思考实验如何使大脑和机器协同工作脑机界面听起来就像是科幻小说中的东西。安德鲁·帕尔默(Andrew Palmer)从炒作版本iconJan 4th 2018中分类现实

日期:2017-02-12 01:00:20 作者:法奄 阅读:

<p>在日内瓦Wyss生物和神经工程中心的闪闪发光的设施中,实验室技术人员从培养箱中取出一个孔板</p><p>每个孔包含一小块来自人类干细胞并位于电极阵列顶部的脑组织A屏幕显示电极正在拾取的东西:发射神经元的特征峰 - 波波形看到这些从非实体组织发出的信号很奇怪神经元的发射是智力的基本构建块聚合和组合,这样的“动作潜能“检索每一个记忆,引导每一个动作并整理每一个想法当你读到这句话时,神经元会在整个大脑中射击:了解页面上字母的形状;将这些形状变成音素,将那些音素变成文字;并且赋予这些词语意义这种信号的交响乐令人眼花缭乱复杂的成人人类大脑中有多达850亿个神经元,典型的神经元与其他此类细胞有10,000个连接</p><p>绘制这些连接的工作仍处于早期阶段但是当大脑放弃它的秘密时,已经开辟了显着的可能性:解码神经活动并使用该代码来控制外部设备这种通信通道需要脑机接口(BCI)这样的东西已经在使用中2004年,13名瘫痪的人被植入了一个名为BrainGate的系统,该系统最初是在布朗大学开发的(少数其他人已经获得了类似的设备)一系列小电极,称为犹他阵列,被植入运动皮层,控制运动的大脑条带这些电极检测到有人想要移动他的手和手臂时发射的神经元这些信号是通过电线发出的人们的头骨到解码器,在那里它们被翻译成各种输出,从移动光标到控制肢体系统允许一个中风瘫痪的女人使用机器人手臂在没有帮助的情况下第一口啜饮咖啡护理人员它也被一个瘫痪的人用来以每分钟八个字的速度打字它甚至复活了无用的人类肢体在凯斯西储大学的鲍勃·基尔希领导的一项研究中,今年发表于“柳叶刀”,BrainGate是人为地刺激了威廉·科切瓦尔(William Kochevar)手臂上的肌肉,后者在一次自行车事故中瘫痪</p><p>结果,他八年来第一次养活自己</p><p>大脑和机器之间的交流也以其他方式改变了生活</p><p> 2014年巴西足球世界杯开幕式上有一名截瘫男子使用精神控制的机器人外骨骼踢球最近由蒂宾根大学的Ujwal Chaudhary进行的研究四位共同作者依赖于一种称为功能性近红外光谱(fNIRS)的技术,该技术将红外光发射到大脑中,对四个被Lou Gehrig病完全固定的锁定患者提出是/否问题;患者的心理反应表现为血液氧合的可识别模式神经活动可被刺激以及记录的人工耳蜗将声音转换为电信号并将其发送到大脑深部脑刺激使用通过植入电极传递的电脉冲来帮助控制帕金森病该技术还被用于治疗其他运动障碍和心理健康状况</p><p>硅谷公司NeuroPace监测大脑活动是否有即将发生癫痫发作的迹象,并提供电刺激以阻止它们很容易看出脑 - 计算机接口可以应用于其他感官输入和输出加州大学伯克利分校的研究人员在有人正在倾听谈话时解构了颞叶的电活动;这些模式可用于预测某人听到过的单词当有人想象听到口语时,大脑也会产生类似的信号,这可能为患有失语症(无法理解或生产)等疾病的人打开语音处理装置的大门同一所大学的研究人员利用大脑血液氧合的变化,模糊地重建人们正在观看的电影剪辑 现在想象一个可以以另一种方式工作的设备,刺激盲人的视觉皮层,以便将图像投射到他们的大脑中如果BCI的可能性是巨大的,那么问题也是如此</p><p>最先进的科学正在动物身上进行霍华德休斯研究所,艾伦研究所和伦敦大学学院的研究人员开发了名为Neuropixels的微型硅探针,用于监测小鼠和大鼠多个大脑区域的细胞水平活动</p><p>加利福尼亚大学圣地亚哥分校的科学家已经建立了BCI可以从先前的神经活动中预测斑马雀将会唱什么歌加州理工学院的研究人员已经研究出猕猴视觉皮层中的细胞如何编码一个人脸部的50个不同方面,从肤色到眼睛间距</p><p>使他们能够以怪异的程度预测猴子从他们检测到的大脑信号中显示的面部外观准确性但是,由于监管原因,并且因为它们更大,更复杂,对人类大脑进行科学研究更加困难即使在实验室中对人类进行BCI突破,它们也很难转化为临床实践</p><p>“连线”杂志首先报道了早在2005年,新的BrainGate系统被一家名为Cyber​​kinetics的公司商业化该技术的初期尝试失败了NeuroPace花费了20年的时间来开发其技术并协商监管部门的批准,并且预计今年只有500人会植入其电极目前的BCI技术通常需要专家来操作它们“如果你必须让一个神经工程专家站在病人身边,那就没什么用了,”布朗大学的神经学家和教授Leigh