大腦能否與電腦相連?
小鼠腦袋中的“神經織網”
那個要實現火星移民計劃的特斯拉CEO馬斯克又有大動作了:最近,他成立了一家新公司Neuralink,而這家新公司的主要工作是把一個叫做“神經織網”的東西嵌入人類的大腦,實現人類和電腦的“腦機合一”。如果這個夢想成真,將意味著人類從此可以隨意地“上傳”和“下載”思想、自如地修復和增強大腦功能,甚至實現人類的精神永生。在馬斯克看來,這條和人工智能合二為一的道路,蘊藏著人類打敗人工智能的唯一可能性。
研究動力:
人類有可能淪為人工智能的寵物?
“神經織網”(neural lace)這個概念,最早由英國已故科幻小說家伊恩·班克斯首次提出。伊恩·班克斯在英國有“當代狄更斯”之稱,被認為是“英國最有想象力的作家”。他在系列小說《文明》中, 假想人類的大腦皮層質中存在半有機體的神經網絡,可以幫助人腦與人工智能系統無縫對接。
而今天,馬斯克想把這個幻想的情節變為現實。他剛剛成立的新公司Neuralink的研究重點是目前炙手可熱的人腦——計算機交互接口 (BCI)技術。說白了,就是要在人類的大腦中植入線路并將其與電腦連接。而最終的目標則是要借個技術幫人類與人工智能“合二為一”,實現思想的任意上傳和下載,人類將因此“進化”成為超越人工智能的、更高級的人類智能(HI)。
馬斯克一直非常擔心在未來AI會變得比人類更加聰明和智能。“或許它們能幫助我們更好地救死扶傷和解決一些全球性難題,但這也意味著總有一天,它們會把我們看做一無是處的居家寵物。”馬斯克說。
而“神經織網”就是為防止這個結果而生的。因為只有如此,才能保證人類的智力不落后于人工智能,甚至可以超越它們。
馬斯克深信,這是人類在未來不會淪為人工智能的“小貓咪”的唯一選擇。
難關:
如何聽懂腦細胞的“語言”?
“腦機接口”是最近十幾年發展非常快的腦科學技術。2015年,荷蘭一名漸凍癥女病人成為了第一個裝配新型大腦植入體的人,科學家在她的大腦運動皮層控制左手的位置植入電極,這根電極可將信號傳導到埋在胸部的信號放大器、發射器,并有體外信號接收器接收信息。
美國康奈爾大學神經生物與行為學系博士生陳睿東告訴記者,現有腦機接口技術的主流是植入式的,就是插電極到大腦里記錄神經元活動信號。但它有可能造成組織損傷,以及發炎反應引起的信號衰退。而且這項研究也很難找到人類被試——要不是像“漸凍人”這樣別無選擇,誰也不愿意讓人無緣無故在自己的腦袋上開個洞。
但馬斯克的“神經織網”構想則是通過微創方式將電極放入人腦里。要做到這一點,首先得發展出一種新型的電子材料,它得足夠小、足夠軟,可以注射到人類大腦中,然后在大腦中展開成為一個電極網絡,成為記錄神經元活動的多個電極。
這聽上去簡直像天方夜譚。但事實上,已經有科學家在此方面取得了突破性進展,比如哈佛大學的納米專家Charles Lieber,他的團隊在去年就聲稱發明了一種網格電極,可以用針頭注射到小鼠的大腦中,同時還不會發生免疫排斥。
陳睿東說,這項新技術的確提供了一種可能性,但目前還沒辦法大規模使用或替代傳統的電極。“而且它也面臨很多問題:比如記錄到的信號來自哪個神經元?信號采集效率如何?使用壽命有多長?”
而電極還不是現階段最大的挑戰,橫亙在馬斯克面前最大的障礙是破解神經元的語言。“要和大腦溝通,就必須要知道腦細胞彼此是如何溝通的。人機交互的理想狀態,是我們可以‘監聽’腦細胞之間的交流,以此來控制外部設備;又或者通過電刺激等方法‘向腦細胞說話’,以產生虛擬的感覺。這一切的前提是我們的設備能‘聽懂’并且‘會說’腦細胞的‘語言’。我們知道神經元交流所用的語言載體是神經沖動:神經元會向它的下游伙伴們發出離散的脈沖。我們的電極再厲害,也只能記錄這些代碼。但記錄到的代碼是什么意思,只有初步的認識和猜想,還遠遠沒有破解。”陳睿東說。
未來:
增強智慧遙不可期 治療疾病更加切實
這幾年,經常會有同“腦機接口”技術有關的科技新聞見諸報端,除了幫助“漸凍人”進行書寫,還有“讓癱瘓的猴子重新行走”等等。而這些突破主要是在腦機接口的“信號輸出”方面;相形之下,“信號輸入”的進展則更加滯后。陳睿東告訴記者,這恰恰是因為信號輸出能夠在一定程度上忽視前面提到的那些困難。“比如,用‘腦機接口’技術讓癱瘓的猴子重新行走,并不需要我們理解運動系統的語言,只要將大腦的輸出記錄下來并用于控制外部設備,讓大腦來學習輸出正確的指令就可以了。”
而且,“信號輸入”還有另一個巨大難題是輸入手段本身:我們目前的主要手段是通過電極刺激大量神經元,而無法精確地修改一個個神經元的活動狀態。這類似于我們只會用大喇叭發出轟鳴,而缺少精細的發聲器官以產生有意義的語言。
綜上所述,陳睿東認為,利用腦機接口技術實現“意識上傳”、增強人類智慧,甚至實現人的意識永生,從目前來看都是遙不可及的。但有限的輸入和輸出,比如增強的虛擬實境技術,或癱瘓、帕金森癥病人等的運動輔助方面,倒有可能在未來5~25年商業化。“根據新聞報道,Neuralink的首個目標也的確是聚焦于醫學:通過腦機接口改善癲癇和抑郁等神經系統疾病的癥狀。這一短期目標要現實得多,更能直接改善病人的生活。相對于‘增強人類的智慧’,這些才是現階段腦機接口技術發展的主要推動力。”陳睿東說。
而在陳睿東看來,馬斯克“因為擔心人工智能有一天會打敗人類,所以要大力發展‘腦機接口’技術”的聲明,本身在邏輯推演上就存在問題。“如果他真的對人工智能的發展有所憂慮,那應該專注于人工智能技術本身的安全才是正途。”