反思脑机接口技术:机器真的能控制我们的大脑吗?

来源:AI科技评论

作者:R. Douglas Fields

编译:陈彩娴

猛烈的公牛在冲锋的途中锁定了双腿。它将双蹄扎进地下,在与之搏斗的人类参赛选手被刺伤之前停了下来。

这个人类参赛选手不是职业斗牛士,而是一名西班牙神经科学家,叫做 José Manuel Rodriguez Delgado。1963年,他在一次危险的公共活动中展示了如何通过无线电控制大脑植入来阻止动物的暴力行为。

Delgado按下了手持无线电发射器上的一个开关,使植入公牛大脑中的电极通电。Delgado认为,遥控大脑植入可以抑制动物的越轨行为,实现所谓的“精神文明社会”。

毫无疑问,这种通过大脑植入与无线电控制人脑的设想引起了大众对脑机接口技术的恐惧,继而使得这一研究领域受到了限制。但现在,社会开始流行使用更先进的技术,比如激光束、超声波、电磁脉冲、轻度的交流电和直流电刺激等等。这些技术不仅能够获取与操纵大脑的电活动,而且比Delgado刺入大脑的针状电极要复杂得多。

特斯拉的创始人马斯克与Facebook的CEO扎克伯克是这个研究领域的引领者,他们在脑机接口技术的开发上投入了上百万美元。在2019年11月的一次演讲上,马斯克曾表示,他想为人脑提供一个“超级智能层”(superintelligence layer),以保护人类免受人工智能的伤害。

视频地址:https://www.youtube.com/watch?v=4Ei7MQjRK0U

此外,据Wired报道,扎克伯格也曾表示过,他希望用过用户能够通过意念在互联网上传他们的思想和情感,而不必打字。但在这些讨论中,事实和虚构很容易被模糊化。比如,这些技术实际上是如何工作的?它们的功能又是什么?

在1964年,Delgado的技术就已经可以在人脑中引发一系列令人惊讶的操控。他只需在癫痫患者的大脑中植入电极、给电极通电,就可以轻松平息患者在癫痫发作时的脑风暴,或迅速抑制精神疾病。但同时,他又可以命令一个人的四肢移动,控制动物的发情,或使人们陷入深深的自杀式绝望中。因此,我们不难猜测人们会对此项技术感到紧张。

甚至是广受尊敬的神经科学家也发出了警报。2017年,《Nature》上刊登了一篇社论“Four ethical priorities for neurotechnologies and AI”,开篇就提到了电视剧《黑镜》中描述的场景:通过大脑控制技术,瘫痪的男人大脑被植入物体,使他可以控制假肢。因为这个男人感到沮丧,他用钢铁般的爪子攻击了助手,瞬间失去控制。

这种科学怪人的场景很荒谬。放置在运动皮层中以激活假肢运动的电极是没有情感的。而且,无论你在这些耸人听闻的文章中读到了什么,神经科学家到目前为止还无法了解如何通过神经回路中的神经冲动来编码思想、情感和意图——在大脑攻击中,生物学的障碍远远大于技术挑战。

目前的脑机接口设备是通过分析数据来运行,与亚马逊预测用户下一步想要读的书的方式几乎是一样。计算机通过大脑植入物或可移动电极帽监控电活动流,学习识别人类在进行意图肢体运动时交流模式的变化。

例如,当人们移动肢体,或甚至是考虑移动肢体时,大脑皮层涌动的持续的电活动振荡(即脑电波)就会突然被抑制。这种现象反映了成千上万个神经元之间的交流突然发生了变化,就像一个服务员突然掉了一个玻璃杯、在餐厅引起的喧哗声一样:您不知道每个食客之间的对话,但他们集体发出的嘘声是一个清晰的信号。科学家可以利用大脑皮层中的电力中断来触发计算机,从而激活假肢中的电机,或使得人们在计算机屏幕上单击虚拟鼠标。

但是,即使有可能进入带有微电极的单个神经元,神经科学家也无法像处理大量计算机代码一样对神经元发电进行解码。他们必须使用机器学习来识别与行为反应相关的神经元电活动模式。这类脑机接口技术通过关联性进行操作,就像我们通过聆听发动机的声音来压下汽车离合器的方式一样。

