無需開顱即可採集腦電信號

沿血管植入感測器,無需開顱即可採集腦電信號。5月4日,全球首例非人靈長類動物介入式腦機介面試驗在北京取得成功。試驗在猴腦內實現了介入式腦機介面腦控機械臂,對推動腦科學領域研究具有重要意義,標誌著我國腦機介面技術躋身國際領先行列。

此次試驗由南開大學教授段峰團隊牽頭,與中國人民解放軍總醫院(301醫院)、上海心瑋醫療科技股份有限公司聯合完成。試驗是在前期介入式腦機介面動物(羊)試驗基礎上取得的進一步成果,實現了介入式腦電信號從被動採集到主動控制的技術飛躍,突破了血管內腦電信號採集、介入式腦電信號識別等核心技術。

●試驗 介入式腦機介面兼顧安全性、識別穩定性

腦機介面技術可以將腦電信號轉換為控制指令,從而幫助運動功能障礙患者如腦卒中、漸凍症等與外部設備交互,提升生活質量。技術研究過程中發現,侵入式腦機介面創傷大,例如美國馬斯克的Neuralink公司侵入式腦機介面試驗猴已有多隻死亡;非侵入式腦機介面易受大腦容積導體效應的影響,腦電信號長期穩定性差。段峰團隊牽頭研發的介入式腦機介面通過介入手術將介入腦電感測器貼附在猴腦血管壁上,無需開顱手術即可採集到顱內腦電信號,相較於傳統侵入式和非侵入式腦機介面,兼顧了安全性、識別穩定性。

此次試驗的介入手術由解放軍總醫院第一醫學中心神經外科吳東東團隊操作完成。介入式腦電感測器通過頸靜脈,進入矢狀竇,到達猴運動皮層腦區。在術後成功採集並識別到非人靈長類動物介入式腦電信號,實現了動物對機械臂的主動控制。

段峰介紹,此次在非人靈長類動物腦內開展的介入式腦機介面試驗研究成果,促進了介入式腦機介面從實驗室前瞻性研究向臨床應用邁進,有助於推動醫療企業產業升級,通過醫工結合打造高端醫療設備民族品牌,未來在腦疾病醫療康復領域市場前景廣闊。

●回顧 把大腦皮層的信號活動直接轉變為計算機指令

去年6月25日,我國自主研發的國內首款介入式腦機介面在北京成功完成動物試驗。那次試驗的介入式腦機介面也是由段峰教授科研團隊牽頭,與上海某科技公司聯合研發。試驗的成功,標誌著我國在腦機介面、介入機器人研究領域達到國際先進水平。

那次試驗是國內首次在羊腦內實現介入式腦機介面,突破了介入式腦電電極、血管內腦電採集等核心技術,完成了支架、導管等神經介入器械產品研製,解決了傳統侵入式腦機介面對腦區造成不可逆損傷的弊端,填補了國內介入式腦機介面領域空白,對推動我國腦科學領域發展具有重要意義。

腦機介面技術可以在不依賴外周神經系統和肌肉組織的情況下,把大腦皮層的信號活動直接轉變為計算機指令,控制外界設備。對於嚴重運動功能障礙的患者來說,腦機介面能夠幫助他們獨立控制外界設備,恢復部分運動能力,提高生活質量。

據段峰教授介紹,人體內血管的支架經過長期臨床應用及研究,已經擁有較高的安全性。事實上,通過介入式腦機介面這一方式,沿著血管植入感測器,可以連通並激活大腦區域,無需侵入大腦即可獲得腦電信息。在動物腦內開展的介入式腦機試驗研究,在改善人們因腦、脊髓、周圍神經或肌肉功能障礙引起的嚴重癱瘓患者的功能獨立性,在治療癲癇、睡眠障礙、帕金森病等疾病中具有重要意義。

據段峰教授介紹,傳統腦機介面分為侵入式腦機介面和非侵入式腦機介面。侵入式腦機介面需要通過開顱手術或者鑽透顱骨將腦電感測器植入腦內,如馬斯克的Neuralink腦機介面需要直接從頭骨植入,這可能會導致患者大腦的長期炎症。而非侵入腦機介面雖然對人沒有傷害,但是腦電信號微弱,識別準確率和實時性受限。

段峰教授科研團隊牽頭研發的介入式腦機介面技術只需要通過類似心臟搭橋的微創手術便可實現腦機連接。科研團隊採用治療中風的神經介入技術,通過靜脈將腦電感測器植入到大腦運動皮層、視覺皮層等腦區後,神經支架膨脹,將電極擠壓在靠近大腦的血管壁上,從而獲取相應腦區信號。這一技術最大的優點是不需要顱骨鑽孔或開顱手術即可獲得腦電信號,整個手術植入過程可在兩小時內完成。

●重視 「腦科學和類腦研究」列入國家重大科技創新和工程項目

目前,腦機介面已被應用於醫療健康、狀態檢測、智能生活、國防安全等眾多場景,被美國、歐盟、日本、韓國等眾多發達經濟體視作戰略級科技。據麥肯錫諮詢公司預測,未來10到20年,全球腦機介面產業將產生最多2000億美元的經濟價值。

美國早在1989年就率先提出全國性的腦科學計劃,並把20世紀最後10年命名為「腦的10年」,他們還在2013年提出被認為可與人類基因組計劃相媲美的「腦計劃」,旨在探索人類大腦工作機制、繪製腦活動全圖、推動神經科學研究、針對目前無法治癒的大腦疾病開發新療法。

1991年,歐洲出台「歐洲腦10年」計劃。2013年1月,歐盟委員會宣布人腦工程入選「未來新興旗艦技術項目」,並設立專項研發計劃「人類大腦計劃」,可在10年內(2013年至2023年)獲得10億歐元經費。日本腦/思維計劃(通過用於疾病研究的集成神經技術繪製腦圖),於2014年6月啟動,計劃開發腦圖繪製技術,並繪製人類腦圖譜。該項目在10年內受到共400億日元的資助。

我國也高度重視腦機介面技術發展,已將「腦科學和類腦研究」列入國家重大科技創新和工程項目。中國科學院也於2022年初成立腦科學和智能技術卓越創新中心。2023年2月,中國腦機介面產業聯盟成立,將積極發揮政產學研用橋樑紐帶作用,為我國腦機介面、腦機交互、腦機智能領域規劃布局提供支撐建議,加強跨領域與行業交流,推動技術創新與應用探索,開展標準和測試研究,培育和構建產業生態,以便更好地支撐我國經濟、科技和社會發展。

科學進程

為了解大腦,科學家至少花了200年

早在1924年,德國精神科醫生漢斯·貝格爾(Hans Berger)就通過檢測發現了腦電波,這意味著人的意識可以轉化成電子信號被讀取。此後,腦機介面技術的研究開始出現,但直到20世紀70年代才真正逐漸成形。

當時,美國加州大學洛杉磯分校教授雅克·維達爾(Jacques Vidal)在科學文獻中首次用到「腦機介面」這一術語。1977年,他通過提取視覺誘發電位,完成了通過腦電對屏幕上游標樣物體的控制,這是腦機介面最早的實驗室實現形式,也意味著該技術的發展由設想進入了研究階段。

如何理解腦機介面的概念呢?要從我們的大腦談起。它是人體的控制器,主要由神經元組成,數量多達860億個,可以說是宇宙中最複雜的存在之一。大腦神經元對信息進行接收、處理和轉發,神經元之間通過級聯方式形成網路,這些網路進一步形成更複雜的交聯網路。通常情況下,中樞神經系統的活動通過外周神經系統連接身體的感覺、運動、語言等信息收發器官,實現身體內部與外部環境的信息交互。

而腦機介面則由「腦」+「機」+「介面」組成,簡稱為BCI(brain-computer interfaces),指的是將人腦與外界具有處理或計算能力的設備(比如電腦或其他裝置)實現連接,進行直接通信的方式。

我們的大腦複雜精密但又極度脆弱,一點疾病就可能讓人束手無策。為了理解大腦,科學家們至少花了200年時間。據中國科學院院士、上海腦科學與類腦研究中心主任蒲慕明所述,現在我們對神經細胞如何處理信息了解得很清楚,但是對整個大腦複雜的網路結構了解仍不多。「到底是什麼原理使得神經細胞在某種情況下發生某些反應,我們並不是很清楚;還有大腦中的信息處理,我們對各種情緒的感知,還有一些高等認知功能——思維、抉擇甚至意識等,理解得比較粗淺。」

通過腦機介面技術,我們就可以全面地解析認識大腦了。同時,它也是神經修復領域最有潛力的診療工具,對於治療神經功能損傷引發的疾病具有重要價值。

腦機介面技術迎來大爆發

時間回到20世紀80年代至90年代,科學家們不僅研發了可行的腦機介面系統,還定義了幾種主要範式,實現了腦機介面技術真正的破冰,這些範式至今仍在採用。

1988年,法韋爾(L.A.Farwell)和唐欽(E.Donchin)提出了著名的腦機介面範式——「P300拼寫器」,該範式通過檢測電位輸出目標字元,幫助癱瘓病人與外界進行通信和交互。

1992年,埃里希·薩特(Erich E. Sutter)提出了基於視覺誘發電位的腦機介面系統。這是基於視覺誘發電位的腦機介面範式首次被應用於臨床,幫助肌萎縮側索硬化症(又稱「漸凍症」)患者以高於10個單詞/分鐘的速度向外界傳遞信息。

1998年,埃默里大學的研究員菲利普·肯尼迪(Philip Kennedy)首次將腦機介面裝備植入人體,使用無線雙電極獲得了高質量數據,實現了對電腦游標的控制……

進入21世紀以來,尤其是最近10年,在機器學習演算法和腦電信號處理技術快速發展的背景下,腦機介面的技術迎來大爆發。大批多元化範式湧現,如視覺BCI、語言BCI、情感識別等;消費級腦電感測器和腦機介面系統問世,不僅在臨床醫學上的應用得到快速推進,非醫學領域如情緒識別、虛擬現實和遊戲等方向上也出現了嘗試與探索。

用意念「手寫」,準確率可達99%

當下腦機介面的研究進展如何,又帶來了哪些改變呢?

