【新智元導(dǎo)讀】近日，布朗大學(xué)神經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的機(jī)械臂實(shí)在太贊了，給身體障礙者成功喂咖啡。在人腦中植入芯片，以腦機(jī)結(jié)合的方式控制人腦，已從科幻走進(jìn)了現(xiàn)實(shí)。

　　在人腦中植入芯片，以腦機(jī)結(jié)合的方式控制人腦，已從科幻走進(jìn)了現(xiàn)實(shí)。

　　近日，布朗大學(xué)神經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室展示了這樣一幅畫面：

　　一位癱瘓的、不能說(shuō)話的患者，安裝上一個(gè)名為BrainGate的系統(tǒng)。系統(tǒng)包括一個(gè)植入運(yùn)動(dòng)皮層的微小電極陣列，一個(gè)在頭頂悠然自得的插頭，一個(gè)鞋盒大小的信號(hào)放大器，以及一臺(tái)裝有患者神經(jīng)信號(hào)解碼軟件的計(jì)算機(jī)。

　　患者試圖用機(jī)械臂拿起一瓶咖啡，她手握住瓶身，送至嘴邊，并從吸管里喝了一口。

　　目前，在人腦中植入芯片，以腦機(jī)結(jié)合的方式控制人腦，已從科幻走進(jìn)了現(xiàn)實(shí)。

　　腦機(jī)結(jié)合，從科幻到現(xiàn)實(shí)

　　過(guò)去20年，可植入治療設(shè)備在全球得到了很好普及，人工膝蓋、人工起搏器均得到了較為普遍的應(yīng)用。

　　那些行動(dòng)不便的人，通過(guò)傾聽和理解大腦語(yǔ)言，機(jī)器幫助障礙者實(shí)現(xiàn)行動(dòng)自由。

　　以帕金森患者為例，這個(gè)起搏器一樣的裝置會(huì)輸出電流，電流會(huì)阻斷該區(qū)域的異常神經(jīng)活動(dòng)，讓患者的手停止顫抖。

目前，人機(jī)結(jié)合主要經(jīng)歷了三個(gè)階段：

　　第一個(gè)階段是通過(guò)刺激患者的身體障礙部位，讓障礙部位可以活動(dòng)；

　　第二個(gè)階段是將信號(hào)傳遞給機(jī)械臂，讓機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)活動(dòng)，如機(jī)械臂咖啡；

　　第三個(gè)階段是人與電腦的直接溝通，讓意念轉(zhuǎn)化為行動(dòng)，如意念打字。

　　當(dāng)下，人機(jī)結(jié)合的研究處于第三階段，科學(xué)家們正致力于實(shí)現(xiàn)人腦的直接交流。

　　未來(lái)，不止是電流刺激，還包括光學(xué)刺激。

可讀取患者大腦信號(hào)的電極陣列

　　設(shè)備植入大腦，就像在果凍上安裝一幅畫，肉體的”脆弱“有些不堪：

　　——“腦洞大開”留下的傷口使患者容易受到感染；

　　——電極陣列不可避免地造成腦組織損傷，它像一百根頭發(fā)絲組成，從大腦伸出來(lái)；

　　——每一次晃動(dòng)電極都有可能撕裂連接，與原來(lái)的神經(jīng)元失去聯(lián)系。

電極陣列像一百根頭發(fā)絲組成，植入大腦

　　另外，研究人員可能會(huì)花幾個(gè)月時(shí)間訓(xùn)練特定的細(xì)胞，但這些細(xì)胞最終會(huì)死亡。

　　最終，患者身體的防御系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉該實(shí)驗(yàn)。

　　隨著時(shí)間的推移，電極周圍形成疤痕組織，將它們與鄰近的神經(jīng)元隔離開來(lái)，使它們失去作用。

　　腦機(jī)結(jié)合的原理——解碼算法

　　研究人員通過(guò)芯片收集這些人腦信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)學(xué)計(jì)算，就像手機(jī)和電腦的工作原理一樣，我們稱這個(gè)過(guò)程為：解碼算法。

　　解碼算法可以在定制的硅芯片上運(yùn)行，因?yàn)樗芎臉O低，這不僅有助于延長(zhǎng)植入裝置的電池壽命，同時(shí)意味著不用擔(dān)心電池過(guò)熱的問(wèn)題，芯片可以讀取并使用這些信號(hào)，繼續(xù)傳遞信號(hào)。

　　腦機(jī)接口的原理就是，在某種程度上讓腦信號(hào)與計(jì)算機(jī)信號(hào)互動(dòng)，當(dāng)一個(gè)神經(jīng)元想和另一個(gè)神經(jīng)元溝通時(shí)，會(huì)發(fā)出一種叫做動(dòng)作電位的微弱電子脈沖。

　　研究人員必須搞懂的一個(gè)神經(jīng)科學(xué)問(wèn)題就是，不同的信號(hào)是在人腦的什么部位被編碼的，以及如何被編碼的。

　　以人工視網(wǎng)膜為例，它能幫助失明的人重建光明，可能是目前最成功的神經(jīng)假體。

　　人工視網(wǎng)膜植入患者眼中，就像鏡頭一樣采光，將光信息轉(zhuǎn)化成電刺激信號(hào)，重建視力。

　　腦機(jī)接口的作用，是讀取一個(gè)人的神經(jīng)活動(dòng)，并用它來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)器。

　　讓大腦神經(jīng)活動(dòng)轉(zhuǎn)化為實(shí)際動(dòng)作，這項(xiàng)技術(shù)能切實(shí)改善身體障礙者的生活。

　　人腦與機(jī)器結(jié)合，誰(shuí)將掌握主導(dǎo)權(quán)？

　　大腦「掌控一切」的滿足感還將存在嗎？

　　如果，患者通過(guò)腦機(jī)接口控制的是機(jī)器，那么，當(dāng)人腦與機(jī)器結(jié)合之后，誰(shuí)將掌握主導(dǎo)權(quán)？

　　失去對(duì)身體的控制，將是一個(gè)人所能遭遇的最殘酷的經(jīng)歷之一。

　　這種殘酷不僅是身體的，而且是心理的。、

　　大腦的存在是為了感知世界、做出預(yù)測(cè)、控制世界。大腦中存在一套電化學(xué)獎(jiǎng)勵(lì)系統(tǒng)，帶給身體很大的「滿足感」。

　　也就是說(shuō)，當(dāng)身體失去了這種感知，整個(gè)人的滿足感也消失了。

　　在腦機(jī)接口對(duì)神經(jīng)信號(hào)的轉(zhuǎn)換和翻譯中，有些信息可能會(huì)丟失。目前，研究人員尚未有任何有效方式介入「意識(shí)」和機(jī)器之間的對(duì)話。

　　科學(xué)家們很難聽到這些對(duì)話，他們看到的是杯子被拿起了，患者成功喝到了咖啡，實(shí)驗(yàn)圓滿成功。

　　1999年，著名科幻電影《黑客帝國(guó)》描繪了「腦后插管」的虛擬世界：Matrix。

　　如今，這些電影畫面已經(jīng)變成了生活場(chǎng)景。

　　技術(shù)給人類帶來(lái)了很大福音，也恐怕會(huì)制造一些問(wèn)題。

　　如果出現(xiàn)了問(wèn)題，誰(shuí)將承擔(dān)責(zé)任呢？

　　關(guān)于人機(jī)結(jié)合的更多細(xì)節(jié)，還有待進(jìn)一步的探索。