反思腦機(jī)接口技術(shù)：機(jī)器真的能控制我們的大腦嗎？

這個(gè)人類參賽選手不是職業(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(xiǎn)的公共活動(dòng)中展示了如何通過無線電控制大腦植入來阻止動(dòng)物的暴力行為。

Delgado按下了手持無線電****上的一個(gè)開關(guān)，使植入公牛大腦中的電極通電。Delgado認(rèn)為，遙控大腦植入可以抑制動(dòng)物的越軌行為，實(shí)現(xiàn)所謂的“精神文明社會(huì)”。

毫無疑問，這種通過大腦植入與無線電控制人腦的設(shè)想引起了大眾對(duì)腦機(jī)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(xiàn)在，社會(huì)開始流行使用更先進(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(fù)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?cè)谀X機(jī)接口技術(shù)的開發(fā)上投入了上百萬美元。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(jí)智能層”（superintelligence layer），以保護(hù)人類免受人工智能的傷害。

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

此外，據(jù)Wired報(bào)道，扎克伯格也曾表示過，他希望用過用戶能夠通過意念在互聯(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(gòu)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(duì)此項(xiàng)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(bào)。2017年，《Nature》上刊登了一篇社論“Four ethical priorities for neurotechnologies and AI”，開篇就提到了電視劇《黑鏡》中描述的場景：通過大腦控制技術(shù)，癱瘓的男人大腦被植入物體，使他可以控制假肢。因?yàn)檫@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)怪人的場景很荒謬。放置在運(yùn)動(dòng)皮層中以激活假肢運(yùn)動(dòng)的電極是沒有情感的。而且，無論你在這些聳人聽聞的文章中讀到了什么，神經(jīng)科學(xué)家到目前為止還無法了解如何通過神經(jīng)回路中的神經(jīng)沖動(dòng)來編碼思想、情感和意圖——在大腦攻擊中，生物學(xué)的障礙遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于技術(shù)挑戰(zhàn)。

目前的腦機(jī)接口設(shè)備是通過分析數(shù)據(jù)來運(yùn)行，與亞馬遜預(yù)測用戶下一步想要讀的書的方式幾乎是一樣。計(jì)算機(jī)通過大腦植入物或可移動(dòng)電極帽監(jiān)控電活動(dòng)流，學(xué)習(xí)識(shí)別人類在進(jìn)行意圖肢體運(yùn)動(dòng)時(shí)交流模式的變化。

例如，當(dāng)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(xù)的電活動(dòng)振蕩（即腦電波）就會(huì)突然被抑制。這種現(xiàn)象反映了成千上萬個(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(duì)話，但他們集體發(fā)出的噓聲是一個(gè)清晰的信號(hào)。科學(xué)家可以利用大腦皮層中的電力中斷來觸發(fā)計(jì)算機(jī)，從而激活假肢中的電機(jī)，或使得人們?cè)谟?jì)算機(jī)屏幕上單擊虛擬鼠標(biāo)。

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)家也無法像處理大量計(jì)算機(jī)代碼一樣對(duì)神經(jīng)元發(fā)電進(jìn)行解碼。他們必須使用機(jī)器學(xué)習(xí)來識(shí)別與行為反應(yīng)相關(guān)的神經(jīng)元電活動(dòng)模式。這類腦機(jī)接口技術(shù)通過關(guān)聯(lián)性進(jìn)行操作，就像我們通過聆聽發(fā)動(dòng)機(jī)的聲音來壓下汽車離合器的方式一樣。

就像賽車手可以精準(zhǔn)地?fù)Q檔一樣，這種人機(jī)界面的相關(guān)方法非常有效。一些假肢設(shè)備使大腦的電活動(dòng)與感覺運(yùn)動(dòng)功能相匹配，就可以改變?nèi)藗兊纳?，使癱瘓或有其他神經(jīng)功能喪失的人恢復(fù)某些喪失的功能和獨(dú)立性。

事實(shí)上，在腦機(jī)接口設(shè)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。通過長時(shí)間的反復(fù)試驗(yàn)，大腦在看到預(yù)期的反應(yīng)時(shí)就會(huì)以某種方式得到獎(jiǎng)勵(lì)。隨著時(shí)間的流逝，大腦逐漸學(xué)會(huì)了生成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的電信號(hào)。所有這一切都是發(fā)生在有意識(shí)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，這與聳人聽聞的大腦控制其實(shí)相差甚遠(yuǎn)。

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，比如通過大腦植入來插入外來思想。在神經(jīng)科學(xué)家Timothy Buschman（他正研究大腦記錄與刺激）看來，我們?nèi)匀恍枰朔S多困難。他在普林斯頓大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室中告訴筆者：“我知道要瞄準(zhǔn)哪個(gè)大腦區(qū)域，但我不知道要瞄準(zhǔn)哪個(gè)神經(jīng)元。即使我可以針對(duì)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>

