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泛亚电竞在线平台,泛亚电竞官网首页随着人工智能的发展,脑机接口逐渐从科幻走向现实。有人希望创造一个“超人”,更多的人希望解决实际问题——让盲人恢复视力,让瘫痪的病人重新走路,让老年痴呆症患者找回记忆……但也有人持怀疑态度:脑机接口是否允许其他人控制自己的大脑?被人工智能增强的人,还能叫“人”吗?近日,北京邮电大学杨以先教授和牛欣欣教授完成了科普书籍《人工智能的未来简史:基于脑机接口的超人制造愿景》,全面、客观、系统梳理了脑机接口的过去、现在和未来。本期我们请来两位作者写文章,简要介绍他们眼中的脑机接口。

泛亚电竞在线平台,泛亚电竞官网首页脑机接口并不是一个新名词

泛亚电竞在线平台,泛亚电竞官网首页脑机接口是脑系统(准确地说是基于脑的神经系统)和计算机系统(准确地说是人工体外系统)(准确地说是电子信息接口)之间的接口。

泛亚电竞在线平台,泛亚电竞官网首页既然是接口,那么脑机接口的主要任务有两个:一个是输出,即提取大脑系统的电信号,作为控制信号或脑电信息,让计算机系统做大脑系统想要它做的事情。二是输入,即把计算机系统的指令以电信号的形式送入神经系统,让大脑系统做计算机系统的思考。让它做事,或者把已有的知识或技能“下载”到大脑系统,让它“学而不学”。在遥远的未来,人们或许可以通过脑机接口交流思想。

总之,脑机接口的核心思想是:包括大脑在内的神经系统,其实是一个像计算机一样的信息系统。神经系统的各个部分不仅接收和传递信息,而且还接收电信号的控制以执行相关的功能。顺序,因此大脑系统可以与计算机系统连接。

脑机接口绝不是新事物,它们的历史可能会让许多人感到惊讶。早在 1783 年,伽伐尼就用不同的金属接触死青蛙的大腿末端并引起肌肉收缩,实际上无意中完成了脑机接口实验。实验不仅表明生物体是一个“发电机”,而且表明即使是非常微弱的电流也能引发神经的剧烈运动。

1818 年 11 月,英国解剖学博士尤尔在格拉斯大学的操场上公开进行了一项恐怖实验,展示了电刺激如何使神经系统产生预期的运动。原来,经法院特别批准,尤乐对一名死囚尸体进行了通电实验,并成功使尸体产生了呼吸、抬手、踢腿、睁眼等动作,也表现出愤怒、恐惧和绝望。 、痛苦、恐惧和微笑。当然,尤乐并不是虐尸,也不是哗众取宠,而是试图让垂死的人复活——事实上,正是通过这个实验,尤乐后来发明了心脏起搏电击法,并沿用至今。

于乐首次从脑机接口的角度证明,只要向局部神经系统输入适当的电信号,人体就会乖乖地执行相关命令。那么理论上只要能通过外力改变相关的电信号,就能改变运动神经的相关动作,这就是脑机接口治疗帕金森等疾病的理论基础。如果再进一步提升,任何人都可以迅速成为世界第二钢琴家——只需输入第一钢琴家在弹钢琴时手臂的运动神经电信号,并完整输入手臂上的相应动作即可。神经紧张,双手会不由自主地弹奏出优美的曲子。同时,将手部的感觉信息反馈给大脑,让大脑逐渐学会如何向手臂发出正确的指令。这相当于一位钢琴大师教人们以最精确的重复“动手”弹奏钢琴。

脑电波的魔力

1902 年 11 月,在德国耶拿的一家精神病院,一位特别大胆的医生伯格收治了一名头部中弹并在颅骨上留下弹孔的病人。虽然子弹部位的伤员皮肤已经愈合,但可以观察到它在不停地跳动。通过记录头皮搏动的波形,伯格发现了一个惊人的秘密:波形随着病人的思想而有规律地变化。即使患者只是在听、看、闻、摸或做其他非常小的动作,即使是患者的情绪波动也会影响波形。

经过20多年的沉思,伯格博士于1924年成功地对儿子的头部进行了脑电图测试。他将自制电流计的正负极连接到儿子的前额和后脑勺的头皮上,分别,他实际上记录了一个振荡频率约为10赫兹的神奇电波,现在称为伯格波。他观察到,Bergpoo 会随着被试者的心理和生理状况而变化,即使是眨眼等小动作也会引起 Bergpoo 的变化,而正常人和精神病患者的 Bergpoo 不会发生变化。相同的。

后来,科学家们进一步发现,可以从头皮的不同部位检测到不同频率的电磁波,因此将不同频率的电磁波的集合统称为脑电波。

随着研究的深入,人们发现脑电波有很多奇妙的功能。例如,脑电波可以预测某人的学习潜力,尤其是外语。事实证明,如果 β 波(频率为 14 至 30 Hz 的脑电波的亚波)在大脑右侧颞顶叶区域较强,则很可能表明外语学习能力较强。 ;另一方面,在接受过外语训练的成年人中,他们的 beta 波确实显着增加。

