瘫痪患者用意念写字可能比你打字还快,「人类增强计划」进度超乎想象

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06-12 10:35

在许多科幻作品中,我们都能看到「机械人」、「生化人」等增强版人类的身影。DC 出品的《正义联盟》,主角之一钢骨(Cyborg)便是一个典型的例子。

剧情设定中,半机械的身体让他拥有超人般的力量。更具科幻色彩的,是他的大脑经过改造,成为了一台异常强大的量子计算机,24 小时与互联网保持同步。

这意味着钢骨可以随意摆布互联网上的任何信息,且没有防火墙能够阻挡。在一和零的数位世界,他就是绝对的霸主。

无论是异常强大的大脑,还是无坚不摧的身躯。钢骨的这些超能力,某种程度上映射出人类对主宰命运,甚至主宰世界的向往。

而脑机接口、可植入芯片等前沿科技的最新进展,让钢骨在真实世界诞生的可能性,又增加了一分。

20 年后,学习或将「过时」

钢骨媲美量子计算机的大脑,来源于天启星母盒的力量。但在真实世界中,母盒并不存在。人类将提升大脑机能的愿景,寄希望于脑机接口(BCI)。

简单来说,BCI 技术可将人脑与外部设备建立直接联系。例如大脑接收来自计算机的信息,或将信息发送至计算机。

▲ 图片来自:techslang

这听起来很玄幻,但围绕着 BCI 的研究已有一段相当长的历史。

1924 年,德国精神科医生汉斯·贝格尔发现了脑电波的存在。自此,针对 BCI 技术的研究开始陆续出现。直到 20 世纪 90 年代中期开始全面开花。

▲「脑电波之父」汉斯·贝格尔. 图片来自:EPILOG

1997 年,越战老兵 Johnny Ray 的脑干血管破裂,中风让他几乎完全瘫痪。他的思考能力正常,但无法说话。第二年,Johnny Ray 接受了 BCI 手术。通过大脑植入物,他可以通过意念在电脑屏幕上指示短语来表达自己。例如「我口渴了」和「很高兴和你说话」。

随着时间的推移,Johnny Ray 甚至学会了控制电脑光标移动,以在字母表上拼出自己的名字,和他医生的名字。关于 BCI 相关技术标准和方向也开始逐渐明朗。

2005 年,Cyberkinetics 公司获得美国 FDA 批准,在九位病人进行了第一期运动皮层脑机接口临床试验。四肢瘫痪的 Matt Nagle 成为了第一位用脑机接口来控制机械臂的病人,他能够通过运动意图来完成机械臂控制、电脑光标控制等任务。

▲2005 年的 Matt Nagle

我无法用语言表达。我在心里想着「光标在右上角」,电脑的光标就真的跑到了右上角。现在我可以在整个屏幕上控制它。它带给我一种独立感。

Matt Nagle 曾在接受采访时如上表示。

到了 2012 年前后,BCI 已经能胜任更为繁复的工作。可让瘫痪病人使用机械臂,自己吃饭、喝水,打字交流。

与此前通过控制光标移动选中字母不同,最新的 BCI 技术已经实现了「手写输入」。根据最近发表在《自然》杂志上的一篇研究,神经科学家已经实现将手写信号实时翻译成文本,打字速度实现跃升,为每分钟 90 个字符,接近正常人打字速度的 3/4。

▲ 图片来自:Depositphotos

该研究的对象是一位脊髓损伤而瘫痪的 65 岁男子。实验人员将两颗 4×4 毫米大小的传感器,放置在该男子大脑运动皮层的外层。通过 100 多个细如发丝的电极,与大脑神经相连,记录并处理与书写相关的大脑活动。

该项技术不仅可以解码患者的书写意图,还能实时自动更正,准确率超过 99%。也就是说,患者如果书写字母时,脑海中的笔迹不够规范,BCI 通过算法可以自动修正。

▲  图片来自:NPG Press

可以说,BCI 的相关研究,为许多病患带来了新的希望,尤其是瘫痪患者。迅速增长的 BCI 相关企业,也推动着 BCI 技术从实验室进入现实生活。

不过,BCI 技术的目标不仅仅是「弥补」病患的机理缺陷,还有「增强」健康人类的机能。

比如马斯克的 Neuralink 公司,打算在 10 年内实现健康人之间的「传心」(telepathy)。即让两个植入脑机接口的人无需讲话,便能直接用脑信号沟通。这时,沟通将不再需要语言这个载体。

