反思腦機接口技術(shù)：機器真的能控制我們的大腦嗎？

這個(gè)人類(lèi)參賽選手不是職業(yè)斗牛士，而是一名西班牙神經(jīng)科學(xué)家，叫做 José Manuel Rodriguez Delgado。1963年，他在一次危險的公共活動(dòng)中展示了如何通過(guò)無(wú)線(xiàn)電控制大腦植入來(lái)阻止動(dòng)物的暴力行為。

Delgado按下了手持無(wú)線(xiàn)電****上的一個(gè)開(kāi)關(guān)，使植入公牛大腦中的電極通電。Delgado認為，遙控大腦植入可以抑制動(dòng)物的越軌行為，實(shí)現所謂的“精神文明社會(huì )”。

毫無(wú)疑問(wèn)，這種通過(guò)大腦植入與無(wú)線(xiàn)電控制人腦的設想引起了大眾對腦機接口技術(shù)的恐懼，繼而使得這一研究領(lǐng)域受到了限制。但現在，社會(huì )開(kāi)始流行使用更先進(jìn)的技術(shù)，比如激光束、超聲波、電磁脈沖、輕度的交流電和直流電刺激等等。這些技術(shù)不僅能夠獲取與操縱大腦的電活動(dòng)，而且比Delgado刺入大腦的針狀電極要復雜得多。

特斯拉的創(chuàng )始人馬斯克與Facebook的CEO扎克伯克是這個(gè)研究領(lǐng)域的引領(lǐng)者，他們在腦機接口技術(shù)的開(kāi)發(fā)上投入了上百萬(wàn)美元。在2019年11月的一次演講上，馬斯克曾表示，他想為人腦提供一個(gè)“超級智能層”（superintelligence layer），以保護人類(lèi)免受人工智能的傷害。

視頻地址：https://www.youtube.com/watch?v=4Ei7MQjRK0U

此外，據Wired報道，扎克伯格也曾表示過(guò)，他希望用過(guò)用戶(hù)能夠通過(guò)意念在互聯(lián)網(wǎng)上傳他們的思想和情感，而不必打字。但在這些討論中，事實(shí)和虛構很容易被模糊化。比如，這些技術(shù)實(shí)際上是如何工作的？它們的功能又是什么？

在1964年，Delgado的技術(shù)就已經(jīng)可以在人腦中引發(fā)一系列令人驚訝的操控。他只需在癲癇患者的大腦中植入電極、給電極通電，就可以輕松平息患者在癲癇發(fā)作時(shí)的腦風(fēng)暴，或迅速抑制精神疾病。但同時(shí)，他又可以命令一個(gè)人的四肢移動(dòng)，控制動(dòng)物的發(fā)情，或使人們陷入深深的自殺式絕望中。因此，我們不難猜測人們會(huì )對此項技術(shù)感到緊張。

甚至是廣受尊敬的神經(jīng)科學(xué)家也發(fā)出了警報。2017年，《Nature》上刊登了一篇社論“Four ethical priorities for neurotechnologies and AI”，開(kāi)篇就提到了電視劇《黑鏡》中描述的場(chǎng)景：通過(guò)大腦控制技術(shù)，癱瘓的男人大腦被植入物體，使他可以控制假肢。因為這個(gè)男人感到沮喪，他用鋼鐵般的爪子攻擊了助手，瞬間失去控制。

這種科學(xué)怪人的場(chǎng)景很荒謬。放置在運動(dòng)皮層中以激活假肢運動(dòng)的電極是沒(méi)有情感的。而且，無(wú)論你在這些聳人聽(tīng)聞的文章中讀到了什么，神經(jīng)科學(xué)家到目前為止還無(wú)法了解如何通過(guò)神經(jīng)回路中的神經(jīng)沖動(dòng)來(lái)編碼思想、情感和意圖——在大腦攻擊中，生物學(xué)的障礙遠遠大于技術(shù)挑戰。

目前的腦機接口設備是通過(guò)分析數據來(lái)運行，與亞馬遜預測用戶(hù)下一步想要讀的書(shū)的方式幾乎是一樣。計算機通過(guò)大腦植入物或可移動(dòng)電極帽監控電活動(dòng)流，學(xué)習識別人類(lèi)在進(jìn)行意圖肢體運動(dòng)時(shí)交流模式的變化。

