脑机接口:人工智能下一站?(2)
【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】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
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。
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。
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。
1818年11月,英国解剖学医生尤尔在格拉斯大学操场上公开表演了一个恐怖实验,展示了电流刺激如何让神经系统产生预期动作。原来,经过法院特批后,尤尔对一具死刑犯的尸体进行了通电实验,成功地让该尸体产生了诸如呼吸、抬手、蹬腿、睁眼等动作,还表现出愤怒、恐惧、绝望、痛苦、惊悚和微笑等表情。尤尔当然不是在虐待尸体或哗众取宠,而是在尝试把将死之人救活——实际上,正是通过这次实验,尤尔后来发明了心脏起搏电击法,并沿用至今。
微观型脑机接口是与宏观型脑机接口相对的另一个极端,它们传递的信息主要是神经元个体或群体的电特性。它们将是未来研究的难点和重点,一旦实现,将极大地改变人类的现状,但我们也必须承认,或许在可见的将来,这都还只能是梦想。我们在《人工智能未来简史》一书中用四句话来描述微观型脑机接口:不是科幻胜似科幻,脑电之妙玄之又玄;人性自足不假外延,格物致知重在内涵。
脑机接口展现了无限可能,吸引着科学家们前赴后继,不懈攻关,也将是国际竞争的焦点。未来,就从今天开始。
脑电波的神奇功能
近些年来,科学家和工程师们则在开发用于特殊病人的植入式设备上花费了大量精力。这类设备被称为脑机芯片或干脆简称为脑机接口,它能获得更加精准的脑电信息,也能将外界电信号更加精准地输入大脑。实际上,早在1857年,植入式设备就被用于获取兔子和猴子的脑电波。但因为安全性、伦理性等考虑,一直没有在人类的临床上取得突破。但是随着人工智能相关技术和工程技术、材料技术的飞速发展,不少科学家又开始了这类尝试,例如马斯克即将推出的脑机接口就是植入设备的典型代表。
脑机接口就是脑系统(准确地说是以脑为主的神经系统)与机系统(准确地说是人造的体外系统)之间的接口(准确地说是电子信息接口)。
作者:杨义先、钮心忻(均系北京邮电大学教授)
随着研究的深入,人们发现,脑电波具有众多奇妙功能。比如,脑电波能预测某人的学习潜力,特别是外语的学习潜力。原来,如果大脑右侧颞叶和顶叶区域的β波(脑电波中的一种频率为14至30赫兹的子波)很强,那很可能预示着受试者有较强的外语学习能力;另一方面,经过外语训练的成年人,其β波确实会明显增强。
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。
反之,适当干扰脑电波也可以影响受试者。比如,受试者面对“苹果”两字时,既可能想到香甜可口的水果,也可能想到苹果牌电子产品。如果适时利用一种名叫“经颅刺激”的技术来刺激受试者的美味反应区,那么,就可让受试者更倾向于将“苹果”理解为美食,哪怕受试者本来是想买手机。
文章来源:《北京邮电大学学报》 网址: http://www.bjyddxxb.cn/zonghexinwen/2022/0728/913.html
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