▲ 图片来自:VOI

Neuralink 还打算在 25 年内,打造出「全脑接口」(whole-brain interface)。让大脑中几乎所有的神经元,都能够与外界顺畅沟通。

Neuralink 的团队希望,未来使用他们 BCI 技术的人类,可以像黑客帝国中的男主角 Neo 那样,直接从计算机上传和下载信息。

除了 Neuralink,还有不少公司或团队在研发 BCI 对增强人脑机能的可能性。比如宾夕法尼亚的一个计算记忆团队,已在实验室通过 BCI 成功增强人脑的记忆力。

Ramses Alcaide 领导的团队,致力于脑控 VR 游戏,并于 2017 年推出全球首款脑控 VR 游戏。其目标是实现电影《头号玩家》中的场景。

▲ 脑控 VR 游戏装置. 图片来自:Neurable

再如 MindX 公司,试图通过眼镜等智能穿戴物,实现与大脑的实时连接。用户只需一个念头,便可通过眼镜查询信息。

基于这些 BCI 技术公司,人工智能专家尼古拉斯·凯里诺斯 (Nikolas Kairinos) 认为,20 年后的 BCI 技术将大幅提升人脑的学习效率。「通过可植入芯片,人脑可快速记忆、查询任何信息。届时,『学习』这件事将过时」。

▲尼古拉斯·凯里诺斯

这不是天方夜谭。在 BCI 技术加持下,未来一目十行、过目不忘将不再是科幻剧情的专属,而是成为人类可实现的机能。

仿生机械,让人体更「完美」

上文提到,钢骨之所以成为超级英雄,不仅是靠量子计算机级别的大脑,还有他那无坚不摧的半机械身躯。

现实世界中,人类也在通过机械改造增强身体机能。和脑机接口一样,机械改造身体的初衷,是为了帮助某些生理缺陷的人,重获相关的能力。

▲ 使用仿生手臂的男孩. 图片来自:daemon3dprint

我们听说过很多机械义肢让人重生的例子。比如不幸截肢的 Hugh Herr,考入麻省理工学院后,花了 20 年时间研究假肢机器系统,最终研制出让他重获攀岩能力的仿生义肢。

这套仿生义肢系统包含 24 个传感器,6 个微处理器。不仅能感应位置、速度、压力、温度等,还可以控制肌肉腱状执行器来移动「人造脚踝」,使 Hugh Herr 能够跑步、跳跃、舞动,甚至攀岩。

▲Hugh Herr. 图片来自:MIT News

类似的案例不胜枚举。而机械化改造人体,也并非只为了「修复」人体机能。另一目标是「增强」正常人体的能力。

比如加州大学伯克利分校人体工程实验室创立的公司 SuitX,正在通过机械外骨骼增强工人的效率,并防止工作中受伤。

▲ 图片来自:Suit X

目前,通用汽车和菲亚特等工厂里,已经有工人穿戴 SuitX 的机械外骨骼进行工作。这些机器旨在减少肌肉疲劳。通过减少 50% 的背部、肩部和膝盖的肌肉活动,让工人肌肉受伤的风险大大降低。

SuitX 目前提供多款穿戴式骨骼。有针对肩部、背部、腿部等不同位置,进行增强的机械骨骼。除了降低穿戴者的肌肉疲劳,还可以帮助用户轻松举起沉重的材料,提高工作的效率。

根据发表在《科学机器人》杂志上的一项最新研究,科学家已经证实人脑可以支持额外的身体部位。

Dani Clode 领导的研究小组,通过给实验人员装上额外的机械手指,并训练他们利用机械手指做家务。一段时间后,通过 FMRI 扫描大脑运动皮层,发现大脑已经完全适应了额外的身体部位。