例如，當人們移動(dòng)肢體，或甚至是考慮移動(dòng)肢體時(shí)，大腦皮層涌動(dòng)的持續的電活動(dòng)振蕩（即腦電波）就會(huì )突然被抑制。這種現象反映了成千上萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元之間的交流突然發(fā)生了變化，就像一個(gè)服務(wù)員突然掉了一個(gè)玻璃杯、在餐廳引起的喧嘩聲一樣：您不知道每個(gè)食客之間的對話(huà)，但他們集體發(fā)出的噓聲是一個(gè)清晰的信號。科學(xué)家可以利用大腦皮層中的電力中斷來(lái)觸發(fā)計算機，從而激活假肢中的電機，或使得人們在計算機屏幕上單擊虛擬鼠標。

但是，即使有可能進(jìn)入帶有微電極的單個(gè)神經(jīng)元，神經(jīng)科學(xué)家也無(wú)法像處理大量計算機代碼一樣對神經(jīng)元發(fā)電進(jìn)行解碼。他們必須使用機器學(xué)習來(lái)識別與行為反應相關(guān)的神經(jīng)元電活動(dòng)模式。這類(lèi)腦機接口技術(shù)通過(guò)關(guān)聯(lián)性進(jìn)行操作，就像我們通過(guò)聆聽(tīng)發(fā)動(dòng)機的聲音來(lái)壓下汽車(chē)離合器的方式一樣。

就像賽車(chē)手可以精準地換檔一樣，這種人機界面的相關(guān)方法非常有效。一些假肢設備使大腦的電活動(dòng)與感覺(jué)運動(dòng)功能相匹配，就可以改變人們的生活，使癱瘓或有其他神經(jīng)功能喪失的人恢復某些喪失的功能和獨立性。

事實(shí)上，在腦機接口設備中，還有許多神奇的技術(shù)在工作，比如大腦，就能起到巨大的作用。通過(guò)長(cháng)時(shí)間的反復試驗，大腦在看到預期的反應時(shí)就會(huì )以某種方式得到獎勵。隨著(zhù)時(shí)間的流逝，大腦逐漸學(xué)會(huì )了生成計算機能識別的電信號。所有這一切都是發(fā)生在有意識的情況下，神經(jīng)科學(xué)家并不知道大腦是如何做到的。所以，這與聳人聽(tīng)聞的大腦控制其實(shí)相差甚遠。

然而，為了爭辯，我們不妨想象我們確實(shí)了解如何在神經(jīng)元激發(fā)模式中編碼信息。然后，以真正的《黑鏡》方式，比如通過(guò)大腦植入來(lái)插入外來(lái)思想。在神經(jīng)科學(xué)家Timothy Buschman（他正研究大腦記錄與刺激）看來(lái)，我們仍然需要克服許多困難。他在普林斯頓大學(xué)的實(shí)驗室中告訴筆者：“我知道要瞄準哪個(gè)大腦區域，但我不知道要瞄準哪個(gè)神經(jīng)元。即使我可以針對每個(gè)人使用相同的神經(jīng)元，該神經(jīng)元在不同人的大腦中的作用也會(huì )有所不同?！?/span>

無(wú)論馬斯克給工業(yè)界帶來(lái)了多少發(fā)展腦機接口技術(shù)的動(dòng)力，Buschman從數學(xué)的角度明確解釋了：生物學(xué)才是真正的瓶頸，而不是技術(shù)。即使我們通過(guò)將一個(gè)神經(jīng)元分為“開(kāi)”或“關(guān)”來(lái)簡(jiǎn)化神經(jīng)編碼，在只有300個(gè)神經(jīng)元的網(wǎng)絡(luò )中，我們仍然有2的300次方種可能的狀態(tài)——比已知宇宙中的所有原子都多。Buschman說(shuō)：“這些狀態(tài)的數目是無(wú)以計量的?！?/span>

用一分鐘思考一下：人類(lèi)的大腦大約有850億個(gè)神經(jīng)元。

那么，扎克伯格的用戶(hù)上傳想法和情感的設想又應該如何評價(jià)呢？畢竟，從大腦中讀取信息似乎比將信息下載到大腦更可行。

卡內基梅隆大學(xué)的教授Marcel Just和同事現在正在使用功能磁共振成像（fMRI）來(lái)揭示一個(gè)人的私人想法，希望了解大腦如何處理、存儲和回憶信息。他們可以知道一個(gè)人正在想什么數字、處于哪種情緒，或是否有自殺的念頭。這種大腦-機器的思想主義是通過(guò)要求人們在fMRI機器中不斷反復地具有特定的思想或認知經(jīng)驗來(lái)工作的。由于認知和情感激活了大腦中的特定網(wǎng)絡(luò )集，因此機器學(xué)習可以確定哪些大腦活動(dòng)模式與特定的思想或情感相關(guān)。值得注意的是，無(wú)論這個(gè)人的母語(yǔ)是哪種語(yǔ)言，揭示私人思想的大腦活動(dòng)模式都是一致的。