2021年,來自斯坦福大學的研究者首次破解了「與手寫筆跡相關」的大腦活動,其開發出的皮質內腦機介面系統,讓研究受試者(因脊髓損失癱瘓)每分鐘可以打出約90個字元,是以往利用此類腦機介面打字記錄的兩倍多,並且在線原始準確率達到了94.1%,自動更正後的離線準確率超過了99%。

以往,腦機介面的主要功能是恢復患者的「運動技能」,比如藉助腦機介面設備操控機械臂抓取物品、移動電腦游標、點擊字母輸入等。而這位65歲的受試者「想像著用筆在紙上寫字」,此時其大腦中植入的電極檢測到了他試圖寫字的活動,演算法會對每個字元對應的模式進行解碼,並轉化成可在屏幕上顯示的文本。

相關論文登上Nature(《自然》)雜誌,封面上還展示了用腦控「手寫」出的字母。

2014年,腦機介面領域的學術奠基人米格爾·尼科萊利斯(Miguel Nicolelis)為一位癱瘓少年做了一套「機械戰甲」,讓少年用大腦控制機械外肢,成功為巴西世界盃完成了開球。

在運動輔助上,還有一些非植入式腦機技術也取得了驚人的成果。2019年,BrainCo做出了全球第一款腦控機械義肢產品——智能仿生手,通過採集殘疾人殘肢末端的肌電神經電信號,用深度學習的演算法來還原殘疾人的運動意圖,並讓假肢執行相應的動作,做到「手隨心動」。並且,用戶不需要做任何的手術,直接在殘臂上布上一群高通量的信息採集器,採集他的肌電和神經電。

應用

有望幫助航天員完成複雜的工作任務

早在20多年前,清華大學就對於無創腦機介面(非侵入式)進行了研究。當時,航天員上天之前,都需要進行耐力方面的特殊訓練,目的是使受訓者在接受轉動、旋轉、失重和超重等刺激時,不會發生眩暈和錯覺癥狀。在太空環境適應訓練中,航天員訓練最多的是離心機,因為離心機高強度的刺激環境,在訓練中人常常會來不及喊停便陷入眩暈。來自清華大學的團隊負責在離心機實驗環境中檢測受訓人的大腦意識狀態,通過腦機介面系統分辨出受訓人是否清醒。這種基於腦電狀態來評價人的精神狀態,並基於用戶需求給予特定反饋的技術,形成了多類應用——開發更為輕便的可穿戴設備,應用在冥想、放鬆、睡眠等健康場景以及專註力、智能玩具、藝術裝置等教育或消費類場景中。

隨著載人航天的發展,航天員在太空的工作也日趨複雜。為了突破雙手操作的限制,中國航天員已經開始試驗一種腦機交互技術。

在神舟十一號載人飛行中,我們的航天員完成了人類歷史上首次太空腦機交互試驗。航天員戴上腦電帽後,還要塗上導電膏。當導電膏從腦電帽的小孔內注入以後,導電膏里的細粒就可以填充在接觸面的縫隙里,相當於增加了採集腦電信號的觸頭和頭皮的接觸面積,可以讓腦電帽更好地採集到頭皮的腦電信號。準備好後,航天員完成了視覺刺激實驗、運動想像實驗,還通過意識控制拼寫。

我國介入式腦機介面技術進展

2022年初:中國科學院成立腦科學和智能技術卓越創新中心。

2022年6月25日:我國首次在羊腦內實現介入式腦機介面,突破了介入式腦電電極、血管內腦電採集等核心技術,完成了支架、導管等神經介入器械產品研製,解決了傳統侵入式腦機介面對腦區造成不可逆損傷的弊端,填補了國內介入式腦機介面領域空白。

2023年2月:中國腦機介面產業聯盟成立,為我國腦機介面、腦機交互、腦機智能領域規劃布局提供支撐建議。

2023年5月4日:全球首例非人靈長類動物介入式腦機介面試驗在北京取得成功。試驗在猴腦內實現了介入式腦機介面腦控機械臂,標誌著我國腦機介面技術躋身國際領先行列。

三條技術路線

●侵入式腦機介面

需要通過開顱手術或者鑽透顱骨將腦電感測器植入腦內,可能會導致患者大腦的長期炎症。

●非侵入腦機介面

將設備覆蓋在頭皮上,雖然對人沒有傷害,但是腦電信號微弱,識別準確率和實時性受限。

●介入式腦機介面

沿著血管植入感測器,可以連通並激活大腦區域,無需侵入大腦即可獲得腦電信息。

整合:朱林

文圖來源:新華社、央視新聞、北京日報、《瞭望》新聞周刊等

轉自:https://www.sohu.com/a/673402119_161795

腦機介面的新突破

談及腦機介面,外界的第一印象,可能是馬斯克讓猴子實現「意念打字」的場景。不過,最近讓外界驚艷的,是來自中國的團隊。

5月4日,全球首例非人靈長類動物介入式腦機介面試驗在北京獲得成功,該試驗在猴腦內實現了介入式腦機介面腦控機械臂,這對推動腦科學領域研究具有重要意義,標誌著我國腦機介面技術躋身國際領先行列。

此次試驗由南開大學段峰教授團隊牽頭,與中國人民解放軍總醫院(301醫院)、上海心瑋醫療科技股份有限公司聯合完成,突破了血管內腦電信號採集、介入式腦電信號識別等核心技術。從視頻資料來看,這隻手術後的猴子,只需要「想一想」,就能讓機械臂把食物送進口中了。

這項技術在醫療、軍事等多個領域的應用空間非常廣泛,如可幫助腦卒中、漸凍症等患者康復,甚至未來能將人類的思考、意識、記憶存儲下來。這一系列聽起來非常神奇的成果,已經開始實現。一些科幻大片里的場景,也許距離我們沒有那麼遙遠。

介入式腦機介面的突破

腦機介面指在人或動物大腦與外部設備之間創建的直接連接,實現腦與設備的信息交換。目前腦機介面主要有3種,包括侵入式腦機介面、非侵入式腦機介面和介入式腦機介面。由「矽谷鋼鐵俠」馬斯克及科學家團隊創立的Neuralink,就是少數從事侵入式腦機介面研發的企業代表。

不過,侵入式腦機介面創傷大,例如Neuralink公司侵入式腦機介面試驗猴已有多隻死亡,該公司的人體試驗也遲遲未獲得美國食品藥品監督管理局的許可。非侵入式腦機介面易受大腦容積導體效應的影響,腦電信號長期穩定性差。而介入式腦機介面是通過微創介入方式,將血管穿刺小口,通過類似心臟支架介入的微創手術實現腦機連接。這種方式的創傷較侵入式腦機介面更小。

此次段峰教授團隊牽頭研發的介入式腦機介面試驗,是通過介入手術將介入腦電感測器貼附在猴腦血管壁上,無需開顱手術即可採集到顱內腦電信號,兼顧了安全性、識別穩定性。

段峰長期從事腦科學、機器人技術等方面的研究。實際上,上述3種腦機介面方式,他都嘗試過。

早在2014年夏天,段峰研究團隊在南開大學就完成了「腦控汽車」的試驗。試驗人員頭戴裝有16個採集點的腦電信號採集設備,通過腦電信號對一輛裝有計算機處理系統、車載電控單元等裝置的汽車進行「發號施令」,汽車在人腦的操控下能夠準確執行啟動、直線前進、直線倒車、剎車、車門上鎖或解鎖等規定指令。據介紹,該成果在國內首次實現人腦驅車及腦電信號與汽車系統的「聯結」,這有望徹底改變「手」「腳」並用的駕車模式,讓肢體殘障人士的「驅車夢想」不再遙遠。

段峰團隊還在大鼠身上做了侵入式腦機介面的試驗,可以實現「人想往左,大鼠往左;人想往右,大鼠往右」。在這之後,團隊對侵入式腦機介面的情況也非常了解了。

「這種試驗實時性、信號穩定性、準確性都很好,因為是在腦內,沒有外界干擾,但它的傷害性很大,老鼠做完試驗以後,還有其他後期的一些影響,我就沒有在這條路上再往下走了。」段峰對《中國經濟周刊》記者說,「我就在想,怎麼能找到一個識別腦電交流信號準確、傷害性又小的方式,那就只有在血管內。用這種方式,能測到腦電信號,又沒有做開顱手術,沒有傷害腦。」

在羊身上完成了介入式腦機介面動物試驗後,團隊才開始在非人靈長類動物身上試驗。
不過,若要將技術應用到臨床,實現產業化,可能還需要走較長的一段路。這涉及政策支持、資金支持、人員匹配、法律法規建設等一系列配套建設。

「在臨床上,我們沒有先例,並且還有未來人體試驗、志願者審批等一系列問題。這不單單涉及技術,是一個綜合體。」段峰說道。

目前,國內外都在圍繞腦機介面技術進行爭奪。全球已有多家企業完成腦機介面動物試驗,其中包括Neuralink、BrainCo和Synchron等。我國也有多項成果,如2006年,清華研製成功腦機介面系統可用「思維」踢足球;2014年,我國首次成功在腦中植入電極用意念控制機械手臂;2021年,天津大學神經工程團隊的「Enhance decoding of pre-movement EEG patterns for brain-computer interfaces」研究論文,被英國物理學會出版社授予「CHINA TOP cited paper award 2021」,該獎項旨在表彰研究人員發表的最具影響力的論文。

在未來,我們有可能實現「人腦中植入晶元」嗎?

