意念操控或成真 讓飛機(jī)上天，動(dòng)動(dòng)腦就行
本報(bào)記者 張 蘊(yùn)
任何一項(xiàng)新的技術(shù)發(fā)明，給世界帶來(lái)的影響都不可估量。
就在近日，據(jù)外媒報(bào)道，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）宣布，其科學(xué)家團(tuán)隊(duì)將獲得資金支持，研發(fā)無(wú)需手術(shù)就能讓人腦與機(jī)器實(shí)現(xiàn)快速“無(wú)縫交流”的技術(shù)。
乍聽(tīng)這一技術(shù)，令人不解，即便在科技力量強(qiáng)大的今天，人腦的秘密依舊是一個(gè)“迷”，人腦與機(jī)器如何實(shí)現(xiàn)“無(wú)縫交流”？
作為高度復(fù)雜的信息處理中心，人腦的運(yùn)行方式、記憶形成等復(fù)雜功能的運(yùn)行機(jī)制一直未被破解。而腦機(jī)無(wú)縫銜接技術(shù)若能成功，無(wú)疑會(huì)是人類(lèi)史上又一突破性發(fā)明，這一波操作能否讓“意念操控”成真？腦機(jī)無(wú)縫銜接技術(shù)的難點(diǎn)又是什么？針對(duì)上述問(wèn)題，科技日?qǐng)?bào)記者采訪了業(yè)內(nèi)相關(guān)專(zhuān)家。
腦機(jī)怎么實(shí)現(xiàn)“交流” 解碼神經(jīng)生理信號(hào)中的信息
腦機(jī)無(wú)縫銜接技術(shù)屬于腦-機(jī)接口技術(shù)范疇，早在上世紀(jì)90年代，科學(xué)家便開(kāi)始研究這類(lèi)問(wèn)題，以期實(shí)現(xiàn)“意念操控”。放眼全球，腦-機(jī)接口技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)化正蹄疾步穩(wěn)地展開(kāi)。
美國(guó)《大眾科學(xué)》月刊網(wǎng)站于近日發(fā)文稱(chēng)，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局正準(zhǔn)備組建由6名科學(xué)家組成的科研團(tuán)隊(duì)，出資請(qǐng)他們研發(fā)出無(wú)需手術(shù)就能讓人腦與機(jī)器實(shí)現(xiàn)快速“無(wú)縫交流”的技術(shù)?？茖W(xué)家們將通過(guò)遺傳工程技術(shù)、納米技術(shù)和紅外線(xiàn)等工具來(lái)了解士兵們的想法，最終目標(biāo)是打造可以“用思想控制”的武器。例如，士兵只需想一下，就可將圖片或文件從一個(gè)大腦傳送至另一個(gè)大腦。
美國(guó)賴(lài)斯大學(xué)生物工程學(xué)助理教授雅各布·魯濱遜是團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人之一。他對(duì)媒體表示：“這種武器是什么樣？舉例來(lái)說(shuō)，想象一下有這樣一個(gè)人，他可以用大腦直接操控?zé)o人機(jī)，使其上升或下降，或單憑人腦就可分析大量數(shù)據(jù)或信息。”
天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院助理教授、天津神經(jīng)工程中心神經(jīng)計(jì)算組負(fù)責(zé)人許敏鵬長(zhǎng)期致力于神經(jīng)工程與腦-機(jī)接口方向的研究。近日他在接受科技日?qǐng)?bào)記者專(zhuān)訪時(shí)表示，腦-機(jī)接口技術(shù)主要是通過(guò)解碼大腦神經(jīng)生理信號(hào)中包含的意圖信息，實(shí)現(xiàn)人腦與機(jī)器的直接交流或者“對(duì)話(huà)”，該技術(shù)按照設(shè)備安裝方式通常被分為非侵入式和侵入式。非侵入式是將電極放置在人體頭皮表面進(jìn)行信號(hào)收集或記錄，整個(gè)記錄過(guò)程安全、方便。