Hochberg说</p><p> BrainGate背后的关键人物每当电线穿过头骨和头皮时,植入物也存在感染风险倾向于在大脑内轻微移动,这可能会损害它所记录的细胞;大脑对异物的免疫反应会在电极周围产生疤痕,使其效果降低</p><p>此外,现有的植入物仅记录大脑信号的微小选择</p><p>例如,BrainGate财团使用的犹他阵列可能会发现总共850亿总共中的几百个神经元在2011年发表的一篇论文中,西北大学的Ian Stevenson和Konrad Kording表明,自20世纪50年代以来,同时记录的神经元数量每七年翻一番(见图表)摩尔定律,计算能力每两年增加一倍确实,日内瓦的Wyss中心存在是因为很难将神经科技带出实验室并进入临床实践该中心的负责人John Donoghue是另一个先驱者</p><p> BrainGate系统他说它旨在帮助有前途的想法跨越几个“死亡之谷”一个是金融:长期回报的组合p eriods和深度技术吓跑了大多数投资者另一个需要多学科的专业知识来获得更好的界面建立和管理技能,以保持复杂的项目正常轨道另一个是神经科学本身的状态“其核心,这是基于了解大脑的方式Donoghue Me博士,我自己和人工智能说道,Donoghue Me博士,我自己和人工智能这个奇特的成就和停滞不前的进展现在有一个新的成分:硅谷2016年10月布莱恩约翰逊,一个通过销售赚了大钱的企业家他的支付公司Braintree宣布投资1亿美元用于内核,这是他为“读写神经代码”而创立的公司</p><p>约翰逊先生认为人工智能(AI)的兴起将要求人类能力随之升级“我我发现很难想象一个到2050年的世界,我们没有进行干预来提高自己,“他说,想象一下随意获取新技能或沟通心灵感应的能力与其他人合作去年2月Kernel抢购了肯德尔研究系统公司,这是麻省理工学院(MIT)的衍生工作,致力于神经接口核心并不是唯一一个将BCI视为人类与AI共存而非被征服的方式2016年,SpaceX和特斯拉的老板埃隆·马斯克(Elon Musk)成立了一家名为Neuralink的新公司,该公司也致力于开发新形式的植入物 他聚集了一群令人印象深刻的联合创始人,并制定了一个目标,即在2021年之前为残疾人开发一种临床使用的BCI设备</p><p>对于没有这种残疾的人来说,大约需要八到十年的时间,马斯克先生认为,他不是说究竟是做了什么,但马斯克先生的想法在一篇冗长的帖子中有所描述</p><p>等等但是为什么,一个网站在其中,他描述了人类之间需要更快地进行沟通的必要性,以及计算机,如果他们不是通过AI留在尘埃中这个帖子提出了一些非凡的可能性:能够立即从云中获取和吸收知识,或者将图像从一个人的视网膜直接泵入另一个人的视觉皮层;创造全新的感官能力,从红外视力到高频听力;最终,将人类和人工智能融合在一起4月份,Facebook开始陷入困境,因为它揭示了创建“无声语音”界面的计划,该界面允许人们每分钟从他们的大脑中输入100个单词</p><p> 60名研究人员,一些在Facebook内部,一些在外部,正在研究该项目一个独立的初创公司,Openwater,也在研究一种非侵入性神经成像系统;它的创始人Mary Lou Jepsen表示,她的技术最终将让人们阅读思想许多BCI专家通过睁大眼睛对山谷梦想家的到来作出反应神经科学是一项正在进行中的工作,他们说有效的BCI需要许多人的参与学科:材料科学,神经科学,机器学习,工程学,设计和其他没有临床试验和监管批准的捷径在所有这些,怀疑论者是正确的许多被播出的野心看起来很奇妙仍然,这是BCIs的关键时刻大量资金涌入该领域研究人员正在尝试多种方法马斯克特别具有结合宏伟愿望(殖民火星)和实际成功(通过SpaceX恢复和重新启动火箭)的记录</p><p>要明确,“黑客帝国”是并非迫在眉睫但是BCI可能即将迈出一大步为了实现这一点,