分析，RAND團隊創建了一個工具箱，該工具箱列出了BCI在未來幾年中如何發揮作用。某些BCI功能可能會在相對較短的時間內（幾十年左右）可用。但是其他一些，尤其是那些傳輸更複雜數據的數據，可能需要更長的時間才能成熟。然後，該團隊通過將具有作戰經驗的神經科學家和個人召集在一起來進行國家安全測試，從而對該工具箱進行了測試。

系統方法

蘭德公司的研究人員為確定BCI技術現在所處的位置以及潛在的發展方向提供了一條途徑。他們採用了可以應用於其他新興技術的綜合方法。


步驟1：分析

進行文獻審查並與專家進行訪談。


步驟2：工具箱

將技術分解為實用工具。


步驟3：桌上型遊戲

促進有關如何以及在何處使用這些工具的結構化討論。


步驟4：建議

鼓勵開發人員創建能夠滿足用戶實際需求的產品。

今天研究明天的技術

與任何新興技術一樣，BCI也存在許多風險和未知數。在BCI成熟之前，對於開發人員來說，提前計劃並考慮圍繞複雜且可能令人恐懼的場景的道德和政策問題很重要。

例如，先進的BCI技術可用於減輕疼痛甚至調節情緒。當軍事人員以減少的恐懼感參戰時會發生什麼？當他們返回家園時，如果沒有「超人」特徵，退伍軍人可能會遇到哪些心理副作用？現在可能是考慮這些情況並確保提前設置護欄的最佳時機。

在BCI開發人員準備時，他們應該仔細權衡機會與風險。

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Marler說：「對新興技術可能會下意識的反應，它將搶走工作或將其軍事化。」 「但是BCI與汽車沒有什麼不同；這可能很危險，但是會很有幫助。

「我希望我們在20年前就這些有關人工智慧和機器人技術的政策進行討論，因為在許多方面，人們現在都在做出反應。人們擔心他們不了解的東西。我們所有人都需要了解BCI，因此我們可以確保我們對它毫不留情。」