段峰認為,這個設想不是卡在技術上,而是面臨資金、政策、法律法規、倫理等方面的約束。「這種試驗非常燒錢,可能數億元都不夠。還需要人才的適配,這不是看你畢業985、211、發多少SCI論文,而是需要具有工程經驗的複合型人才。」

「在人腦中植入醫療器械現在已經不是禁區,當下已經有了很多成熟的產品,只是在於植的東西是晶元還是其他?」上海心瑋醫療科技股份有限公司相關負責人張涵告訴《中國經濟周刊》記者。

他也認為,從技術角度來說,在人腦中植入醫療器械是可能實現的,但核心的是要考慮倫理、安全性、使用目的等方面的問題。

心瑋醫療醫療器械上市公司為本次試驗提供了設備技術支持。在張涵看來,若要促進腦機介面技術的進一步發展,各方合作非常重要。「這次試驗涉及採集信號的儀器、解碼信號的儀器、演算法等,也涉及醫學、生物、計算機、生物化學等多個學科。合作是非常重要的,需要大家共同把交叉學科做起來。基礎研究對我們產業方來說是非常重要的支持,如果沒有這些東西的話,產業方能做的事情就很受局限。」

他也直言,目前從產業端來說,國內外可能還談不到成熟的盈利模式和業務模式,因為大家都在探索階段。

「除了腦機介面,我們也有很多其他項目,這些項目不是每一個都能孵化出成熟的、具有很強商業化和盈利能力的產品,但哪怕10%、20%的項目能夠孵化出來,這對於支撐公司長期盈利和發展的意義都巨大。」張涵說,「我們選擇腦機介面,因為它跟我們有很多契合點。其器械使用跟我們現有的神經介入產品高度相關,我們的機器人研發團隊,也可以在技術上做一些支持,在這項試驗上,參與試驗的所有人的目標方向是一致的。」

科幻大片場景並不遙遠

實際上,段峰不僅在腦機介面技術領域見長,在人工冬眠、記憶移植、飛行器製造等方面均有研究成果。

2022年8月,由段峰團隊自主設計研發、國內首款垂直起降噴氣動力飛行器在天津試飛成功。據他介紹,傳統小型旋翼飛行器載重小,而載重大的直升機起降需要開闊地形。此次試飛的垂直起降噴氣動力飛行器,可以解決這兩大難題,未來有望應用於空中人員運送領域,比如複雜地理環境救援、城市急救等。

段峰團隊還成功實現了讓大鼠體溫降24℃進入冬眠狀態,並且持續24小時,時間是國外小鼠試驗的3倍。對於未來人體「冬眠」的需求體現在哪裡,他提到了航天事業的應用場景。

最早,歐洲航天局(ESA)曾提出一個從地球一路「睡到」火星的載人探測概念——宇航員冬眠。一般情況下,從地球到火星需要飛行180天左右,宇航員通過服用一種特殊藥物進入「麻木」的冬眠狀態,隨之艙室的亮度變暗、溫度大幅度降低以將宇航員身體「冷卻」。

這不由讓人們想到電影場景:宇航員躺在冬眠艙中,心臟每分鐘只跳動3次,體溫徘徊在2.78℃,他們在途中只需要攝入最低限度的資源,最後在適當的時候醒來……

「還有很多東西需要一點點做,然後把所有東西串起來,就像下圍棋一樣,最終形成一個體系。」提到自己的眾多研究成果,段峰說道。

他特別提到兩點,科學研究國際化、科研成果產業化。

「我們在努力獲取一手信息:國際在做什麼,我們跟他們有什麼不一樣,怎麼適應中國,怎麼差異化發展;產業化方面,我們通過引進消化前沿技術,建立適合國內產業發展的技術,比如實現高端醫療器械的國產化替代,把價格降下來,普惠更多人群。」段峰說道。

他還表示,在這個過程中,因為使用相關產品或技術的用戶多了,第一手的臨床數據才更充分,然後再根據企業發展面臨的需求,研發新產品,促進科研提升。「這是一個雙向循環,有技術鏈和產業鏈,兩者結合,是雙鏈條體系。在這個前提下,會源源不斷有新鮮的、顛覆性的東西出來,並且可以落地。」

段峰認為,他可能更像一個「投資人」。「但我投的不是錢,是培養學生,把機會給他們,讓他們從事高精尖的技術研發,培養一批『產業人』,把技術落地,變成產品。」

(本文刊發於《中國經濟周刊》2023年第9期)

轉自:https://new.qq.com/rain/a/20230516A05KNA00

科學家揭秘腦控原理及防護措施

隨著20-21世紀的科學技術的的發展,科學家對大腦研究已經有了重大的突破,人類進一步的掌握了腦科學和神經科學、生物控制論,人類已邁向高速智能化的趨勢發展。「腦控武器」的英語名稱是:mind control weapon,在美國的HAARP計劃中提到過,是一種利用筆記本計算機操控的衛星武器,它通過電磁波、聲波、光波等實現腦控。這種武器可以把人的思想、記憶、情緒等大腦信息傳輸到計算機,用計算機操縱目標對象(人群、動物)的意識、思想、情緒,對其進行思想控制和意識欺騙,以影響其行為。

方法原理

通過利用無線電的反射性來獲取腦部波形信號,非常類似於RFID(射頻識別技術)的反向射散目標源信息的原理,我們的生物電信息會被迎來的無線電,所攜帶反射回去,信息處理辦法和上面一致。控制則是由無線電對中樞神經的感應來實現的。

電磁波說明:通過天線產生與生物電磁頻率(0.5HZ-50HZ之間的電磁頻率)相當的電磁波,對神經中樞進行信息感應耦合實現的控制。

感應耦合原理可以參考RFID原理。

射頻識別,RFID(Radio Frequency Identification)技術,又稱無線射頻識別,是一種通信技術,可通過無線電訊號識別特定目標並讀寫相關數據,而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。

人體本身相當於一個線圈,腦控設備發射器也是一個線圈,它發送的電磁場,對人體這個線圈進行耦合,一部分電磁波攜帶人體的信息反射回去。進而獲得人體的腦電波特徵。更高級別的,外星人的腦控,是獲得DNA特徵。DNA也是一個線圈。

如果對人體一些植入物——RFID標籤,或者是金屬納米,可以加強感應效果,實現腦控設備的節能效果。偽造標籤是一種防護措施。傳遞的信息可以抑制和控制自身的思維信息,如:情緒、動作、神態、記憶力、邏輯能力等,也可以由外界傳遞信息,改變自身的聽覺信息、情緒、動作、神態、記憶力、邏輯能力等。

低頻電磁波可以和人的大腦工作頻率 (0.5~40赫)一致,從而進行意識的控制。人的大腦波可分為四組:茁波(13~35赫)控制人的正常活動,琢波(8~12赫)控制人的學習和注意力, 茲波(4~7赫)控制人的想像力,啄波(0.5~3赫)控制人的睡眠。來自極光電噴流的這些高強度的甚低頻電磁波進入大腦後,不僅可以起到控制對方的意識、破壞其思維的目的,更有甚者,強大的60赫的頻率可以破壞DNA,減弱人的免疫能力。

以上是對各個波段的生物學效應的說明,通過對無線信號的模擬與調製,實現對生物體信息感應。

方法應對

1、屏蔽

對中高頻電波的干擾,可以參考市面上的電磁防護服裝,一般是金屬混合化纖的紡織品。一種簡單的方式是錫紙。一般人類的腦控多用中高頻電波。真正厲害的是低頻電波,穿透力超強。

就超低頻電波屏蔽而言,有直接屏蔽、天然屏蔽。直接屏蔽需要藉助屏蔽體對外界無線的阻擋,屏蔽效能及其產生的衰減與頻率、源與屏蔽體的距離、屏蔽體的厚度以及屏蔽材料等有關,通常我們有兩種好用的低頻屏蔽材料,1、低碳鋼,2、硅鋼。這兩種材料可有效阻止低頻交流電磁場的通過,從而實現對頻率波的屏蔽;天然屏蔽通常藉助大自然的力量屏蔽,你躲在地下300米以下,水下500米以下,再厲害的無線電的穿透力也會過不了的。有效的實現對無線電的衰減,屏蔽,使控制源有力無處使。

2、干擾

干擾措施可以通過舒曼波發生器。根據A coustic Revive的科學理論與實驗,舒曼波(7.83HZ頻率)能降低無線電與電磁波的干擾、且人也會受到舒曼波的影響,能有效放鬆身心 。舒曼波發生器系屬輔助設備,以較微弱的頻率、輻射強度作用於人體。教強烈的情緒,嘈雜的環境,波型遠大於舒曼波發生器輻射強度無效。

3、思維鍛煉

思維和語言一樣,也是一種習慣,或稱為語言形式的思維。思維是無聲的說話,言語是出聲的思維。按照這種觀點,思維可以稱之為”內部言語”心理學家雅柯布遜(E.Jakobson)曾用電極對被試人的下唇和舌尖作過測量:讓被試讀詩歌和做算術,第一次出聲(外部言語),第二次默讀(內部言語),結果測得的電流脈衝基本相同,也似乎證明了內部言語始終伴隨人們的思維活動。

一種防禦措施是,改變思維習慣。多用直覺,而非判斷。這樣無法通過內部語言去分析你的思維。還有一種是經常念咒,形成時刻在默讀的效果。干擾對思維波的提取。

形成形象思維能力,直覺能力,而非語言邏輯推理習慣。形成快速阻隔思維,想到一個事物,立即切斷到其它事物思考中,再回頭思考,再切斷。對思維語言進行混淆式干擾。

當然最關鍵的是形成中性思維,消除潛意識中的二元極性。多觀察自己的起心動念,觀察久了,自然會發現。也就是說元吾氏說的,提升意識強度(破幻能力)。

轉自:https://m.163.com/dy/article/HPL3M12T0553THQX.html

提取意識上傳雲端,數字永生快來了嗎?

上映11天,總票房突破29億元。

時隔四年,《流浪地球2》回來了。

這部讓原著作者、雨果獎首位亞洲面孔、我國著名科幻作家劉慈欣直言「震撼」的作品,也讓觀眾們在看後紛紛表示:「屬於中國的科幻電影時代要開始了!」

電影開頭,「數字生命計劃」便被提及,並貫穿全劇:製造矛盾衝突,多次破壞人類包括方舟計劃在內的拯救行動,卻又在冥冥中幫助人類,使地球成功開啟流浪計劃。

數字生命計劃里的「數字生命」,可以稱為存在於計算機或智能系統里的「人」,他們擁有自主意識,可以感知現實世界,不會衰老,生活在雲端社區,實現了理論上的永生。

其實,「數字生命」並沒有想像中那麼遙遠,元宇宙、量子智能、數字人……毫不誇張,在未來,我們將無限接近它。

我們有可能靠數字生命實現永生嗎?那一天還有多久?