這項研究得出的一項令人驚訝的發(fā)現是：大腦不是以我們想象的方式去存儲信息，像離散項被有邏輯地歸類(lèi)到數據庫中一樣。在大腦中，信息被編碼為集成的概念，包含了與一個(gè)item相關(guān)的所有感覺(jué)、情感、相關(guān)經(jīng)驗與重要性。從邏輯上講，“意大利面”和“蘋(píng)果”都是食品，但每個(gè)人都有不同的感覺(jué)，所激活的大腦區域也都不一樣。這就解釋了Just可以使用非常緩慢的fMRI方法，花幾分鐘獲取大腦圖像，從而確定一個(gè)人正在讀什么句子。大腦不會(huì )像谷歌翻譯軟件那樣逐字地解碼和存儲書(shū)面信息，而是會(huì )完整地編碼整個(gè)句子的含義。

這種技術(shù)的思想閱讀似乎令人恐懼。Just說(shuō)：“沒(méi)有什么比思想更私密的了?！钡?，這種擔心實(shí)際上是沒(méi)有依據的。與用于操作假體的腦機接口技術(shù)相似，這種思想閱讀需要參與者的大力配合和努力。Just的同事Vladimir Cherkassky解釋?zhuān)藗兛梢暂p松地打敗腦機接口技術(shù)?！拔覀冃枰獏⑴c者想一個(gè)蘋(píng)果想 6 次。所以，要打敗意念控制技術(shù)，他們要做的只是第一次想一個(gè)紅蘋(píng)果，第二次想一個(gè)綠蘋(píng)果，或是Macintosh計算機，那我們就玩完了?！?/span>

評論家常常提到腦機接口技術(shù)I的道德問(wèn)題，比如沒(méi)有隱私、身份、智能體和同意。他們擔心技術(shù)會(huì )濫用，從而提高表現能力或破壞自由意志，還擔心社會(huì )內部的個(gè)體差異會(huì )減少部分人獲得技術(shù)的機會(huì )。確實(shí)，與所有技術(shù)一樣，圖謀不軌的人可能會(huì )用它來(lái)造成故意傷害。這些都是好的觀(guān)點(diǎn)，并隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步愈加值得考慮。但值得記住的是：我們已經(jīng)面對并接受了其他生物醫學(xué)進(jìn)步所可能帶來(lái)的擔憂(yōu)，例如DNA測序、麻醉和神經(jīng)外科。

對我來(lái)說(shuō)，未來(lái)腦機接口技術(shù)可能帶來(lái)的危害會(huì )被其優(yōu)點(diǎn)所抵消?，F在，用化學(xué)****品或手術(shù)來(lái)治療神經(jīng)和心理疾病的方法所起到的作用仍十分有限。應用電力與大腦進(jìn)行精確交互，以及通過(guò)監視大腦的電活動(dòng)來(lái)診斷疾病，帶來(lái)了非常樂(lè )觀(guān)的前景。當癱瘓男子Nathan Copeland用一只由植入其運動(dòng)皮層的電極控制的機械手臂握住奧巴馬總統的手時(shí)，他還通過(guò)假肢手指中的傳感器刺激了感覺(jué)皮層中的電極，從而感受到握手的抓力。此外，腦機接口技術(shù)還可以恢復視力和聽(tīng)力，生成合成語(yǔ)音，并幫助治療強迫癥、癮癥和帕金森氏癥等疾病。

對我們所不了解的事物感到恐懼是正常的。對于我們大多數人來(lái)說(shuō)，對意念控制的恐懼是抽象的，但癱瘓男子Copeland正面了讓科學(xué)家打開(kāi)他的頭骨、并在他的大腦中植入電極的現實(shí)。當我在2018年遇到他時(shí)，Copeland的大腦植入物已被移除，因為電極的使用壽命有限。他說(shuō)：“回頭來(lái)看，如果被允許，我可以讓他們在我的大腦中無(wú)數次植入電極?！?/span>

參考鏈接：

1. https://www.quantamagazine.org/how-brain-computer-interface-technology-is-different-from-mind-control-20210517/

2. https://www.wired.com/story/zuckerberg-wants-facebook-to-build-mind-reading-machine/

3. https://www.nature.com/news/four-ethical-priorities-for-neurotechnologies-and-ai-1.22960  

   來(lái)源：人工智能專(zhuān)家