脑机接口:人工智能下一站?(2)
【作者】网站采编
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【摘要】随着人工智能的发展,脑机接口也逐渐从科幻走进现实。有人希望以此造就“超人”,更多的人则希望能够解决实际问题--让盲人复明、让瘫痪在床的患者
随着人工智能的发展,脑机接口也逐渐从科幻走进现实。有人希望以此造就“超人”,更多的人则希望能够解决实际问题--让盲人复明、让瘫痪在床的患者重新走路、让阿尔兹海默症患者找回曾经的记忆……但也有人持有怀疑态度:脑机接口会不会让别人控制自己的大脑?被人工智能增强了能力的人,还能称之为“人”吗?日前,北京邮电大学教授杨义先、钮心忻完成的科普书《人工智能未来简史:基于脑机接口的超人制造愿景》,对脑机接口的过去、现在和未来进行了全面、客观而系统的梳理。本期,我们邀请两位作者撰文,简单介绍一下他们眼中的脑机接口。
从脑机接口角度看,尤尔首次以事实证明,只要对局部神经系统输入合适的电信号,人体就会乖乖地执行相关命令。那么,理论上,只要能通过外力改变相关的电信号,就可改变运动神经的相关动作,这便是脑机接口可以治疗帕金森症等的理论基础。若再加推广,任何人都可以很快成为全球第二的钢琴家--只需将排名第一的钢琴家弹钢琴时的手臂运动神经电信号,原封不动地输入自己手臂上相应的运动神经,双手就会不由自主地弹出优美曲调。同时,双手的感觉信息又会反馈给大脑,让大脑逐渐学会如何向手臂发布正确命令。这就相当于钢琴大师以最精确的重复方式,“手把手”地教人弹钢琴。
后来,科学家们进一步发现,从头皮上不同部位都可以检测到不同频率的电磁波,于是便将这些频率不同的电磁波的汇集,统称为脑电波。
脑机接口绝非新鲜事物,其历史之悠久可能出乎许多人的意料。早在1783年,伽伐尼用不同金属触碰死青蛙大腿的两端并引起了肌肉收缩,这其实就在无意间完成了一次脑机接口实验。该实验不但表明生物机体是“发电机”,还表明电流哪怕只是十分微弱的电流,也可引发神经的剧烈运动。
冥思苦想20余年后,伯格医生于1924年在他儿子的头上成功进行了一次脑电检测实验。他将自制电流计的正负两极分别接在儿子的额头和后脑勺的头皮上,结果真的记录到了振荡频率大约为10赫兹的神奇电波,如今这种电波称为伯格波。他观察到,伯格波会随着受试者心理和生理情况的变化而变化,甚至哪怕只是眨眼之类的小动作都会让伯格波发生变化,而正常人与精神病患者的伯格波也不相同。
脑电波还可用于简单的意念控制。人们发现,每个人在冥想单音节字时,所激发的脑电波几乎各不相同,而且这种脑电波比较稳定。于是,控制玩具车这类简单的意念控制就比较容易实现:当你冥想前、后、左、右四个字时,脑电波是各不相同的,而且每个字所对应的脑电波还比较稳定,那么只需要利用这四个稳定的脑电波信号,就能实现让玩具车前、后、左、右行驶。更一般地,若某种操作的命令个数只是有限的N个,那么,只需要经过简单的训练和简单的指令信号对应,任何人都可以轻松完成意念控制任务。
如今,学术界比较一致地根据控制信息的精准程度,将脑机接口分为宏观型、中观型和微观型三大类。其中,宏观型脑机接口传递的信息主要是脑电波。此类脑机接口的特点是:原理简单,一说就懂;实现不难,而且已经或正在许多领域中广泛使用;精度不够,既不能实现复杂而精准的意念控制,更不是今后意念通信的备选方案。
脑电波的神奇功能
中观型脑机接口介于宏观型和微观型之间。与宏观型相比,中观型脑机接口将宏观的体外脑电波替换为颅腔内的“大脑地图”,即大脑中与物理位置相关的一些电信号。若干年来,科学家们经过反复探测,获得了一些电信号。比如,刺激某个位置的神经时,受试者会有幸福感;刺激另一个位置,受试者则会在某个指尖上产生触摸感等。基于这类研究,科学家们不断绘制更详细的“大脑地图”。可以想见,只要能足够精准地获得某人某时的“大脑地图”,便可在一定程度上实时了解受试者的某些感觉;同样,只要掌握好电信号的刺激位置、时机、电流强度等,便可以让受试者产生相应的感觉,或对肢体发出相应的控制命令等。
既然是接口,脑机接口的主要任务有两个:一是输出,即把脑系统的电信号提取出来,并以此作为控制信号或脑电信息,让机系统去做脑系统想让它做的事情(即意念控制)或了解脑系统的想法(即猜心术或意念通信);二是输入,即把机系统的指令以电信号的形式送入神经系统,让脑系统去做机系统想让它做的事情,或将既有知识或技能“下载”给脑系统让它“不学而会”。在遥远的将来,人们或许能够通过脑机接口实现意念通信。 文章来源:《北京邮电大学学报》 网址: http://www.bjyddxxb.cn/zonghexinwen/2022/0728/912.html 上一篇:北京邮电大学校长徐坤:守护“国之大者、强国
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