就像赛车手可以精准地换档一样,这种人机界面的相关方法非常有效。一些假肢设备使大脑的电活动与感觉运动功能相匹配,就可以改变人们的生活,使瘫痪或有其他神经功能丧失的人恢复某些丧失的功能和独立性。

事实上,在脑机接口设备中,还有许多神奇的技术在工作,比如大脑,就能起到巨大的作用。通过长时间的反复试验,大脑在看到预期的反应时就会以某种方式得到奖励。随着时间的流逝,大脑逐渐学会了生成计算机能识别的电信号。所有这一切都是发生在有意识的情况下,神经科学家并不知道大脑是如何做到的。所以,这与耸人听闻的大脑控制其实相差甚远。

然而,为了争辩,我们不妨想象我们确实了解如何在神经元激发模式中编码信息。然后,以真正的《黑镜》方式,比如通过大脑植入来插入外来思想。在神经科学家Timothy Buschman(他正研究大脑记录与刺激)看来,我们仍然需要克服许多困难。他在普林斯顿大学的实验室中告诉笔者:“我知道要瞄准哪个大脑区域,但我不知道要瞄准哪个神经元。即使我可以针对每个人使用相同的神经元,该神经元在不同人的大脑中的作用也会有所不同。”

无论马斯克给工业界带来了多少发展脑机接口技术的动力,Buschman从数学的角度明确解释了:生物学才是真正的瓶颈,而不是技术。即使我们通过将一个神经元分为“开”或“关”来简化神经编码,在只有300个神经元的网络中,我们仍然有2的300次方种可能的状态——比已知宇宙中的所有原子都多。Buschman说:“这些状态的数目是无以计量的。”

用一分钟思考一下:人类的大脑大约有850亿个神经元。

那么,扎克伯格的用户上传想法和情感的设想又应该如何评价呢?毕竟,从大脑中读取信息似乎比将信息下载到大脑更可行。

卡内基梅隆大学的教授Marcel Just和同事现在正在使用功能磁共振成像(fMRI)来揭示一个人的私人想法,希望了解大脑如何处理、存储和回忆信息。他们可以知道一个人正在想什么数字、处于哪种情绪,或是否有自杀的念头。这种大脑-机器的思想主义是通过要求人们在fMRI机器中不断反复地具有特定的思想或认知经验来工作的。由于认知和情感激活了大脑中的特定网络集,因此机器学习可以确定哪些大脑活动模式与特定的思想或情感相关。值得注意的是,无论这个人的母语是哪种语言,揭示私人思想的大脑活动模式都是一致的。

这项研究得出的一项令人惊讶的发现是:大脑不是以我们想象的方式去存储信息,像离散项被有逻辑地归类到数据库中一样。在大脑中,信息被编码为集成的概念,包含了与一个item相关的所有感觉、情感、相关经验与重要性。从逻辑上讲,“意大利面”和“苹果”都是食品,但每个人都有不同的感觉,所激活的大脑区域也都不一样。这就解释了Just可以使用非常缓慢的fMRI方法,花几分钟获取大脑图像,从而确定一个人正在读什么句子。大脑不会像谷歌翻译软件那样逐字地解码和存储书面信息,而是会完整地编码整个句子的含义。

这种技术的思想阅读似乎令人恐惧。Just说:“没有什么比思想更私密的了。”但是,这种担心实际上是没有依据的。与用于操作假体的脑机接口技术相似,这种思想阅读需要参与者的大力配合和努力。Just的同事Vladimir Cherkassky解释,人们可以轻松地打败脑机接口技术。“我们需要参与者想一个苹果想 6 次。所以,要打败意念控制技术,他们要做的只是第一次想一个红苹果,第二次想一个绿苹果,或是Macintosh计算机,那我们就玩完了。”