“但目前的非侵入式腦-機(jī)接口技術(shù)，記錄的神經(jīng)信號(hào)噪聲高、空間分辨率低，嚴(yán)重限制了信號(hào)后期的解碼效果。侵入式則將電極放置在人體大腦顱腔內(nèi)，采用這種方式的優(yōu)勢(shì)是，用該種技術(shù)采集的信號(hào)具有較高的信噪比和空間分辨率。但放置電極需要開(kāi)顱手術(shù)，手術(shù)創(chuàng)口如果消毒不當(dāng)，則極易引發(fā)感染，同時(shí)植入電極還存在生物相容性問(wèn)題，這些缺點(diǎn)都限制了侵入式腦-機(jī)接口技術(shù)的應(yīng)用。”許敏鵬介紹道。
腦機(jī)無(wú)縫“交流”何時(shí)成真 短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)有難度但未來(lái)可期
在許敏鵬看來(lái)，外媒報(bào)道中所說(shuō)的腦機(jī)“無(wú)縫交流”，可能是指采用非侵入性或微創(chuàng)方式實(shí)現(xiàn)的腦機(jī)連接。微創(chuàng)技術(shù)多采用靈敏度和穩(wěn)定性都較高的微電極陣列，來(lái)記錄目標(biāo)神經(jīng)元群釋放的信號(hào)，同時(shí)將環(huán)境干擾降低至最小化。“但這一技術(shù)目前在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中還需要解決諸多技術(shù)難題，例如電極材料的選擇與設(shè)計(jì)、植入點(diǎn)周?chē)h(huán)境的影響等。”許敏鵬說(shuō)。
而非侵入式腦-機(jī)接口技術(shù)，近年來(lái)已取得了巨大的進(jìn)步，但由于人體大腦皮層活動(dòng)產(chǎn)生的神經(jīng)生理信號(hào)在穿過(guò)顱骨等組織層后，信號(hào)質(zhì)量會(huì)被大大削弱。“所以，要想用非侵入性腦-機(jī)接口技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)腦機(jī)‘無(wú)縫交流’，其中一個(gè)重大挑戰(zhàn)是要讓相關(guān)設(shè)備能從信噪比低、信息量少的‘低質(zhì)信號(hào)’中，提取有效特征并完成模式識(shí)別。”許敏鵬說(shuō)。
看上去，似乎無(wú)論是采用非侵入式或微創(chuàng)方式，目前都難以順利實(shí)現(xiàn)腦機(jī)“無(wú)縫交流”。
國(guó)內(nèi)腦-機(jī)接口行業(yè)公司博?？悼萍伎偨?jīng)理黃肖山在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)卻從另一個(gè)角度解讀了這一尚難落地的技術(shù)。
“對(duì)美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局來(lái)說(shuō)，任何‘黑科技’都并非天方夜譚，因?yàn)樗麄冄邪l(fā)的是10年后的技術(shù)，他們并不急于一時(shí)成敗。”在黃肖山看來(lái)，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局支持的很多科研項(xiàng)目都非常超前。
如今美國(guó)太空探索技術(shù)公司（SpaceX）對(duì)外宣布正在研發(fā)的腦-機(jī)接口技術(shù)，早在10年前美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局就已投入力量進(jìn)行了這方面的研究工作。美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局支持的很多項(xiàng)目，都是以破解大腦工作機(jī)制為目標(biāo)，以期將相關(guān)技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域。
“他們推進(jìn)的研究，將不僅強(qiáng)化美國(guó)軍事力量，還能惠及醫(yī)療技術(shù)。比如，若科學(xué)家破解了人體大腦的工作機(jī)制，那么以后醫(yī)生在治療阿爾茨海默病時(shí)，只需了解致病機(jī)制，根據(jù)該機(jī)制采集大腦相關(guān)信號(hào)，就能給予相應(yīng)的治療。”黃肖山說(shuō)。