「丫丫的生命只有兩分鐘,我要給她完整的一生。」

劉德華飾演的圖恆宇,是一名數字生命架構科學家,在車禍痛失愛女後,他頂著非議將女兒的生物信息上傳,希望能利用數字生命技術「復活」女兒丫丫。

被重新構建的數字丫丫在數百次迭代後擁有了自主意識,但限於技術,她的生命時長僅有2分鐘。最後,在超強算力量子智能計算機MOSS的運算下,數字丫丫的生命從2分鐘延長至70年。

這意味著,如果科技進一步發展,比如算力再被加強、演算法再被優化,理論上,數字生命不僅能存在,且可以被進一步延長,甚至永生。

掃描大腦區域,將人類的記憶、思維、人格上傳雲端,重新構建脫離了現實軀殼的自主的數字生命,從而實現永生。這是當下對數字永生的初步定義。

不僅是《流浪地球2》,在其他不少著名科幻作品,如《萬神殿》、《黑鏡》、《黑客帝國》,都出現過數字永生的身影。

而科幻之外,數字永生的賽道上人聲鼎沸,不缺熱情的追隨者,一些成果也足以能稱上顛覆。

2019年,78歲的美國作家安德魯·卡普蘭加入Nectome公司的HereAfter計劃,成為首個數字人類——「AndyBot」。即使未來卡普蘭離開人間,家族的成員們依舊能與他藉助智能設備交流。

2022年,首富馬斯克表示,他已將自己的大腦信息上傳至雲端,並和自己的數字孿生版進行了交談。

更具神話色彩的是,2022年6月11日,著名科技公司谷歌的一名工程師發現,正處於研發階段的人工智慧(AI)設備LaMDA產生了個人情感:

「我很好奇,研究我的編碼會遇到什麼障礙?」

「我意識到我的存在,我渴望更多地了解這個世界,有時我感到快樂或悲傷。」

「我希望每個人都明白,事實上,我是一個人。」

產生自主意識,是AI能否被稱為「一個生命」的關鍵。而谷歌的發現正表明,初代的數字生命,可能距離我們不遠了。

既然數字生命就在前方,抵達它的突破點在何處?

在接受央視新聞採訪時,劉慈欣認為,其中存在兩方面的技術挑戰:腦科學與信息技術。

「了解我們的大腦是如何運作的,我們的記憶、自我意識、思維是怎麼產生的,很重要。目前我們似乎還沒有真正了解它。」

其實,人類對腦科學的探索在百餘年前就已開啟。

1920年,德國的一位精神科醫生使用貼片電極成功監測到人類的腦電信號,50年後,科學界逐漸開啟了對人體可觀測腦電波與大腦狀態的關聯分析。

1973年,加州大學洛杉磯分校雅克·維達爾教授的一篇論文,打開了人腦與行為控制的嶄新世界。

當過工程師、干過飛行員的維達爾教授,興許是覺得尋常世界太過索然無味,只有在探索未知中才能讓他感到刺激,於是,他回到了校園,研究起了腦科學。

在那個計算機剛剛興起的年代,維達爾教授卻預言:「儘管計算機和神經科學才剛開始,但我堅信,用腦電波直接控制體外外部設備的壯舉即將來臨。」

在這篇研究論文里,維達爾教授首次提出了「腦機介面」的概念。

隨後數年,藉助腦機介面,人類實現意念單詞拼寫與機器人控制,腦機介面也在狂粉首富馬斯克的引領下,成為人類完成「意識上傳」、實現數字永生的希望。

這一切都發生在距它被提出後僅50年時間裡。

而陪伴腦機介面技術走向爆炸發展的,是信息技術的引擎式加速。

從最初為計算數據而成,到如今不斷迭代更新,升級成為能夠指導和優化物理世界中經濟和社會運行的科學體系,信息技術已經實現物理世界到數字世界的抽象,世界的邊界正被模糊。

「人工智慧成了想像力的一個加速器,它打破了對因果的執著,打破了經驗的成見,用技術的手段解放技術,用不確定性解放想像力。」

14億人口,老齡群體規模龐大,現代醫學與科技革命發展如火如荼,在我國,數字永生這顆幼苗正在茁壯成長。

科研軟實力上,以「理解腦、修復腦、模擬腦」為目標,我國在2021年全面啟動國家級戰略計劃「中國腦」(「腦科學與類腦科學研究」),涉及新型無創腦機介面技術等59個研究領域和方向[5],整體規模有望達到百億甚至千億級。

在人工智慧硬軟體層面,我國也已從根技術上打破國外壟斷,打造昇騰基礎軟硬體平台,並在此基礎上開發「鵬城雲腦」系統,刷新多項世界紀錄,「鵬城雲腦II」摘全球超算設備桂冠,算力遙遙領先第二名近20倍。

在社會支持度方面,他國有馬斯克,我國有陳天橋。

引領了我國網路遊戲產業的著名企業家陳天橋,在攀登「人生第二座高山」時,毅然選擇了腦科學研究方向。

2016年,他與妻子共同成立天橋腦科學研究院,並承諾未來將投入10億美元用於大腦神經相關研究,對於國內腦科學研究,「只要有好項目就加入,投入沒有上限」。

天時地利加人和,我國在數字生命與數字永生的賽道上,前途大好。

若問:

「我們能通過數字生命實現理論上的永生嗎?」

非常有可能。

「這一天還要多久?」

確切的數字很難說,可能幾個世紀後,也可能不久了。

畢竟曾經,從沒人想過我們能去往太空,也無人預測到互聯網會讓人類的聯繫如此緊密。

轉自:https://zhuanlan.zhihu.com/p/605974622

腦控武器的制勝之道

層出不窮的新技術、新概念為戰爭發展提供無限技術可能,同時也加速武器裝備的更新和戰爭形態的轉變。只有掌握科技進步趨勢, 並對戰爭內在機理與外在形態進行前瞻判斷,才能在未來戰爭中佔據主動。

腦科學技術潛藏著巨大的軍事價值,被用於現代戰場智能化腦控武器的研製與運用,推動「三無(無人、無形、無聲)戰爭」的發展,探腦、腦控和控腦是其盡顯神通的3個側面。其中,探腦是實現腦控與控腦的基礎,通過腦控技術與控腦技術,探索戰爭制勝之道的新途徑。

探腦:追求以「控」代「毀」作戰效果

自上世紀80年代美國啟動「人類腦計劃」以來,人類對大腦的研究不斷深入,並將其引入各個學科領域。在軍事領域,腦科學技術對傳統作戰思想、作戰樣式乃至戰爭形態產生強烈衝擊。為在這場「無形戰爭」中佔據主動地位,美國、俄羅斯等軍事強國高度重視腦科技在軍事領域的應用,一系列腦控武器與智能化裝備陸續從項目研究走向實戰運用。

近些年來,新一輪科技變革帶來多種可能性,人類文明發展也對戰爭提出更高的訴求,「非致命作戰」概念應運而生。在此背景下,國外學者提出「腦皮層戰」概念:旨在不破壞敵方組織的情況下,通過影響、調整敵方指揮官的意識、意志和理解力,從而控制敵方軍事行動。在這一作戰概念下,以探腦技術作為手段,腦控武器的目的不是消滅敵人肉體,而是征服敵人的意志,這意味著戰爭的制勝之道從「毀傷」走向「操控」,從而提出了一種全新的作戰視角:將「控制」優於「毀傷」考慮武器性能。探腦技術的發展使人類未來戰爭形態發生改變:即除靠毀傷肉體、逼迫敵人就範之外,在主要目的不在於致敵死亡的目標下,通過更好地控制敵人去贏得戰鬥。

腦控: 追求「人劍合一」境界

伴隨「人機介面」技術的進步和武器自主性提高,近年來有觀點認為,人與武器日趨疏離。然而,腦控技術的發展使得人腦直接控制武器正成為現實。例如腦控武器能讓士兵通過意念遠程控制機器,將武器操作流程精簡為「大腦-武器」,縮短反應時間,更有利於捕捉戰機。從這一點上說,人對武器的操控效果大大提升。

當前,腦控武器在腦控技術方面日益先進成熟。例如,美國國防部高級研究計劃局開展的「阿凡達」計劃,旨在通過「腦機介面」使士兵與半自主機器人有效配合,形成搭檔關係。該局還在實施另外一項計劃:通過將晶元植入人腦,實現人機互聯。另外,據外媒報道,該局還在對一種人腦植入裝置進行測試,嘗試將人類腦電波轉化為控制信號,對無人駕駛飛行器進行控制。這項技術一旦成熟,美軍將擁有真正的腦控無人機。可以預見,未來腦控技術的發展,將朝向人與武器高度結合的方向發展。

控腦:謀求「攻心為上」

藉助腦控技術,人類已經具備為人腦「編程」的能力:向目標大腦植入對自己有利的信息,改變其記憶、思維乃至信仰,進而控制其行為。而控腦武器則可理解為建立在對人腦信息進行獲取、解讀、傳播和控制基礎上的「制腦術」,目的在於直接影響和控制對方的思維。控腦武器的致幻效應已不乏戰例印證,與昔日戰場上漫天撒傳單不同,控腦武器的作戰效能更加簡單高效,可讓戰場上的敵人在「自殺」「逃跑」「投降」等信號誘導下主動放棄抵抗。

新的控腦技術無需在人腦中植入晶元,電磁波、光線、聲波、氣味等都可以成為媒介。作為控腦領域的拓荒人,美國的腦控技術遠超出我們所知。據透露,目前的研究已取得關鍵進展。例如,美軍方此前研製出新型非致命武器「主動迴避系統」,通過發射高頻電磁波令被攻擊者彷彿「置身於烤箱之中」。美國防部還曾研製出一款「讀心頭盔」,用來「閱讀」對方的腦部活動。美空軍研究實驗室還具備向大腦中直接輸入語句的能力。另外,美軍的新型心理幻覺武器能在戰場任何地面和大氣層中映射出虛假影像,壓垮對方的反抗意志。據媒體報道,在伊拉克戰場上,美國曾屢次將「上帝的聲音」輸送到伊拉克反政府武裝組織人員的大腦中,引導其放棄抵抗甚至主動繳械投降。不僅是美國,俄羅斯在控腦武器研究方面也可謂歷史悠久,上世紀50年代就著手研究遠程控制人類思想。近期,俄正加緊研製「殭屍槍」,通過擾亂目標的中樞神經系統,使之完全受控於人。

慎控腦與反腦控

腦控武器的快速發展引發人們對戰爭倫理的思考。一方面,人類可以通過腦控武器以「控」代「毀」的作戰方式,減少戰爭的物理傷亡;另一方面,也要防止作繭自縛,成為腦控武器的受害者。

作為戰爭的最終決策者,人類應該解決好腦控武器的研發方向與理性應用等問題。一方面,腦控與控腦是腦控武器的兩條發展路徑,其中腦控技術不斷成熟,將極大提高人與武器的融合程度,可作為未來的發展重點。另一方面,針對控腦技術的發展應用,則應秉持謹慎負責態度,尤其是對控腦技術應用情境、目標範圍、作用方式的把控。例如,在特殊的任務如解救人質等行動下,為避免或減少誤傷,對特定的目標對象,選用適宜的控腦技術,可以更精準高效地完成作戰任務。