在BCI開發人員準備時，他們應該仔細權衡機會與風險。

相關焦點

  • 腦機接口，你準備好了嗎？
    最近有個新聞深深震撼了我，「矽谷鋼鐵俠」馬斯克28日舉辦發布會展示了腦機接口的重大進展。什麼是「腦機接口」？分為單向腦機接口和雙向腦機接口。單向，顧名思義，就是外部設備接受大腦提供過來的信號，來控制外部設備。或者反過來，外部設備發送信號來影響大腦。雙向就是允許腦和外部設備間的雙向信息交換。
  • 腦機接口靠譜嗎？
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  • 腦機接口真的可以使我們化身半個 AI 嗎？
    ，更重要的是，腦機接口這個科技領域目前確實是全世界都在關注的一項新科技。這種腦機接口技術的研發，是否符合科學倫理呢？比如，360 科技的董事長周鴻禕在接受媒體採訪的時候就表示：馬斯克這項技術相當於打開了「潘多拉魔盒」，他強烈反對腦機接口技術的廣泛應用 。
  • 你相信腦機接口可以讓盲人看到世界嗎?大腦可塑性改變了我們
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  • 腦機接口會徹底「消除」殘疾嗎？
    ，會被馬斯克攻克嗎？事實上，中國的企業家基本不具備長期投資的能力，我們需要一些瘋子，而非按照規章制度、ROI來做事。相比之下，鋼鐵俠馬斯克更容易幹成類似的事情，他有足夠的錢，而且樂於做一些關乎「人類命運」的事情，如清潔能源、火星探測等等，同樣地，他也是腦機接口的先驅者。前一段時間，馬斯克舉行了一場發布會，向人們展示最新的腦機接口技術。
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    你說的非常對，腦機接口技術的一些潛在應用可能會引起人們的關切，目前我們最關注的還是它有潛力在醫學上對人類有所幫助，尤其是採用非入侵性手段來應用腦機接口的做法。例如在2014年世界盃開幕式的時候，我們幫助一個截癱青年採用這個技術為世界盃開球，這是一個非常好的示範，我們展示了這項技術目前最主要的應用領域是醫院，可以幫助那些腦部受到損傷、用常規方法已經無法治癒的人們，實現一定程度的康復。該技術還會涉及一些其他應用，但這些應用都尚在初步階段。
  • 腦機接口權威：不會有心靈感應，也不會有永生
    你說的非常對，腦機接口技術的一些潛在應用可能會引起人們的關切，目前我們最關注的還是它有潛力在醫學上對人類有所幫助，尤其是採用非入侵性手段來應用腦機接口的做法。例如在2014年世界盃開幕式的時候，我們幫助一個截癱青年採用這個技術為世界盃開球，這是一個非常好的示範，我們展示了這項技術目前最主要的應用領域是醫院，可以幫助那些腦部受到損傷、用常規方法已經無法治癒的人們，實現一定程度的康復。該技術還會涉及一些其他應用，但這些應用都尚在初步階段。《中國科學報》：未來還要在這種初級的階段多久？
  • 腦機接口權威:不會有心靈感應,也不會有永生
    你說的非常對，腦機接口技術的一些潛在應用可能會引起人們的關切，目前我們最關注的還是它有潛力在醫學上對人類有所幫助，尤其是採用非入侵性手段來應用腦機接口的做法。 例如在2014年世界盃開幕式的時候，我們幫助一個截癱青年採用這個技術為世界盃開球，這是一個非常好的示範，我們展示了這項技術目前最主要的應用領域是醫院，可以幫助那些腦部受到損傷、用常規方法已經無法治癒的人們，實現一定程度的康復。 該技術還會涉及一些其他應用，但這些應用都尚在初步階段。
  • 腦機接口到底離我們還有多遠？真實的鋼鐵俠馬斯克
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  • 什麼是「腦機接口」？馬斯克的「腦機接口」能幹啥？
    他表示：「腦機接口可以解決失明，可以解決癱瘓，可以解決聽力，控制智能設備，僅通過與皮層接口就可以解決很多問題。」不過這個「腦機接口」並沒有那麼神奇，這個技術早就出現了，腦機接口的研究根據作用方式不同，可以分為非侵入式和侵入式兩種。
  • 腦機接口真的來了嗎,距離《猩球崛起》會有多遠?
    新冠疫情期間，馬斯克一方面在為火星移民計劃造勢，一方面在顛覆未來通訊行業的星鏈計劃（Starlink）布局，而在另一個腦洞大開的領域——腦機接口，他創立的公司Neuralink公司，研究對象為"腦機接口"技術。"腦機接口"就是將極小的電級植入大腦，利用電流讓電腦和腦細胞"互動"。
  • 腦機接口,賽博格時代的忒修斯之船?
    讓我們想像這樣一個場景，一位已經完全失去溝通能力的神經退行性疾病重症患者，他的親人非常渴望與他再次交流，於是為他報名參與了腦機接口實驗，但是這確實符合他本人的意願嗎？顯然他無法知情同意。那麼我們又該如何保障這類儘管無法表達卻仍然擁有自由意志的群體的權利呢？目前仍是無解。對於有些被神化的腦機接口技術來說，知情同意還需要包括給被試合理的心理預期。
  • 我們未來靠腦機接口就夠了？
    大家好，我是格子。 想在火星退休，於是創立了SpaceX； 想開上電動跑車，於是搞出了特斯拉； 如果這些還是在科技和工程層面，那麼腦機接口就直接上升到了生物層面。 腦機接口，未來要將人的大腦裡植入晶片，實現人機互動，通過數據影響神經元，幫助我們存儲數據和處理信息。
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    預測的運動和實際的運動擬合程度非常好，馬斯克是想用此證明該設備對大腦信號的採集和解讀能力。「超級人工智慧的良性情況是，我們的智能將遠遠低於它們，我們將像一隻寵物，或一隻家貓」，而他更擔心的是有一天人工智慧屠殺人類。因此他尋找的出路就是，將自己和機器結合，通過腦機接口，實現高帶寬的信息傳輸。「如果你不能打敗他們，那就加入他們。」Neuralink 有一位聯合創始人 Max Hodak。人如其名，他的想法也是非常 「瘋狂馬克斯」。
  • 萬聖節即將來臨 你準備好當天的實用英語口語了嗎?
    萬聖節即將來臨，各大商場的萬聖節小展區都已經布置出來了，年輕的朋友們也躍躍欲試，要去參加萬聖節前夜的狂歡派對，年輕的父母們在為孩子準備學校的萬聖節裝備。準備過萬聖節了，你準備好當天的實用英語口語了嗎?Trick or tread不招待，就使壞。
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    目前只有10天時間了，提前了整整一個多月發出預報，這次的消息該有多重要可想而知，雖然我們還不知道腦機接口即將發布的是什麼消息，但馬斯克此前公布的信息已經吊足了人們的胃口。腦機接口已經在老鼠和猴子身上進行了試驗，並且通過自動機器人植入了它們的大腦，通過外接計算機實現了一些功能。
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    「我們還沒有對人進行測試，但我認為這不會太久。我們可能不到一年就能在人體內植入一條神經鏈。」馬斯克在節目中對喜劇演員、播客主持人羅根說。 Neuralink的腦機接口系統，是利用一臺神經手術機器人向人腦中植入被稱為「線」的專有技術晶片和信息條，然後可直接通過USB-C接口讀取大腦信號，甚至可以通過蘋果手機的應用程式進行控制。
  • 馬斯克的「腦機接口」，人類無法停止「作死」的車輪？
    這是人類歷史長河中早晚都要涉及的一步，對與錯，只有觀察後才知道，但人類在「作死」的路上，是不肯停息的，網際網路安全公司，應該早做準備。 而馬斯克的「腦機接口」，是福還是禍，現在討論還為時過早，擔心、恐懼、質疑、聲討，還不必有，我們姑且走一步看一步吧，因為人類在這個問題上，總是要嘗試的。 比如，一度發展非常順利的克隆技術，到如今，很多領域其實是被限制的，也就是說，倘若達到危及人類的地步，可能就是「雖有甲兵，無所陳之」了。
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    人類心靈能夠與人工智慧、機器人和其它心靈通過腦機接口技術(BCI)直接相連，從而超越人類壽命的限制嗎?在過去的50多年裡，全世界的大學實驗室和科技公司的研究人員已經在這一領域獲得驚人的進步。最近伊隆·馬斯克和布萊恩·詹森等成功企業家已經公布了新的目標，試圖通過腦機接口技術增強人類能力。那麼，將大腦與科技相連的成功距離我們還有多遠?當我們的大腦與機器相連時會帶來怎樣的影響?