“近年來(lái)，微尺度神經(jīng)接口、高質(zhì)量微電極技術(shù)以及生物工程技術(shù)的快速發(fā)展為腦機(jī)‘無(wú)縫交流’提供了前所未有的發(fā)展機(jī)遇，相信在未來(lái)幾年該項(xiàng)技術(shù)將會(huì)迎來(lái)重大突破。”許敏鵬預(yù)測(cè)道。
會(huì)出現(xiàn)哪些技術(shù)風(fēng)險(xiǎn) 或陷入科技倫理發(fā)展困境
未來(lái)幾年，腦-機(jī)接口技術(shù)似乎將成為現(xiàn)實(shí)，但技術(shù)的進(jìn)展，為我們帶來(lái)福祉的同時(shí)，也引發(fā)了科學(xué)界以及公眾在倫理方面的擔(dān)憂(yōu)。
世界科技史上，倫理問(wèn)題曾不止一次引發(fā)過(guò)巨大爭(zhēng)議。1978年，世界上第一例試管嬰兒在英國(guó)出生。2010年，“試管嬰兒之父”英國(guó)劍橋大學(xué)教授羅伯特·愛(ài)德華茲才獲得諾貝爾獎(jiǎng)。而后經(jīng)過(guò)30多年的實(shí)踐，輔助生殖技術(shù)才通過(guò)倫理驗(yàn)證，得到公眾認(rèn)可。
誠(chéng)然，科技發(fā)展離不開(kāi)倫理環(huán)境，在技術(shù)發(fā)展到一定規(guī)模和程度時(shí)，必須要有相應(yīng)的科技倫理來(lái)規(guī)范。腦-機(jī)接口技術(shù)是否會(huì)對(duì)人體大腦造成損傷、是否有感染的安全風(fēng)險(xiǎn)、是否會(huì)侵犯隱私？這一系列問(wèn)題，都是人們對(duì)于這一“黑科技”的擔(dān)憂(yōu)。
正如我國(guó)著名計(jì)算機(jī)軟件專(zhuān)家、中國(guó)科學(xué)院院士梅宏在2019中國(guó)計(jì)算機(jī)大會(huì)新聞發(fā)布會(huì)上對(duì)媒體所說(shuō)：“我們對(duì)人腦機(jī)理的探究是必要的，但這種技術(shù)路線(xiàn)是危險(xiǎn)的，如果技術(shù)被濫用，后果將不堪設(shè)想。”
“的確，盡管腦-機(jī)接口技術(shù)能給我們帶來(lái)福祉，例如它能幫助神經(jīng)肌肉障礙患者恢復(fù)基本的交流控制能力，但與該技術(shù)相關(guān)的神經(jīng)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)仍處在未知和不可控的狀態(tài)。舉例來(lái)說(shuō)，侵入性微電極陣列等設(shè)備，可能會(huì)帶來(lái)大腦組織反應(yīng)或感染等風(fēng)險(xiǎn)。”許敏鵬對(duì)記者說(shuō)。
許敏鵬提出，為了降低可能出現(xiàn)的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，研究人員必須要堅(jiān)持以人為本的設(shè)計(jì)原則，設(shè)身處地地為使用者考慮，最大限度地發(fā)揮腦-機(jī)接口技術(shù)研究對(duì)人類(lèi)的正面作用，并把風(fēng)險(xiǎn)降至最低。具體來(lái)說(shuō)，在對(duì)相關(guān)新技術(shù)、新方法進(jìn)行試驗(yàn)前，相關(guān)工作人員要組織有關(guān)專(zhuān)家進(jìn)行多學(xué)科的協(xié)作評(píng)估，明確該技術(shù)對(duì)人類(lèi)身體、心理可能造成的風(fēng)險(xiǎn)并給出處理應(yīng)對(duì)措施，準(zhǔn)確、客觀地對(duì)待出現(xiàn)的問(wèn)題并如實(shí)報(bào)告研究結(jié)果等。
“監(jiān)管制度不完善，常會(huì)給科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)倫理問(wèn)題。”許敏鵬認(rèn)為，規(guī)范技術(shù)發(fā)展，不僅要靠從業(yè)者自覺(jué)，還應(yīng)建立嚴(yán)格的監(jiān)管規(guī)則，全程記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程，一旦發(fā)生問(wèn)題，及時(shí)給予必要的糾正。
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