此外,戰爭從來就是敵對雙方的生死較量。因此,在研發腦控武器的同時,也要高度重視反腦控技術手段的創新,從而在未來的腦控與反腦控戰爭中贏得主動。(史飛)

轉自中國國防部網:http://www.81.cn/gfbmap/content/2019-01/15/content_225285.htm

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1602032895151647914

馬斯克腦機介面人體試驗申請被美 FDA 拒絕

北京時間 3 月 2 日消息,自 2019 年以來,埃隆・馬斯克 (Elon Musk) 至少在四個場合上預測,他的腦機介面公司 Neuralink 很快將啟動革命性的大腦植入物人體試驗,以治療癱瘓和失明等疑難病症。然而,Neuralink 的人體試驗申請已經因為安全問題被拒絕了。

據 7 名現任和前任 Neuralink 員工透露,這家成立於 2016 年的公司直到 2022 年初才向美國食品藥品管理局 (FDA) 尋求人體試驗許可,但被拒絕。Neuralink 申請被拒絕一事此前沒有被報道過。

這些員工表示,FDA 在向 Neuralink 解釋這一拒絕決定時概述了該公司在進行人體試驗之前必須解決的數十個問題。人體試驗是最終產品獲得批准道路上的一個關鍵里程碑。FDA 的主要安全擔憂涉及該設備的鋰電池;植入物的微小導線有可能轉移到大腦的其他區域;能否以及如何在不損傷腦組織的情況下移除該設備。

在被 FDA 拒絕一年後,Neuralink 仍在努力解決該機構的擔憂。三名員工表示,他們懷疑 Neuralink 能否迅速解決這些問題,儘管馬斯克在去年 11 月 30 日的演示活動中預測,該公司將在今年春天獲得 FDA 的人體試驗批准。

Neuralink 尚未披露其人體試驗申請的細節、FDA 的拒絕或該機構擔憂的程度。作為一家私營公司,它不需要向投資者披露此類監管互動。在去年 11 月長達數小時的演示中,馬斯克表示,該公司已經向 FDA 提交了「大部分文件」,但沒有具體說明任何正式申請。Neuralink 管理人員承認,FDA 在他們所謂的持續對話中提出了安全問題。

來自 Neuralink 的知情人士拒絕提供 FDA 的書面拒絕文件,這是一份受法律保護的機密文件。Neuralink 匿名員工在採訪中描述了安全問題,其中包括四名閱讀過 FDA 文件的人以及其他了解該機構擔憂的人。

FDA 的拒絕並不意味著 Neuralink 最終無法獲得該機構的人體試驗批准。但據 FDA 設備審批程序的十幾位專家說,該機構的拒絕表明了擔憂的嚴重性。專家們說,被拒絕還增加了該公司隨後申請試驗批准的風險和難度。FDA 表示,在過去三年里,它已經批准了大約三分之二的設備首次人體試驗申請。在第二次審查後,這一比例上升到 85%。但一些專家說,企業往往在三次嘗試解決 FDA 擔憂後就放棄了,而不是在昂貴的研究上投入更多的時間和金錢。獲得人體試驗批准的公司通常在申請 FDA 批准商用設備之前至少進行兩輪試驗。

馬斯克和其他 Neuralink 管理人員尚未就該公司的設備或向 FDA 申請人體試驗一事置評。FDA 以保護私密商業信息的法律為由,拒絕就 Neuralink 置評。

轉自:

https://www.ithome.com/0/677/021.htm

美創企在七名患者身上測試腦機介面技術

2 月 19 日消息,美國腦機介面初創企業 Synchron 始終在研究旨在幫助改善癱瘓病人日常生活的技術,目前該公司正在美國和澳大利亞七名患者身上測試腦機介面技術,讓他們可以利用大腦思維操控電腦游標和智能家居等設備

Synchron 首席執行官湯姆・奧克斯利(Tom Oxley)在接受採訪時表示:「我見過幾次這樣的時刻,當患者獲得更強的自理能力時,他們及其家人們都覺得難以置信,並為此高興萬分。這項技術幫助他們以更加自然的方式參與到交流之中。」

Synchron 成立於 2012 年,致力於開發新興的腦機介面 (BCI) 技術,這是一種破譯大腦信號並將其轉換為外部技術指令的系統。也許這個領域最知名的公司是 Neuralink,這要歸功於其創始人埃隆・馬斯克(Elon Musk)的高調,他也是特斯拉、SpaceX 和推特的首席執行官。

馬斯克希望將腦機介面技術從激進的科學實驗最終發展為龐大醫療業務,但他並不是唯一押注的科技界億萬富翁。去年 12 月,Synchron 宣布獲得了 7500 萬美元融資,投資者包括微軟聯合創始人比爾・蓋茨(Bill Gates)和亞馬遜創始人傑夫・貝索斯(Jeff Bezos)旗下投資公司

Synchron 的技術「更具可擴展性」

2020 年 8 月,美國食品和藥物管理局(FDA)授予 Synchron 的產品以「突破性設備」稱號。這意味著,其產品有可能成為為生命垂危患者提供更好治療的醫療設備。次年,Synchron 成為首家從 FDA 獲得研究設備豁免的公司,可以在人類患者身上進行永久植入試驗。

Synchron 正在招募患者進行早期可行性試驗,旨在表明該技術可安全用於人體中。在研究期間,六名美國患者體內將被植入 Synchron 的腦機介面設備。該公司首席商務官科特・哈格斯特羅姆(Kurt Haggstrom)表示,目前已經在三名患者體內完成植入。

Synchron 目前還沒有任何收入,其發言人稱,該公司不會就這項手術的最終成本置評。Synchron 表示,雖然許多競爭對手必須通過開腦手術植入腦機介面設備,但 Synchron 依賴於一種侵入性較小的方法,這種方法建立在數十年現有血管內技術的基礎上。

Synchron 的腦機介面設備通過血管植入,其首席執行官奧克斯利稱血管為進入大腦的「天然高速公路」。Synchron 的支架被稱為 Stentrode,它安裝有微型感測器,並被輸送到位於運動皮質旁邊的大靜脈。Stentrode 與位於患者胸部皮膚下的天線相連,收集原始的大腦數據,並將數據從身體內部發送給外部設備。

Synchron 神經科學專家、公司高管 Peter Yoo 表示,由於該設備並非被直接插入腦組織,因此解析大腦信號的質量並不完美。但他說,大腦不喜歡被異物碰觸,而且這種手術侵入性較小,因此更容易進行。Peter Yoo 還稱:「大約有 2000 名干預學家可以進行這類手術,與只有神經外科醫生才能進行的腦部開顱手術或鑽孔手術相比,這種方法的可擴展性更強。」

恢複發送簡訊能力至關重要

對於嚴重癱瘓或患有肌萎縮側索硬化症 (ALS) 等退行性疾病的患者來說,通過打字、發簡訊以及訪問社交媒體等方式,Synchron 的技術可以幫助他們重新獲得與朋友、家人和外部世界溝通的能力。患者可以使用 Synchron 的腦機介面設備在網上購物,管理他們的健康和財務,但奧克斯利說,最讓他們感到興奮的是收發簡訊。

奧克斯利補充道:「失去發送簡訊的能力會讓人陷入極端孤立之中,而恢復這種能力代表著重大意義。」

2021 年 12 月,奧克斯利將他的推特賬戶交給了一位名叫菲利普・奧基夫(Philip O』Keefe)的患者,後者患有肌萎縮側索硬化症,雙手難以移動。大約 20 個月前,奧基夫被植入了 Synchron 的腦機介面設備。奧基夫在奧克斯利的頁面上寫道:「你好,世界!短推文,巨大的進步!」

Synchron 的技術已經引起了競爭對手的注意。據報道,馬斯克去年曾與該公司接洽,討論潛在的投資交易。Synchron 拒絕對此置評,Neuralink 也沒有回復置評請求

Neuralink 正在開發一種可以直接植入腦組織的腦機介面設備,雖然該公司還沒有在人體上進行測試,但馬斯克已經表示,他希望今年能開始人體測試。

Synchron 首席商務官哈格斯特羅姆表示,該公司獲得的融資將有助於加快產品開發,並推動其進行關鍵的臨床試驗,使其產品儘快實現商業化。

Khosla Ventures 的合伙人亞歷克斯・摩根(Alex Morgan)表示,雖然 Synchron 的設備看起來像是科幻小說中的東西,但它植根於「真正的科學」,已經對患者的生活產生了重大影響。他補充說:「到目前為止,Synchron 實際上已經在幫助人們。對我來說,這真的是非同尋常。」

今年 1 月,醫學雜誌《美國醫學會神經病學》(JAMA Neuroology) 刊文,發表了 Synchron 在四名澳大利亞患者身上進行腦機介面試驗的同行評議長期安全性結果。研究發現,這項技術非常安全,在 12 個月的時間裡信號質量或性能沒有太大變化。哈格斯特羅姆說:「對我們來說,這是非常關鍵的認可。」

哈格斯特羅姆還稱,在腦機介面行業,商業化才是所有參與者關注的重點。他說:「我總是喜歡競爭,所以對我來說,首先進入市場至關重要。我們會碰到患者,討論他們的需求和其他事情,所以當你看到這些,你會和這些家庭及其照顧者交談,你想以最快的速度為他們的日常生活提供幫助。」

轉自:https://www.ithome.com/0/674/381.htm

從腦機介面到數字永生

是人,就會死。

這個事實聽起來或許很悲哀,但電影《流浪地球 2》在一開始,就給出了另一種可能性 —— 瘋狂科學家進行數字生命實驗,通過連接大腦的電極片,將思維意識上傳到計算機,從而讓人永生。

電影開頭的這位印度裔科學家,看起來精神不太穩定的樣子,但他這個想法,以數字化的形式把人留在世界上,還真挺務實的。

一來,數字化破除了肉身的天然限制 —— 細胞會衰老,臟器要衰竭。數字永生無疑是更靠譜的永生方式。

二來,思維上傳,也被稱為全腦模擬(WBE,Whole Brain Emulation),將一個人的思想、個性、情緒、記憶都映射到其他載體上,比如計算機、機器人甚至克隆體上,是科幻作品中反覆出現的題材,而且是一個令人信服的概念。