無論馬斯克給工業(yè)界帶來了多少發(fā)展腦機(jī)接口技術(shù)的動(dòng)力，Buschman從數(shù)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)。即使我們通過將一個(gè)神經(jīng)元分為“開”或“關(guān)”來簡化神經(jīng)編碼，在只有300個(gè)神經(jīng)元的網(wǎng)絡(luò)中，我們?nèi)匀挥?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：“這些狀態(tài)的數(shù)目是無以計(jì)量的。”

用一分鐘思考一下：人類的大腦大約有850億個(gè)神經(jīng)元。

那么，扎克伯格的用戶上傳想法和情感的設(shè)想又應(yīng)該如何評(píng)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(nèi)基梅隆大學(xué)的教授Marcel Just和同事現(xiàn)在正在使用功能磁共振成像（fMRI）來揭示一個(gè)人的私人想法，希望了解大腦如何處理、存儲(chǔ)和回憶信息。他們可以知道一個(gè)人正在想什么數(shù)字、處于哪種情緒，或是否有自殺的念頭。這種大腦-機(jī)器的思想主義是通過要求人們?cè)趂MRI機(jī)器中不斷反復(fù)地具有特定的思想或認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)來工作的。由于認(rèn)知和情感激活了大腦中的特定網(wǎng)絡(luò)集，因此機(jī)器學(xué)習(xí)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，無論這個(gè)人的母語是哪種語言，揭示私人思想的大腦活動(dòng)模式都是一致的。

這項(xiàng)研究得出的一項(xiàng)令人驚訝的發(fā)現(xiàn)是：大腦不是以我們想象的方式去存儲(chǔ)信息，像離散項(xiàng)被有邏輯地歸類到數(shù)據(jù)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、情感、相關(guān)經(jīng)驗(yàn)與重要性。從邏輯上講，“意大利面”和“蘋果”都是食品，但每個(gè)人都有不同的感覺，所激活的大腦區(qū)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(chǔ)書面信息，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：“沒有什么比思想更私密的了?！钡牵@種擔(dān)心實(shí)際上是沒有依據(jù)的。與用于操作假體的腦機(jī)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，人們可以輕松地打敗腦機(jī)接口技術(shù)?！拔覀冃枰獏⑴c者想一個(gè)蘋果想 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)紅蘋果，第二次想一個(gè)綠蘋果，或是Macintosh計(jì)算機(jī)，那我們就玩完了。”

評(píng)論家常常提到腦機(jī)接口技術(shù)I的道德問題，比如沒有隱私、身份、智能體和同意。他們擔(dān)心技術(shù)會(huì)濫用，從而提高表現(xiàn)能力或破壞自由意志，還擔(dān)心社會(huì)內(nèi)部的個(gè)體差異會(huì)減少部分人獲得技術(shù)的機(jī)會(huì)。確實(shí)，與所有技術(shù)一樣，圖謀不軌的人可能會(huì)用它來造成故意傷害。這些都是好的觀點(diǎn)，并隨著技術(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(duì)并接受了其他生物醫(yī)學(xué)進(jìn)步所可能帶來的擔(dān)憂，例如DNA測序、麻醉和神經(jīng)外科。

對(duì)我來說，未來腦機(jī)接口技術(shù)可能帶來的危害會(huì)被其優(yōu)點(diǎn)所抵消。現(xiàn)在，用化學(xué)****品或手術(shù)來治療神經(jīng)和心理疾病的方法所起到的作用仍十分有限。應(yīng)用電力與大腦進(jìn)行精確交互，以及通過監(jiān)視大腦的電活動(dòng)來診斷疾病，帶來了非常樂觀的前景。當(dāng)癱瘓男子Nathan Copeland用一只由植入其運(yùn)動(dòng)皮層的電極控制的機(jī)械手臂握住奧巴馬總統(tǒng)的手時(shí)，他還通過假肢手指中的傳感器刺激了感覺皮層中的電極，從而感受到握手的抓力。此外，腦機(jī)接口技術(shù)還可以恢復(fù)視力和聽力，生成合成語音，并幫助治療強(qiáng)迫癥、癮癥和帕金森氏癥等疾病。

對(duì)我們所不了解的事物感到恐懼是正常的。對(duì)于我們大多數(shù)人來說，對(duì)意念控制的恐懼是抽象的，但癱瘓男子Copeland正面了讓科學(xué)家打開他的頭骨、并在他的大腦中植入電極的現(xiàn)實(shí)。當(dāng)我在2018年遇到他時(shí)，Copeland的大腦植入物已被移除，因?yàn)殡姌O的使用壽命有限。他說：“回頭來看，如果被允許，我可以讓他們?cè)谖业拇竽X中無數(shù)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  

   來源：人工智能專家