脑机接口时代来临?
人类在思考有关存在这一宏大议题的同时,开始将大脑与机器直接通讯的可能用于拓展自身边界。
美国哲学家希拉里·普特南在1981年阐述了“缸中之脑”这一著名假想——一个人的大脑被从身体剥离,放入一个可以维持大脑生存的缸中,大脑的神经末梢接受着机器程序向其传输的信息,使之保持着一切如常的幻觉。那么谁能够证明,自己不是“缸中之脑”呢?
这类难以证伪的想法让人类不断推敲着自身的存在。在大脑这一由无数神经元组成的传感器与控制器之外,其他物品的存在似乎都产生了动摇。人类所体验的一切由此而生,也由此而灭。
脑机接口让这一哲学问题更为具象地走入现实,而人类在思考有关存在这一宏大议题的同时,开始将大脑与机器直接通讯的可能用于拓展自身边界。若意识可以控制机器,机器同时能够传感给大脑,那么残疾人将有望突破禁锢,得到更好的生活体验。人类甚至可以畅想,相比于让肉体永存的困难,将三磅重的大脑妥善保留,继续感知世界,人类是否算是实现永生?
如今已然有较为前沿的科研者迈入脑机接口领域,其中最有名的当属埃隆·马斯克的Neuralink。在该赛道里可以与其相比较的几家公司中,有一家名叫BrainCo的公司带有中国基因。
韩璧丞在十二年前看到了这样一段视频:一只猴子头上戴着的脑机接口装置与其运动神经元相连,它的双手被固定,无法直接拿起面前的香蕉。一段时间后,猴子逐渐发现它的想法与旁边的机械手臂有关联,最终它用意识操纵机械手臂,将香蕉送进自己口中。
强脑科技创始人兼首席执行官韩璧丞。图片来源:由上榜者提供
这个实验如“电光石火”般击中了韩璧丞,他开始了对脑机接口的研究,并于2015年在哈佛大学脑科学中心创立了BrainCo,研究大脑信号的解析以及技术运用。
韩璧丞说,脑机接口从定义上讲,是通过机器设备将大脑与外界直接相连的技术,具体分为通过大脑信号控制外部设备,与通过从外界施加影响(例如声、光、磁等)干预大脑的双向交互形式。但由于大脑的信号微弱复杂且伴随大量噪音,信号的采集与解析是一大技术难点。早在近一百年前,德国一位名叫汉克斯·伯格的医生首次在人类大脑中采集到信号。但时至今日,它依旧是摆在脑机接口研究者面前的难题。
在有关脑机接口的众多研究中,有70%针对的是非侵入式。韩璧丞认为,非侵入式要比侵入式脑机接口的市场至少广阔100倍,该技术有望为阿尔茨海默症、自闭症、抑郁症等疾病提出解决方案。但相比侵入式(Neuralink研究的就是这一种)能够直接采集脉冲信号,BrainCo所研究的非侵入式更需要面对脑电信号采集的难关。脑电以微伏为单位,信号极其微弱,是一节5号电池的一百万分之一。
研究过程中为了最大化提取到脑电信号,需要在头发上涂抹导电膏,而且要保障头发处于无油脂状态。为了在自己身上做实验,韩璧丞在哈佛大学读博的第一年洗了800多次头。
通过一位因为实验事故而失去右手的朋友,韩璧丞看到了脑机接口技术与智能假肢结合的可能。若可以通过意识思维来控制机械,便能够极大帮助残疾患者摆脱肢体局限。这一想法在中国拥有广阔的市场,中国有数千万名残疾患者,而其中肢体残疾群体购买假肢比例不足1%,并且购买假肢的用户中还有20%因为不满假肢性能而不再使用。
通过机械与算法还原双手功能是一项艰巨挑战,人类一生中95%以上的复杂工作都是由手完成的,动一动手指便需要34块肌肉协同。韩璧丞团队一度遇到了技术瓶颈,甚至怀疑所坚持的非侵入式技术是一个错误方向。
幸运的是,韩璧丞遇到了中国残疾人艺术团中一位右臂截肢的女歌手林安露,她想要借助BrainCo的技术实现弹钢琴的梦想。在初步测试后,她仅仅可以活动手指,无法完成弹钢琴这样复杂的动作。得知结果后,林安露没有放弃,每天花费大量时间训练机械手臂。最终带着工程师们为她更新开发的假肢算法与钢琴家郎朗同台,成为世界上首位用意识控制假肢完成钢琴表演的人。
在研发智能假肢的同时,BrainCo也关注人与人交互的进化。与动手指需要34块肌肉类似,人类说话需要神经控制100多块肌肉从而发出声音,韩璧丞认为,既然能够通过脑机技术实现手部精准控制,那么开发语言交互系统就并非不可实现。
大脑黑箱已经被打开,在谈及脑机接口的终极目标时,韩璧丞说:“它给人们带来一种希望。”按照达尔文的观点,人类是从猿进化而来的,进化的时间维度长达700万年。而如今,“脑机接口可以直接干预大脑,甚至去引导大脑的进化。”他说,“脑机接口给人们带来一种能够在本代人中发生很大变化的可能性。”美国国家航空航天局(NASA)已经开始启用BrainCo的头环设备进行训练,以增强宇航员在太空中的专注度。
“如果未来我们去模拟这100多块肌肉,并做出1,000块人工肌肉的算法给一个孩子,让他从两岁前就开始适应这种速度的对外表达,那他真有可能实现10分钟完成莎士比亚全作品的输出。”韩璧丞说。