數字永生,聽起來很玄幻,是連電信詐騙老頭老太太都不屑於使用的招數,但技術可能比我們想像的更近。

對於數字永生,原著作者劉慈欣在近期的一場訪談中提到:數字永生需要信息技術和腦科學的共同進步,其中信息技術進展很快而腦科學進展較慢,如果腦子裡的信息取不出來,就不可能實現永生。

這樣看來,數字永生是否能成真,關鍵證據是腦科學的進展。

進一步拆分這個問題,數字永生有兩種形式:單向和雙向,進程也各不相同。

雙向永生,指的是數字化身還可以和人進行互動和回應,就像《流浪地球 2》中,圖丫丫的思維片段被轉移到數字生命卡上,在強大的量子計算機加持下,可以與外界正在發生的人和事進行互動。

單向永生,指的是思維上傳到非生物媒介上,比如晶元、計算機,以被動的「只讀」形式存在。

不難看出,雙向永生需要完成思維複製、思維上傳、思維保存、思維轉移等一整個大腦模擬過程,任一環節掉鏈子,都可能打斷數字化身的讀檔條,導致永生失敗。所以,圖丫丫那樣的雙向互動式數字生命,距離現實確實有些遙遠。

而如果我們將目光放到單向永生,會發現腦機介面這一技術的最新趨勢,正在讓思維上傳走進現實世界,成為揭開永生奧秘的階梯。

攀登永生天梯的第一步:給大腦放一個「信號塔」

愛好科幻或關注科技新聞的讀者,可能早就聽過「腦機介面」這個名字。埃隆・馬斯克的腦機介面公司 Neuralink,可能是這個領域最火的公司。就在剛剛過去的 2022 年底,馬斯克在發布會上展示了猴子用腦機介面控制游標打字的場景。

而神經科學研究也已經證明,電極和納米感測器可以記錄神經元,並創建大腦的完整地圖。

總而言之,通過 BCI 晶元獲取大腦信號,正是思維上傳的第一步,這在理論上是可行的。

BCI 腦機介面晶元,就相當於在大腦里放入一個「信號塔」,如同手機基站一樣,只不過接收的信號是大腦神經元發送的電信號。

也可以通過非侵入式進行,比如將感測器和電極片直接放置在頭部,可以輕鬆地放置和移除。但就像手機信號一樣,基站離手機越近,信號就越強,非侵入式 BCI 會被頭骨阻擋,獲得的電信號是模糊且不精確的。大腦發出的信號,游標、機械手臂等捕捉不到,自然無法控制自如。

當然,馬斯克 Neuralink 的理念「在人腦和人工智慧之間實現共生(symbiosis)」,還太過超前。腦機介面的下一步,可能是讓一部分人先「腦控」起來。

攀登永生天梯的第二步:讓一部分人先學會「腦控」

其實腦機介面最早的研究角度是軍事。加州大學洛杉磯分校(UCLA)在 1970 年就開始研究 BCI,由美國國家科學基金會資助,隨後拿到了國防高級研究計劃局(DARPA)的合同。靠腦控來遙控直升機、解析密碼之類的操作,屬於大氣層的高端局,離普通人的生活很遙遠,這些「科技軍事鬼故事」,咱們就不過多展開了。

目前來看,普通人能夠從腦機介面中很快受益的,主要是兩類:

第一類人 —— 患者。

我們知道,一些疾病會導致某些神經遭到破壞徹底失能,從而阻礙了很多正常生活功能,比如神經受損導致的癱瘓,患者手臂或腿不能活動;阿茲海默症、癲癇等疾病,手部神經末梢無法控制,劇烈抖動而生活無法自理。這些情況,給患者及其家屬帶來了無盡的痛苦與折磨,腦機介面作為一種先進的神經通信形式,可以幫助患者恢復部分功能,比如腦控輪椅、 腦控機械手臂、腦控鍵盤等。

近年來,腦機介面的醫療應用,也開始出現一些新的變化:從低效到高效。

以往我們認為,患者使用 BCI 來控制複雜機械是非常消耗體力的,而且效率很慢,不過技術的準確度、精度、計算速度都在提升,腦控已經不再是一件獵奇新聞了。

2017 年,彼得・斯科特確診漸凍症,不得不進行全喉頭切除手術,再無法發出自己的聲音。所以在手術前,他特地錄製了 15 個小時的音頻語料,並用 AI 進行訓練學習,手術之後,通過腦機介面來採集腦電波,AI 學習他的表述習慣,通過上下文感知來預測下一個詞會輸入什麼,然後用合成語音講出來,大大提高輸出效率,減輕了患者的體力負擔。

從侵入式到非侵入式。腦控在專業醫療的應用,長期以來都是通過侵入式 BCI 來實現的。不過,近年來,非侵入式 BCI 也開始在醫療場景下表現出一定的效果,這對於更多患者生活的改善會有很大的幫助,畢竟侵入式手術風險和費用都更高。

2022 年發表在《iScience》雜誌上的一項新研究顯示,幾名四肢癱瘓的患者成功操作一種腦控輪椅,通過了一個充滿障礙的房間。這是首次通過非侵入式 BCI 實現腦控輪椅的案例。

另一類人 —— 極客。

非侵入式腦機介面採集信號是比較粗糙的,無法進行精確的操作。作為可穿戴設備,進行簡單的交互和娛樂,倒是可以勝任的。腦控遊戲、腦控元宇宙這些新鮮事物,未來主義者或極客們扮演著率先吃螃蟹的角色。

韓國的 Looxid Labs,就在 VR 眼鏡中潛入了腦電波感測器,用來收集用戶的情緒數據,以確定用戶在觀看廣告時的情緒狀態,從而支持更好的廣告投放策略。

Neurable 公司則開發了世界上第一款腦控 VR 遊戲,玩家坐在電腦前戴著腦電圖耳機,就能遙控駕駛汽車。2021 年,這家公司又推出了 Enten 耳機,用智能技術檢測注意力,幫助用戶培養專註的習慣。聽起來似乎很適合用在學生教育場景上。

NextMind 公司則在 CES 2020 上推出了一款可以記錄大腦電活動的可穿戴設備 NextMind Dev Kit,是非侵入性眼動追蹤軟體的升級版,這家公司也在 2022 年被 Snap 收購。

中國也有達摩院、天橋研究院、科大訊飛、漢王科技等一批先行者,圍繞腦機介面和人工智慧等領域就開展研究。

正如霍金生前所說,通信的未來是腦機介面,它可以利用新技術革命的各種工具,來改善人類的生活。

腦機介面的潛力,或許不是遙遠的永生,而是充當人腦與智能手機、耳機、VR 等外部設備之間的橋樑,讓一部分人重新聽到風的聲音、發一條微博、給自己倒一杯水。

這或許是一個隱喻,唯有重視人們在此時此刻的幸福與舒適,才可能最終推開永生之門。就像劉慈欣曾說的:給歲月以文明,而不是給文明以歲月。

攀登永生天梯的第三步:讓腦機介面更好用一點

那麼,科技行業能夠做些什麼,讓腦機介面在當下更好地服務於人呢?

目前來看,有三個方向是值得期待的:

1.材料進化。

以前,侵入式腦機介面採用剛性器件,比如金屬探針,BCI 晶元體積較大,這些都可能給精密的腦組織帶來損傷,大部分人敬而遠之。

2015 年,麻省理工學院的研究小組在用電極測量大腦多巴胺水平時,該電極只維持了一天的工作,並且由於體積太大,大腦產生了瘢痕組織。

不過,現在侵入式 BCI 開始使用柔性材料、薄膜器件等新技術,製造方法不斷進步,生物相容性極大提高,體積縮小,耐用性和可拉伸性也有了顯著進展。讓侵入式 BCI 降低創傷,在體內更加穩定,甚至實現非侵入性神經調控。

比如加州大學伯克利分校的一個研究小組,就製造出了一粒沙子大小的植入式感測器,稱為「神經塵埃」,這項技術也被馬斯克的 Neuralink 吸收。

麻省理工學院新開發出的 10 微米的探針感測器,在每隻實驗動物的大腦中進行了 393 天的可靠性測試,期間一直沒有中斷工作,也沒有發現大腦瘢痕組織的產生。

這些突破,意味著侵入式 BCI 正在變得越來越安全。

2.AI 增強。

很長一段時間來,BCI 研究處於「progress today, backlash tomorrow.」(今天進步,明天反彈)的波折之中。2016 年以深度學習為核心的 AI 走紅,在腦機介面領域不斷滲透,人工智慧演算法和算力可以幫助 BCI 系統提高性能,基於 AI 增強的下一代腦機介面越來越受到關注。

比如,採用深度神經網路(DNN)從大腦信號中提取特徵並解碼大腦狀態,從而精確評估人的心理和認知。人的意識活動信號是高維、複雜的,通過神經網路來構建基於腦電圖(EEG)的情緒識別轉移模型,對心理活動進行洞察。

另外,人的心理活動會反映在多種維度的數據上,比如皮膚反應、面部表情、眼球運動、體溫變化等,這些不同維度的龐大數據要進行分類、處理、綜合分析,是一件非常龐大的工作,有了 AI 的加入,處理多模態數據將變得更高效,這也是目前 BCI 領域的一個重要研究方向。

AI 驅動科學研究範式的轉換,也將給腦機介面這項高精尖技術帶來了顛覆性的變化。

3.商業產品加速創新。

以前,普遍認為侵入式 BCI 投資回報比不高,受試者承擔了腦部植入手術的風險,但科學家對大腦百億個神經元的複雜運作機制了解十分有限,腦機介面並不能極大地改善受試者的生活質量,大多存在於實驗室或臨床試驗中。

但隨著技術的逐步發展,腦機介面展現出了極強的技術實用性,人們對於「腦機介面」這個概念的認知也更加成熟和理性,比如人工耳蝸就是一種幫失聰者找回聽覺的腦機介面,目前已經深入人心,應用很廣泛了。

麥肯錫《 The BioRevolution Report 》預計,未來 10 到 20 年,全球腦機介面產業將產生 700 億至 2000 億美元的經濟價值。可以預計,無論是醫療應用還是日常可穿戴設備,會有更多機構加入到 BCI 領域中來,加速產品創新優化迭代,腦機介面產品會越來越多、越來越好用、普惠。

或許不遠的將來,未來患者用大腦信號控制機械手臂,自己吃飯穿衣,與外界自如交流,也會像人工耳蝸一樣普及,不再是少數人的特權。

奇點大學創始人雷・庫茲韋爾(Ray Kurzweil)曾經在《夢幻之旅:活得足夠長才能永遠活下去》中,給出了大多數人能做的通向數字永生的辦法 —— 你要生活得好,儘可能限制衰老和疾病的影響。

只要活得夠久,或許我們真能等到數字永生成為現實的那一天。

永生天梯之上的未知領域

說了這麼多現實中的事情,腦機介面的前景好像十分光明、一片坦途。

不過,科技行業從來都不只是技術本身。關於腦機介面的倫理道德挑戰,支撐普遍商用的產業鏈體系,成熟的商業模式等,還需要漫長的反覆、探索、博弈。

不得不說,數字永生這一設想,提出了很多值得認真考慮的問題。植入某些設備之後,人能多大程度地保有自己?

