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文 | 追問NextQuestion
“《黑客帝國》在某種意義上描繪了腦機接口的終極目標：向大腦輸入一個完整的虛擬外部環(huán)境并與之雙向交互。”上�？萍即髮W生物醫(yī)學工程學院常任軌助理教授、計算認知與轉(zhuǎn)化神經(jīng)科學實驗室主任李遠寧說道。
近日，由天橋腦科學研究院（中國）主辦的“從科幻到現(xiàn)實人類智能如何與人工智能融合？”主題活動在上海圖書館東館舉行。
活動上，李遠寧與知名科幻作家，銀河獎、全球華語星云獎金獎得主江波展開了跨越科幻與科學的對談，將腦機接口（Brain Computer Interface，BCI）這項從小說走向現(xiàn)實、不斷引爆學界和產(chǎn)業(yè)界熱點的技術進行了生動演繹，探索腦機接口與AI融合的無限可能，并客觀闡釋了從令人遐想的突破性個例到廣泛應用的距離。
腦科學是人類所知甚少的“自然科學最后一塊疆域”，也是科幻作品經(jīng)久不衰的靈感來源。今年以來，天橋腦科學研究院（中國）發(fā)力AI for Brain Science，鼓勵AI和腦科學這兩個“黑匣子”互相啟發(fā)、互相破譯。
一方面，研究院已組織了六場AI for Brain Science學術會議，促進AI科學家、神經(jīng)科學家、臨床醫(yī)生、產(chǎn)業(yè)界專家和高校年輕學生學者同臺共話，分享AI for Brain Science相關基礎研究和健康應用，系列會議大眾總觀看52萬人次，參會領域?qū)＜?00余人；另一方面，研究院也積極組織“AI問腦”系列科普會議，邀請AI科學家、腦科學家展開跨界對談，激發(fā)公眾對AI for Brain Science的興趣和探索。
從《真名實姓》到《黑客帝國》，
腦機接口的現(xiàn)實版本和終極幻想
腦機接口技術是科幻小說中的“�？�”。作為中國科幻“更新代”作家，江波在其代表作之一《機器之門》中，就構建了一種叫“腦庫”的裝置，將幾千個最聰明人類的大腦神經(jīng)網(wǎng)絡“并聯(lián)”，形成一個決策機構，宛如一種“超級生物”。
“關于腦機接口，比《神經(jīng)漫游者》更早、更具開創(chuàng)的作品是弗諾文奇的《真名實姓》，”江波介紹道，“里面對腦機接口的想象是將電極貼在頭皮上，其實非常接近現(xiàn)在的形態(tài)了。”
相比之下，江波和李遠寧都認為，廣為人知的《黑客帝國》接近腦機接口的“完全體”。
那么，腦機接口從科學上到底如何定義？李遠寧介紹道，在廣義上，一切通過外部電子設備與大腦活動進行信號交互的設備都可以稱作腦機接口，“比如，人工耳蝸可能是目前應用最成功的腦機接口。它接受外界刺激，直接與中樞神經(jīng)系統(tǒng)相連，可以向大腦傳遞信號”。
狹義上的腦機接口偏向于“讀心術”，通常用電極、磁共振、紅外、超聲等形式讀取大腦信號，對神經(jīng)信號進行處理和分析，最后用于控制機械手臂、顯示屏、喇叭等外部設備，輸出運動、語音等信息。
2014年，癱瘓少年借助腦控外骨骼為巴西世界杯開球，表明人類在運動控制類腦機接口上相對成熟，已經(jīng)取得了類似《環(huán)太平洋》機甲的技術原型。不過，從特殊個例走向廣泛應用，腦機接口仍進展緩慢。
從個性化定制到廣泛應用，
腦機接口的理論和技術瓶頸