脑电波也可以用来“猜心”——当你教孩子一道数学题时,你怎么知道他是否在听?当孩子听懂了解释,他的脑电波就会明显活跃;如果他对解释感兴趣,他的脑电波会更活跃;当他刚刚应对时,他的脑电波会明显减弱。甚至,心理学家可以通过脑电波知道受试者是在想一张桌子还是一把椅子,或者是从 1 到 7 的哪个数字——当受试者在冥想不同的事物时,他的脑电波是不同的,只要对应可以得到被试的脑电波,通过简单的比较就能准确猜出被试的选择。研究也发现,在某些特殊场景下,很多人会为句子激发几乎相同的脑电波;相反,通过检测这种脑电波的存在,可以推断出受试者是否在冥想某种类型的脑电波。句子。有人用这种方法对多达240个预定句子完成了一次高度准确的“猜心”。

脑电波也可用于简单的精神控制。已经发现,人们在冥想单音节词时,受到刺激的脑电波几乎是不同的,而且脑电波相对稳定。因此,控制玩具车等简单的意念控制更容易实现:当你冥想前、后、左、右四个词时,脑电波不同,每个词对应的脑电波相对稳定,那么你只需要利用这四个稳定的脑电波信号,就可以让玩具车向前、向后、向左、向右行驶。更一般地说,如果某个操作的命令数量限制为 N,那么任何人都可以通过简单的训练和简单的命令信号对应,轻松完成精神控制任务。

相反,对脑电波的适当干扰也会影响受试者。例如,当被试面对“苹果”这个词时,他们可能会想到甜美可口的水果,也可能会想到苹果品牌的电子产品。如果使用一种叫做“经颅刺激”的技术在合适的时间刺激受试者的美味反应区,那么受试者可以更倾向于将“苹果”解释为一种美味的食物,即使受试者原本是想买手机的。

从幻想到现实

今天,科学家们发明了多种设备来捕捉脑电波。已经投入使用的主要是针对健康人群的非植入式设备,精度较低,比如你经常在电视上看到的电极帽,或者更昂贵的磁共振成像仪。

近年来,科学家和工程师花费了大量精力为特殊患者开发可植入设备。这种类型的设备被称为脑机芯片或简称为脑机接口。它可以获得更准确的脑电信息,更准确地将外部电信号输入大脑。事实上,早在 1857 年,植入式设备就被用于捕捉兔子和猴子的脑电波。但是,出于安全、伦理等方面的考虑,在人体临床实践中一直没有突破。然而,随着人工智能相关技术、工程技术、材料技术的飞速发展,很多科学家又开始了这样的尝试。比如马斯克即将推出的脑机接口就是植入设备的典型代表。

今天,学术界更加一致地将脑机接口分为宏观、中观和微观三类。其中,宏脑机接口传递的信息主要是脑电波。这类脑机接口的特点是:原理简单,通俗易懂;实施难度不高,已经或正在多个领域广泛应用;精度不够,既无法实现复杂精准的意念控制,也无法在未来进行思想交流。选项。

微观脑机接口与宏观脑机接口相反,它们传递的信息主要是单个神经元或组的电特性。它们将是未来研究的难点和重点。一旦实现,它们将极大地改变人类的现状,但我们也必须承认,或许在可预见的未来,这只能是一个梦想。在《人工智能的未来简史》一书中,我们用四句话来描述微观的脑机接口:不是科幻比科幻好,脑电图的奥秘是神秘的;人性自足不外延,知识的本质是内涵。

中等大小的脑机接口介于宏观和微观之间。与宏观型相比,介观型脑机接口用颅腔内的“脑图”,即大脑中的一些与物理位置相关的电信号,代替了宏观的外部脑电波。几年来,科学家们通过反复检测获得了一些电信号。例如,当某个部位的神经受到刺激时,受试者会感到快乐;当在另一个位置受到刺激时,受试者会感觉到指尖等处的触感。基于此类研究,科学家们继续创建更详细的“脑图”。可想而知,只要能在某个时间足够准确地获取到某人的“脑图”,在一定程度上就可以实时了解主体的一些感受;同样,只要把握好电信号的刺激位置、时间、电流强度等,就可以让被试产生相应的感觉,或者对四肢发出相应的控制指令等。

今天,科学家们在中尺度脑机接口方面取得了突破。例如,让盲人“看到”事物。具体来说,就是让摄像头将图像切割成400个20×20的格子,根据每个格子的亮度,在皮肤对应的格子位置产生相应强度的振动。因此,经过适当的训练,受试者可以在不“眼见为实”的情况下,在脑海中形成明暗不同的点阵图像,从而在黑白图像中识别不同的人脸,知道物体的距离,观察物体。可以通过物体的旋转和形状变化来了解当前的视角;它甚至可以通过把它想象成一个普通人来“看到”物体被遮挡的部分。

脑机接口展现出无限可能,吸引着科学家们继续攻关,也将成为国际竞争的焦点。未来从今天开始。

(作者:杨以先、牛欣欣,北京邮电大学教授)

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