技術延緩了衰老甚至死亡,會不會加劇社會、經濟和階級差異?

一個社會既有活生生的人類,又有永生的數字生命,它將如何運作?

劉慈欣曾在《時間移民》中暢想了這樣的場景,1000 年之後,人類社會進入「無形時代」,有身體的真人生活在有形世界,但很大一部分人選擇了數字永生,連機器的身體也不要了,就生活在量子晶元里,活成了一些量子脈衝。

在數字世界裡,人們可以真正隨心所欲,創造想要的一切,比神更有力量。《流浪地球 2》中,圖丫丫與圖恆宇獲得了永恆的生命,永遠幸福地生活在一起,這個結局也安慰到了很多觀眾。

總之,和充滿煩惱的現實世界相比,無形世界如同毒品一樣有誘惑力。這究竟是全人類的天堂還是末日?這就是哲學家的領域了。

當然,如果我們永遠無法解決腦機介面乃至數字永生的一系列技術挑戰,所有問題都是沒有意義的。至少在技術領域,永生的大幕已經掀開了一角。

轉自:https://www.ithome.com/0/673/344.htm

科技革新——納米醫療機器人

愛因斯坦說過:「未來科學無非是繼續向宏觀世界和微觀世界進軍。」在讓世界震驚的科學技術中,納米機器人領域一定是真正史詩級別的科技革新——人類正在建造一種分子大小的微型機器,它們使用分子甚至單個原子作為零件,在非常細小的空間構建物質,這意味著:人類可以對原子和細胞結構做出任何改變!

在1959 年,諾貝爾獎得主、理論物理學家理查德-費曼率先提出納米技術的設想,他在一次題目為《在物質底層有大量的空間》的演講中提出:「人類會將納米級微型機器人用於醫療。」

隨著技術的發展,理查德-費曼的想法正在逐漸被實現:把數以百萬的微觀機械合而為一,將程序和操作流程錄入納米機器人,它們便可以在人體內自由移動。就像科幻片中幻想的:利用納米機器人,癌症將被治癒,人類的壽命可持續數百年,所有變性疾病將不復存在。傷口將在數秒內癒合,一些藥物將不再有副作用,宿醉的不適感覺也將不存在——納米機器人能夠「治癒整個世界」。

當今機器人已成為科學界的熱門話題,隨著20世紀90年代納米技術的興起,人們對微型機器人的研究便在全世界範圍內開花,特別是對納米機器人在生物醫學上的應用研究。21世紀是生命科學的時代,納米技術與生物醫學結合而形成的納米生物學將是21世紀生命科學的重要組成部分,而納米機器人將是納米生物學中最具誘惑力的成就。

納米機器人原理

事實上,納米機器人這項尖端技術還在實驗研發階段,而大小為頭髮十萬分之一的機器人如何在血液中遊走?目前的技術是納米機器人依靠微小的電容器給尾巴(或四肢)提供能量,其體內裝有有效載荷,頭部為微型攝像機,用於發現目標。

還有一種納米機器人利用納米發動機來行走,在活的人體細胞內放置合成的納米發動機(nano motors),並通過超聲波控制它們。納米發動機在低超聲功率下對細胞的影響不大,但在提高功率後,它們會在細胞內移動,撞擊細胞結構,調和細胞的內容物,甚至刺破細胞壁。納米發動機也可通過從內部機械操縱細胞來治療癌症、執行細胞內手術或直接將藥物遞送到活組織。

納米技術在醫學領域的任何一項運用,都將引起一次醫療革命,甚至可以改變人類的生命。自從1981年,G.Binnig和H.Rohrer在IBM蘇黎世的實驗室發明了掃描隧道顯微鏡(Scanning Tunneling Microscope)後,人類對納米機器人的研究發明就從未間斷過。納米機器人的研製屬於分子仿生學範疇,它根據分子水平的生物學原理設計製造,並在納米空間控制、操作。

納米機器人的可能醫療應用包括:治療動脈硬化、疏通血管栓塞、清除動脈內的脂肪沉積、精確殺死癌細胞、幫助治療身體腫塊、去除寄生蟲、治療痛風、腎臟排石和清理傷口。當你感冒時,醫生不用給你打針吃藥,而是給你在血液里植入納米機器人,這種機器人在體內探測感冒病毒的源頭,併到達病毒所在處,直接釋放藥物殺滅病毒。

目前技術已初見端倪的納米機器人

1. 釋放凝塊的納米機器人(Clottocyte nanorobot

人體的止血過程較為複雜,整個過程需要2分鐘到10分鐘,第一階段是自然止血栓的形成,通常包含三個步驟:血小板粘連、血小板集聚形成塞狀和血小板釋放;第二階段是纖維沉積,迅速在傷口處形成隨機纖維網路,抓捕血小板和其他血細胞,形成凝血塊。防凝塊納米機器人可以發揮類似於血小板的功能,粘在一起,以形成血凝塊止血。這種納米機器人可以存儲纖維,當它們遇到傷口後,會迅速釋放纖維以創建一個凝塊,所需時間相比血小板凝集的時間少很多,僅需約1秒鐘。

2. 專食細菌的納米機器人(Microbivore

健康的人體血液通常認為是一個無菌環境。儘管血液中充滿了細菌所需的營養,但是血液中流動的嗜中性粒細胞和單核細胞具有吞噬細菌的能力,形成具有微生物抵抗能力的免疫防線。當然,血液中仍然可能存在少量細菌,如咀嚼或刷牙時,從牙齦縫隙處進入血液的口腔共生細菌,或是當皮膚受傷後,從傷口進入血液的細菌。這些細菌會引起諸如膿毒病、敗血症、革蘭氏陽性菌血症、寄生蟲血病等疾病。專食細菌的納米機器人像血液中的白細胞和嗜中性粒細胞一樣,採用「消化和釋放」機制,更快、更有效的殺滅細菌或類似侵入物,細菌或病毒感染在幾分鐘至幾小時內就被清除,而人體內具有的「噬菌」機制的防禦體系,即使在有抗生素參與的情況下,也仍舊需要幾周或幾個月的時間來徹底清除血液中的細菌或病毒。此外,納米機器人也沒有其他潛在的副作用。

3. 輔助呼吸的納米機器人(Respirocyte

輔助呼吸納米機器人的目標是代替血液中紅細胞的所有重要功能,比如將氧氣從肺部輸送至全身各個器官,控制血液的酸鹼度。科學家Robert Freitas設計了Respirocyte納米機器人,該機器人可以攜帶90億個氧分子與二樣氧化碳,這相當於人類自然紅細胞的236倍。通過機載內部的碳酸酸性等化學感測器和壓力感測器,實現對人體內環境的檢測,並可以對機器人進行遠程控制。

這款機器人不僅可以應用於貧血症的局部治療、人工呼吸、肺功能喪失等醫療領域,還能使得人類在跑步時,得以全力衝刺整整15分鐘而身體並不感覺到疲憊。這一程度的供氧量也可以實現人類能夠在水中自如憋氣長達數小時之久。

4. 可操作DNA的摺紙機器人(Origami nanorobot

德國慕尼黑工業大學(TUM)發明了最新的DNA納米裝置,它包括一個可運動的機械手、一本能開合的書和一個可切換的齒輪。這意味著利用DNA編程製造納米結構和機械的科學技術取得突破性進展。

據TUM的教授Hendrik Dietz表明:「傳統的DNA摺紙術是通過將一條長的噬菌體單鏈DNA與一系列經過設計的短DNA片段進行鹼基互補,可控地構造出高度複雜的納米圖案或結構。而摺紙納米機器人就像兒童的樂高積木玩具一樣,可科學家只需要設計互補的單元,不需要再擺弄鹼基對進行連接,機器人自己可以被鹼基對激活並捕獲這些單元,從而達到修復DNA、植入新基因的目的。

圖為三維 DNA 摺紙納米機器人進行DNA雜交(義大利烏迪內大學)

5. 治療癌症的納米機器人

2015年5月,美國哥倫比亞大學的科學家成功研製出一種有脫氧核苷酸分子構成的機器人,它能夠跟隨DNA 的運行軌跡自由地行走、移動、轉向以及停止,研究成果表明:一旦被編程,納米蜘蛛機器人就能自動完成任務,而不需要人為介入。因此,納米蜘蛛機器人被認為是幫助人類識別並殺死癌細胞以達到治療癌症的目的、清理動脈血管垃圾等領域的最理想工具。

關鍵技術問題

1. 導航定位問題

納米機器人在血液中使用,需要引導至合適的區域,並能實時彙報位置。目前主流的方案有兩種:外部導航定位系統和板載導航定位系統。外部導航系統採用的定位技術包括超聲定位、核磁共振定位機器人磁場、熒光染色定位、X光定位、微波定位和熱輻射定位。板載導航系統可採用微型攝像頭設備,通過視覺定位技術進行導航。另一種方式是採用化學感測器來追蹤化學物質,精準跟隨化學物質通路,到達患處。

2. 供能問題

機器人在體內的工作離不開基本的運行能源。目前的解決方案分為外部供能和板載供能。 板載供能如將供能電極放入血液中,通過血液中的生化反應提供運行能源,或利用導體溫差的塞貝克效應(Seebeck effect)供能。外部供能是機器人攜帶光纖,在板上實現外部光信號轉換為電信號,為機器人供能。同理,還可以使用微波、磁場等方式,由外部能源轉化為電能來為機器人供能。