“大部分BCI還是臨床用途，例如幫助腦卒中、漸凍癥造成的癱瘓病人恢復特定功能。這套系統(tǒng)其實原理上已經(jīng)相對成熟，但需要個性化的定制系統(tǒng)，不能直接遷移推廣。因此，腦機接口經(jīng)濟成本十分高昂，全世界范圍內(nèi)可能只有幾十個人享受過。”跟隨科幻作品遐想一番后，李遠寧將觀眾拉回冷靜的現(xiàn)實。
要讓腦機接口實現(xiàn)更廣泛的應用，人類尚需要攻克從理論到技術的全方位問題。“我們對大腦的認知還停留在很原始的階段，拿物理學打比方，如果牛頓是個里程碑，讓物理學家能用一個方程推演整個事件，那我們腦科學還停留在哥白尼和伽利略的階段。這是最根本的一個瓶頸。”他說道。
此外，技術上也存在諸多挑戰(zhàn)。“雖然說我們沒必要去記錄大腦860億個神經(jīng)元的信號，但現(xiàn)在只能記錄100到1000個神經(jīng)元肯定是遠遠不夠的。另一方面，即使獲得了數(shù)量足夠多、質(zhì)量足夠好的神經(jīng)信號，現(xiàn)在我們理論等算法以及最先進的計算硬件也無法實時在線地處理幾百萬級別神經(jīng)元的相互作用，（這就）需要我們的計算理論以及集成電路技術取得新的突破。這些挑戰(zhàn)都是一環(huán)扣一環(huán)的。”
目前，李遠寧帶領的研究團隊專注于一種復雜運動的腦機接口，即語言。具體而言，他希望搞清楚大腦在語言的聽和說的過程中，是怎么將抽象的語義和概念分解成一個字、一句話，再把大腦想說出的話轉(zhuǎn)化為實際的發(fā)聲行為，哪些神經(jīng)元和環(huán)路在這個過程中參與放電。
李遠寧團隊最近已經(jīng)實現(xiàn)把人類意念想說的話以腦機接口的方式破譯并重新合成。下一步，他希望與一些芯片、計算建模領域的專家合作，共同完成這個交叉型學科的難題，造福特定的障礙群體。
BCI+AI，
模糊人機界限
不斷照進現(xiàn)實的腦機接口，遭遇大語言模型，兩種顛覆性的人機交互技術又將擦出怎樣的火花？
李遠寧介紹道，在關于語言腦機接口的研究過程中，科學家們已經(jīng)會把障礙人士的腦電信號通過腦機接口還原出語言信號并接入大語言模型實現(xiàn)最終的輸出，正如打字的時候自動修正，在某種程度上已經(jīng)通過腦機接口的方式實現(xiàn)了人類+AI的融合。
江波認為，目前大語言模型的輸出是基于之前的輸入訓練，如果它之后不再和真實世界互動，那語料庫中所有的排列組合就是它“想象力”的極限。AI通過傳感器獲得新的積累，不斷從環(huán)境收集資料，這或許會成為腦機接口+AI的未來新形態(tài)。
盡管科幻的想象永遠領先于現(xiàn)實的技術，但江波總結道，隨著越來越多的腦機設備進入大家生活，科幻作品的相關表達也會越來越多。“腦機接口模糊了人機的界限，它帶給我們一個越來越迫切的新命題：通過腦機接口構建的超人和常人如何共存在同一個社會？腦機接口現(xiàn)實技術的發(fā)展給了我們一個強烈的信號，我們需要開始思考這個問題了。”
活動最后，當主持人問起兩位嘉賓是否愿意給自己裝上腦機接口，李遠寧坦言，目前腦機接口技術離應用到健康人身上還十分遙遠。江波則展望道，這取決于相關技術能否讓用戶隨時脫離虛擬世界，回歸現(xiàn)實世界。“我們現(xiàn)在玩手機是這個狀態(tài)，不想玩就可以隨時關掉。如果腦機接口可以在這個邊界上，還原我生物本體的完整性，我還是愿意的。”
