接口|所想即所得——脑机接口发展前景:跨维沟通或成现实?

接口|所想即所得——脑机接口发展前景:跨维沟通或成现实?
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图片来源@视觉中国
文 | 厂间八卦见闻
科幻作品甚至宗教神话之中,常常出现隔空取物,意念真成的超能力,不需要直接触碰就能够控制周围的物体。这些超能力无一不是人类对于渴望进化和改造自身的表现。在过去,超能力只存在于人们的想象之中,但随着科技的不断进步,脑机接口(BCI)的出现或许能够使其成为现实。
脑机接口发展史:从幻想到现实的缓慢过程首先,什么是脑机接口?
脑机接口,是指在人或动物脑(或者脑细胞的培养物)与外部设备间建立的直接连接通路。“脑”一词意指有机生命形式的脑或神经系统。“机”意指任何处理或计算的设备,其形式可以从简单电路到硅芯片。
脑机接口概念最早出现在科幻作品之中,直到1969年,才进行了第一次真正意义上的脑机接口实验:科学家埃伯哈德将一只猴子的神经元和一个仪表盘进行了连接,然后通过神经元反馈仪表数值变动,来给猴子香蕉奖励。在经过训练之后,猴子可以通过神经元来控制仪表盘获取奖励。这一发现证明神经元具有可塑性,我们可以通过反馈机制来让神经和外部设备建立联系和控制。
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直到20世纪90年代之后,人们才将动物实验之中得到的实践基础,逐渐应用于人体上。人体的早期植入设备主要被用于恢复损伤的听觉、视觉和肢体运动能力。最开始的研究主线仍然是大脑的皮层可塑性,将大脑皮层与脑机接口相适应之后,可以像控制自然肢体那样控制植入的假肢。但科学家们意识到,脑机接口能做到的应该远远不止于恢复人体功能,而是增强人体功能。
Facebook与 Neuralink:截然不同的发展方向如今,在脑机接口研究领域取得成果的两家耳熟能详的巨头,分别是Facebook和马斯克的 Neuralink。
其中,Facebook 与加州大学旧金山分校Chang Lab 的脑机接口项目 Project Steno新进展,使痪失语患者恢复交流能力。他们在其大脑中的感觉运动皮层中植入了一片多电极列阵,用以接收并解码运动皮层传递给声道的大脑信号。通过记录皮层信号,来创建相应的计算模型来完成信号解码,并成功翻译出大脑传递的信号,准确率最高可达93%。
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其实早在之前,Chang Lab 就发表过早期的 Project Steno 项目研究,该项目表明电极阵列和预测模型可以创建相对快速和复杂的思维类型系统。他们也尝试过使用大脑植入物在屏幕上触动光标,以及可视化手写字体,但效果都不太理想。
现如今,Facebook似乎打算放弃需要进行开颅手术的侵入式脑机接口,转而打造腕带设备。并在2019年收购了肌电图(EMG)腕带公司CTRL-Lab,为AR和VR提供了另一种思路,最终实现的是一种无需在人脑中植入电极的非侵入式脑机接口解决方案。这可能是为了能够扩大脑机接口产品在市场上的受众群体,毕竟不是每个人都愿意在头上开一个洞的。
目前Facebook已研发出一种可以用来意念打字的非侵入式脑机接口,此外,Facebook还与多所大学应用物理实验室等学校、机构建立合作,研究人员专门从事解码语音和语言的机器学习,希望能够建立具有先进空间分辨率的光学神经成像系统和神经假肢。但非侵入式与侵入式始终存在差距:非侵入式由于不直接与大脑接触,其对于神经元的信号接收速度和精准度远远不如侵入式。如果要达到人们对于脑机接口的最高期望值,还是侵入式更有优势。
与Facebook的保守不同,有“科学怪人”之称的马斯克,坚持研究开头颅插芯片的侵入式设备。马斯克在2016年起就成立了Neuralink,最初的目标是让瘫痪或肢体障碍的人仅凭自己的意识就能控制手机电脑,但随着近年人工智能的飞速发展,马斯克认为人类需要与人工智能相结合,成为“半机械人”,才能抵御人工智能带来的生存威胁,避免被人工智能时代所淘汰。