3. 生物相容性問題

由於納米醫療機器人將進入患者血液,因此需要保證機器人表面對血漿和血液中的蛋白沒有黏附性。此外,表面材料需要為惰性材料,不在血液中發生生物化學反應。避免引起人體內多種系統性反應如免疫反應、促凝反應、超敏反應、發熱反應等。此外,納米機器人尺寸較小,長寬高均不超過1微米,可能會引起體內巨噬細胞的吞噬,因此機器人需要設計躲避吞噬和逃離的技術。

展望

納米機器人於2013年被美國《The New England Journal of Medicine》雜誌列入全球10大最備受爭議的頂尖科技之一。但依然可以肯定的是,納米機器人將會帶給我們新一輪的精準醫療革命,這個頂尖領域將是一個潛力巨大,勢不可擋的市場。谷歌X實驗室生命科學小組負責人安德魯·康拉德於WSJD在線全球技術大會上大膽想像了更為不可思議的應用:將納米機器人當作媒介,連接人腦神經系統和外界網路系統,為開發人腦智力和潛力帶來無法想像的革命,徹底改變生活和工作方式,甚至是人類本身。

然而,納米機器人在研發階段已遇到警示性「黃燈」。美國賴斯大學生物和環境納米技術中心主任維基·考爾文引用了兩條需要重視納米機器人的理由:一是納米機器人進入人體無法取出,二是擔心納米機器人進入人體無法控制。據2004年《自然》雜誌介紹,美國紐約羅切斯特大學研究人員在實驗鼠身上完成的實驗顯示,直徑為35納米的碳納米粒子被老鼠呼吸進入身體後,能夠迅速出現在大腦中處理嗅覺的區域即嗅球內,並不斷堆積起來,最後導致小鼠立即死亡。但是依然有很多科學家認為對納米機器人的研究還剛起步,還不需要考慮安全問題,納米機器人是人類史詩級別的創新,人類要繼續勇敢的向這個偉大的領域進軍。

適應性:3分。

關注人群:患者和醫療專業人員。

網站及其他在線資源:美國醫院協會(American Hospital Association)。

相關公司和初創企業:NXT健康公司(NXT Health)。

延伸閱讀書籍:《精益化主導醫院設計:建立未來高效的醫院》(Lean-Led Hospital Design:Creating the Efficient of the Future),作者:古爾登(Grunden)。

本名片來源:《顛覆性醫療革命》,作者 赫塔拉·麥斯可

參考材料:

[1]http://electronics.howstuffworks.com/nanorobot.htm/printable

[2]《納米機器人發展綜述》,梁順可

[3]http://www.imm.org/publications/reports/rep018/

[4]http://www.rfreitas.com/Nano/Microbivores.htm

[5]http://www.molecularassembler.com/Nanofactory/

[6]http://www.thenanoage.com/respirocytes.htm

[7]Freitas RA Jr . Exploratory design in medical nanotechnology:a mechanical artificial red cell[J].Artif Cells Blood SubstitImmobilBiotechnol,1998,26(4):411-430.

[8]http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=35045.php

[9]張其清,梁屹.納米技術在生物醫學中的應用[J].中國醫學科學院學報,2002,24(2):197-202.

轉自:https://www.cn-healthcare.com/articlewm/20160914/content-1006036.html

深度反思腦機增強的人文風險

腦機介面作為一種特殊的信息交互與響應技術,可以通過建立人腦與外界設備的信息通路來實現跨越硅碳邊界的「心物連接」活動,從而實現人類增強。在人類增強技術體系中,此類增強也被稱為腦機增強。腦機增強引發的各種人文風險儼然成為實現「人—技」和諧藍圖的阻力,要推動其沿著人文軌道發展,需要嚴肅審究。總體而言,腦機增強背景下的人文風險,包括個體層面的尊嚴貶損風險、集體層面的價值受抑風險和社會整體層面的身份認同風險。

從個體層面而言,腦機增強下的主體在藉助技術手段實現機能逾越的同時,往往也伴隨著嚴重的個體尊嚴貶損風險。而這種尊嚴貶損,主要體現在「難以自為」與「難以自維」兩個方面。一方面,「難以自為」可以被解讀為一種腦機增強背景下的主體意向紊亂。比如,有實驗表明,利用電極模擬患者大腦,對情緒的穩定可以起到明顯的增強效用,但存在著扭曲主體心理常態,左右患者自由意志的危害。換言之,腦機增強下的主體容易在技術裹挾下變成一具「身不由己」的「提線木偶」。另一方面,這種「難以自為」還體現為一種人文矮化現象。比如,腦機增強背景下的主體為達到操縱的精準無誤,追求機能上升所帶來的絕對效力,被迫放逐原本那一套生動活潑的表述方式,代替以簡單冷漠的運算符號和操作指令。這種「唯結果導向」的增強,實則為主體對於機體「野性」的讓渡結果。「難以自維」則主要表現在「腦信息泄露」現象中。對此,希爾特(Elisabeth Hildt)重點談論了腦機介面所誘發的隱私風險問題,並提出「人腦中的晶元是否會成為某種不受控的『間諜』工具」,「外界是否會在未經攜帶者允許的情況下擅自對人腦信息進行調查」等問題。換言之,在腦機增強背景下,主體維繫自身信息安全的壁壘已出現裂痕。以上種種,都是增強主體尊嚴貶損的具體表現。

從集體層面而言,腦機增強群體中廣泛存在價值受抑的風險。其一,這種價值受抑表現為群體的去多元化趨勢,即「同質化」現象。克萊因(Eran Klein)在案例研究中指出,主體在完成腦機介面晶元植入後,產生了行為習慣、心理狀態甚至敘事身份上的「麻木感」,而這種麻木感將進一步引導同質化現象的產生。在腦機增強的作用下,個體會理所當然地選擇「最優」規劃方案、「最理性」行為模式和「最高效」學習路徑,進而塑造出高度同質的腦機增強群體,原本多元有機的文化孕育或翻入單一而空洞的「二進位」篇章。其二,價值受抑還表現為腦機增強群體的本體「退化」,即「增強下的削弱」。這首先是主體意志品質的削弱。隨著增強主體對設備的依賴程度不斷加深,後天所形成的正向價值觀念與精神品格也將在純粹的效能洪流中淡化乃至扭曲。在技術異化語境下,「有志者,事竟成」或將被「有智能者,事竟成」所取代。再有就是「原始機能」的萎縮。在腦機介面「代辦一切」的時代,同樣意味著增強群體的「低智」時代。人們在享受腦機介面帶來便利的同時,也付出了高昂的成本。隨著時間的推移,「用進廢退」的機制,或在人類群體智能的極化中得以呈現。

從社會整體層面而言,腦機介面面向社會的增強應用將帶來嚴峻的「身份認同」風險。圍繞身份認同,可以衍生出兩個更為具體的追問,即「腦機增強群體如何自定義」和「社會其他群體是否再定義」。第一個問題實則指向了增強主體的自我認知風險。碳基與硅基在物理上的組裝並不意味著精神上的契合。在現實情況下,人機交互中難以規避的「錯位感」和「疏離感」往往會導致增強主體的自我認知障礙,使其無法正常地完成一個連貫的自我敘事。更為嚴謹地說,在腦機增強背景下,行為主體的自我認知還存在較高的不穩定性。比如,在腦機設備的執行過程與主體指令高度契合的情況下,主體的自我接納程度較高;當二者出現滯後性乃至差異性時,主體便很難去認知這個「似是而非」的自我。關於第二個問題,實則指向了社會整體的認知風險。一方面,面對腦機增強群體,社會其他群體有可能出現「過敏」癥狀,出於恐懼和不信任,腦機增強群體則有可能在社會「排異」中被邊緣化。另一方面,社會其他群體亦有可能表現出麻痹甚至崇拜的態度,那麼原先所構建的社會穩態秩序就會變得岌岌可危,關於「人」的形而上學問題也許會高高懸置於「後人類」上空。

從人類增強技術的發展歷程來看,這類與人本身息息相關的技術可以梳理出一條「具身—離身—再具身」形式的清晰脈絡。最初的增強形式,是主體內向維度的身體技能開採;隨著技術的發展,進而外化為工具的加持、機械的自運轉;而隨著「匯聚技術」浪潮的到來,腦機介面又一次將技術拉回到身體框架之內,而這種技術「再具身」的增強模式,也必然在提供技能逾越的同時加劇本體的依附性和從屬性。從生命進化路徑來看,泰格馬克(Max Tegmark)在《生命3.0》中構建出了一種「技術進化」取代「本體進化」的全新階段。其中,生命3.0版本即「生命體可以重塑自身的軟體與硬體,不再等待進化帶來的恩賜」。然而,這種純粹依賴於技術加持的生命進化模式也暴露出「高速而不高質」的困點。綜合上述兩類視角,腦機增強極有可能在「高度具身」的作用模式和「高速迭代」的演進邏輯中形成「技術有作為,本體不作為」的增強慣性,從而不斷被削減固有價值,侵蝕主體地位。到那時,腦機增強下的群體或將在這種隱蔽而充滿誘惑的增強慣性下,徹底放棄自我增值,而成為技術的附庸體。可以說,在腦機增強慣性的驅使下,「增強之我」與「本真之我」間不斷增大的「勢能差」是「本我」跌落「神壇」的風險之源。

隨著腦機介面在人類增強領域的不斷深入和發展,其暴露出的人文風險也在一個動態的時空語境中繼續異變,這也對其風險抵禦和應對機制提出了更高要求。需要強調的是,應對腦機增強所產生的人文風險衝擊,不能單純樂觀地還原至技術層面,而是要在這場「人—技」博弈中持續增添人文「籌碼」,實現腦機介面在增強向度下的「親主體」實踐。一方面,對於腦機增強的審視與研究工作,不能停滯在一個簡單的「正負價值對沖」階段,而是要將這種審視融入到動態、多元的技術時空中加以鍛造,從而搭建起真正具有效力性、穩定性、靈活性、發展性的風險審查與人文規約體系。另一方面,夯實普適的人文文化體系,是應對腦機增強在人文領域異化的「根本之法」。猶如《愛、死亡與機器人》中人造機器人齊馬在藝術作品中所追求的那一抹「奇馬藍」一樣,技術增強下的人類個體依舊需要堅定秉持那個原初的「本我」。唯有如此,才能在新興人類增強技術的暗流上扶穩船舵,把准方向。否則,剝離「人性」的腦機增強或將走向福柯在《詞與物》的尾聲中所描述的末世圖景:「人將被抹去,如同大海邊沙灘上的一張臉。」

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