这意味着,人类的大脑有能力协调好「第三只胳膊」或「第三只腿」。这为机械增强人体进一步打下了理论基础。

伦敦大学学院认知神经科学研究所的保琳娜·基利巴 (Paulina Kieliba) 认为,机械增强身体可能会以多种方式对社会产生价值。例如让外科医生在没有助手的情况下也能工作,或者让工厂工人更有效地工作。

▲ 使用「第六根手指」来抓取物品. 图片来自:Robotic Science

除了机械增强人体,可植入芯片的最新进展,也进一步为人类了解并控制身体,拓宽了道路。

最近发表在《科学进展》杂志上的一项研究显示,哥伦比亚大学的工程师创造出了世界上有史以来最小的单芯片系统。体积只有 0.1 立方毫米,肉眼甚至不可见。可通过皮下注射针,植入人体用于测量体温。

▲ 有史以来最小的可植入芯片,位于针管内. 图片来自:哥伦比亚大学

该芯片系统可通过超声波供电并进行数据传输。目前该设备只能测量体温,但项目负责人表示,其最终将实现监测呼吸功能、血糖水平和血压的功能,前景十分广阔。

了解身体,增强身体。可植入芯片和仿生机械的发展,让人类的身体机能更加「完美」,实现曾存在于科幻片中的种种能力。

这样的未来,你可能不想看到

尽管脑机接口、仿生机械、可植入芯片的发展,让人类前所未有的接近「完美」。但与美好相伴而来的,还有安全、伦理等方面的担忧。

▲图片来自:Syfy wire

首先就是安全问题。当人类的记忆依托于脑机而存在,如果云端发生了错误或者遭受黑客攻击,那么记忆很有可能存在被人为篡改、消除的风险。

这不是危言耸听。首位在头骨中植入天线,并被政府合法认可的「改造人」Neil Harbisson 曾表示,他的天线曾遭受黑客攻击,收到过来历不明的信息。

▲Neil Harbisson. 图片来自:The Times

再如当黑客控制了一个人的外置机械手臂,伤害了另一个人。那么被控制的人是否负有连带责任?这些问题不仅关乎着法律,也关乎着伦理道德。

如果说安全方面的担忧,可被更加强大的「防火墙」所抹去。那么财富不均,将在上述语境下进一步加深人与人之间的鸿沟,且难以避免。

上世纪 60 年代,美国政府为了回应社会上要求教育平等的呼声,拍摄并播出了一部电视教育节目《芝麻街》,目的是为贫困家庭的儿童提供启蒙教育的机会,缩小贫富儿童学前教育的差距。

▲《芝麻街》中的经典形象

结果却事与愿违。调查结果发现,富裕家庭的儿童对节目的收视率远高于贫困儿童,受教育效果也要好于后者。

1970 年,蒂奇诺等人在大量实证调查的基础上提出了「知识沟」理论:社会经济地位高者,获取信息的速度和知识量,都要高于社会经济地位低者。两者的知识差距会随着时间不短扩大,形成知识鸿沟。

可以设想,当脑机接口进入消费市场。经济能力强的人,将有机会通过相关技术,迅速获取、记忆信息。正如尼古拉斯·凯里诺斯预言的那样:学习将成为一件过时的事情。

▲ 图片来自:clueylearning

届时,经济能力弱,没法负担脑机接口的人群,将如何比拼那些拥有脑机接口的人群?教育公平或将成为一个伪命题。

而这只是数道鸿沟的冰山一角。更不必说机械增强的人体,在力量、持久度等方面优于普通人了。

这些「超能力」,或许最终都将演变成「钞能力」。这比争论何为人类、心灵控制等问题,要现实得多。

▲ 蝙蝠侠可能是「钞能力」的代表

不过,每一个时代的到来,都会伴随着这样或那样的忧虑。比如蒸汽时代初临时,坐上汽车的人的确比骑自行车的人跑得更快更远。第一批拥有计算机的人,的确比别人看的更高更远。但从长远来看,革命性的技术总是普惠世界的,而非只服务于富人。

我知道这听起来有些俗气,但我们相信脑机接口等人工智能的发展,最终将在全球范围内大规模改善人们的生活。

尼古拉斯·凯里诺斯如是说道。不管我们信或不信,这些科技已经在路上,变革正在悄悄的发生。

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