戴上脑机接口头盔,他用大脑跟别人「说话」

OPEN编辑 4周前

  高位截瘫,全身器官失能,大脑还正常,却已口不能言。

  怎么办?

  现在最新研究进展来了——利用脑机接口,让别人跟患者的大脑直接对话。

  近期,俄勒冈健康与科学大学(OHSU)的脑科学中心利用脑机接口(Brain-Computer Interface,BCI)技术帮助一位截瘫患者重新表达想法。

  讲的是一位俄勒冈州小伙——Greg,在睡梦中突发脑梗,然后高位截瘫,除了大脑之外,所有的身体器官失能。

  Greg 的问题是,大脑依旧可以正常工作,但是无法表达自身信息,也无法指挥自己的身体器官进行活动。

  换句话说,生不如死,再也没有表情,再也没有表达。

  在技术福音之前,他的生活是这样的:

  一脸茫然,无法和周围交流。

  而接受脑机接口之后,他的生活有了这样的改变:

  可以参与到和周围人的互动去了。

  中间究竟发生了什么?

  外接脑机接口

  俄勒冈健康与科学大学的脑机接口系统,由脑机联通包(RSVP Keyboard)和语音合成工具(Shuffle Speller)两部分组成。

  脑机联通包 RSVP Keyboard,是一种信号收集设备,非侵入性的电极帽,用户在电脑屏幕上观看图像,通过寻找大脑中的特定电活动变化来工作。

  语音合成工具(Shuffle Speller)是一款打字设备,对于一些有严重语言和肢体障碍的用户,令其能够通过设备来使用脑电波进行文字组合生成。

  如果允许,还可以通过使用他们开发的语音交互软件(SmartPredict App for AAC conversation)进行语音交互。

  脑科学中心的研究人员给 Greg 使用上述设备,Greg 在瘫痪状态下依旧可以和家人进行文字交流。

  效果究竟如何

  此时,脑科学中心的 Melanie 博士决定帮助他,怎么帮助?

  利用研制的脑机接口系统,研究人员对 Greg 的脑电波信号进行捕捉和转换,成功让 Greg 实现了自身想法的重新表达。

  现在的 Greg 在脑机接口设备的帮助下,已经可以借助外接设备和家人进行文字交流,可以参与到社群的活动中去。

  尽善尽美?

  不是的,现在主要有两个问题。

  一是现在的 Greg 生成文字的速度非常慢,大脑本身的机能已经严重受损,无法完成正常的信号处理。

  二是这种交流是单向的,脑电波直接双向交流依旧是虚幻的,不同的交流工具带来的最大问题是沟通效率。

  再谈脑机接口

  通篇脑机接口,它究竟是什么?

  马斯克近日放言,旗下的 Neuralink 公司会在一年内提供成熟的脑机接口设备投放市场,瞬间有舆论认为黑客帝国和攻壳机动队的义体将会取代人类。

  但这是很遥远的未来了,现在的脑机接口技术和人说个话都慢半拍,暂时不用担心。

  脑机接口被定义为一种不依赖于正常的由外围神经和肌肉组成的输出通路的通讯系统,本质上是将人脑的生物电信号转化可供计算机处理的数字信号的系统。

  脑机接口系统由信号产生、提取、转换、输出和反馈几部分组成,其中最重要的是信号产生和转换算法。

  人脑产生电信号,在 1924 年被发现并被称为脑电波,但如何理解这些信号一直困扰着科学家们。

  在信号产生上,流派众多,比如 Greg 的方案选择的是非侵入的头盔设备捕捉电信号,然后还需要理解信号。

  此案例中研究人员选择是 P300 诱发电位技术,简单来说就是一件事、一个概念出现的频率越低,其对脑电波的刺激就会越大,大约在强刺激的 300ms 会产生信号。

  因为 Greg 其他身体部位已经失能,眼神也不太好使,其他的诸如视觉捕捉技术、模拟环境都不太适用。

  脑机接口系统提取到信号之后,还需要转换算法的参与,在 AI 技术成熟运用之前,转换算法原理是尽可能去提取特征,至于损失多少那就听天由命了。

  因此脑机接口技术长期只能在实验室中使用,而不具备临床推广能力,因为在手术条件下,微小的差错都可能致命。

  脑机接口+人工智能

  了解脑机接口的基本原理和 Greg 的实际案例后,那么未来是什么?

  马斯克认为是 BMI+AI。

  目前人类交流方式——语言,是极为低效的,而直接连通彼此的脑电波是最有效的。

  所以马斯克的 Neuralink 不是医疗辅助手段,而是一种面向大众的交流工具。

  硬件上,马斯克选择的是侵入式技术,嗯,插管嘛。

  这种管道是4~6 微米的细线,目前老鼠已经先于人类用上了,不用急着羡慕,问题依旧存在。

  使用这种技术需要给脑子开个洞,然后一用几十年还做不到,你得定期给脑子开洞,恐怖!

  更恐怖的是如何输出信息,马斯克现在的技术是插个 USB,你可以想象一下脑袋有洞,脑袋上顶着着 USB 的景象,那画面太美我不敢想!

  软件上,马斯克给出就是 BMI+AI,利用 AI 技术进行转化算法的优化,最大程度保证信息特征的完整,算法和人体的结合。

  人体的软化,算法的硬化,虚实结合,难辨真伪。

  人的进化?

  脑机接口的最大问题是伦理问题,脑机接口技术大规模成熟,直接后果是人的身体不再那么重要,对人的定义都可能重新要讨论。

  《人类简史》作者尤瓦尔·赫拉利认为人会进化为生化人,而黑客帝国用一种可感的方式提出了问题:人有能力分辨虚拟和真实吗?

  蓝色和红色药丸的科幻选择背后,本质还是哲学命题。

  马斯克就看得很极端,他甚至认为,我们只是某个“程序”里的提线木偶。

  你觉得呢?

  参考链接:

  https://www.bloomberg.com/news/videos/2020-03-09/speaking-with-brainwaves-video

  https://www.biorxiv.org/content/10.1101/703801v4