评论家常常提到脑机接口技术I的道德问题,比如没有隐私、身份、智能体和同意。他们担心技术会滥用,从而提高表现能力或破坏自由意志,还担心社会内部的个体差异会减少部分人获得技术的机会。确实,与所有技术一样,图谋不轨的人可能会用它来造成故意伤害。这些都是好的观点,并随着技术的进步愈加值得考虑。但值得记住的是:我们已经面对并接受了其他生物医学进步所可能带来的担忧,例如DNA测序、麻醉和神经外科。

对我来说,未来脑机接口技术可能带来的危害会被其优点所抵消。现在,用化学药品或手术来治疗神经和心理疾病的方法所起到的作用仍十分有限。应用电力与大脑进行精确交互,以及通过监视大脑的电活动来诊断疾病,带来了非常乐观的前景。当瘫痪男子Nathan Copeland用一只由植入其运动皮层的电极控制的机械手臂握住奥巴马总统的手时,他还通过假肢手指中的传感器刺激了感觉皮层中的电极,从而感受到握手的抓力。此外,脑机接口技术还可以恢复视力和听力,生成合成语音,并帮助治疗强迫症、瘾症和帕金森氏症等疾病。

对我们所不了解的事物感到恐惧是正常的。对于我们大多数人来说,对意念控制的恐惧是抽象的,但瘫痪男子Copeland正面了让科学家打开他的头骨、并在他的大脑中植入电极的现实。当我在2018年遇到他时,Copeland的大脑植入物已被移除,因为电极的使用寿命有限。他说:“回头来看,如果被允许,我可以让他们在我的大脑中无数次植入电极。”

参考链接:

  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

未来智能实验室的主要工作包括:建立AI智能系统智商评测体系,开展世界人工智能智商评测;开展互联网(城市)云脑研究计划,构建互联网(城市)云脑技术和企业图谱,为提升企业,行业与城市的智能水平服务。

  如果您对实验室的研究感兴趣,欢迎加入未来智能实验室线上平台。扫描以下二维码或点击本文左下角“阅读原文”

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/484659.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

C4.5决策树生成算法完整版(Python),连续属性的离散化, 缺失样本的添加权重处理, 算法缺陷的修正, 代码等

C4.5决策树生成算法完整版(Python) 转载请注明出处:©️ Sylvan Ding ID3算法实验 决策树从一组无次序、无规则的事例中推理出决策树表示的分类规则,采用自顶向下的递归方式,在决策树的内部节点进行属性值的比较并根据不同的属性值判断从…

缅怀袁隆平院士:一颗稻谷里的爱国情怀

来源:科学网5月22日,《中国科学报》从中国工程院获悉,“共和国勋章”获得者、中国工程院院士袁隆平,因多器官功能衰竭,于2021年5月22日13时07分在长沙逝世,享年91岁。袁隆平对于国人来说,袁隆平…

k-Means——经典聚类算法实验(Matlab实现)

聚类算法—k-Means实验 k-平均(k-Means),也被称为k-均值,是一种得到最广泛使用的聚类算法[1]. k-Means算法以k为参数,把n个对象分为k个簇,使得簇内具有较高的相似度。 实验目的 了解常用聚类算法及其优缺…

这5个数学猜想最早在30年前提出,如今AI证明它们都错了

来源:AI科技评论编译:琰琰编辑:青暮近日,以色列特拉维夫大学研究团队在预印论文库提交了一篇名为“Constructions in combinatorics via neural networks“的论文,在这篇论文中,研究人员通过机器学习算法证…

Java AQS 核心数据结构-CLH 锁及优化

Java AQS 核心数据结构-CLH 锁 什么是CLH锁 CLH 锁是对自旋锁的一种改进,有效的解决了以上的两个缺点。 第一个是锁饥饿问题。在锁竞争激烈的情况下,可能存在一个线程一直被其他线程”插队“而一直获取不到锁的情况。第二是性能问题。在实际的多处理上…

M/M/m排队模型 (单队列多服务台并联服务模型)数学建模: 基于生灭过程的理论计算和基于事件推进的Matlab模拟仿真思路

M/M/m排队模型 (单队列多服务台并联服务模型) 数学建模: 基于生灭过程的理论计算和基于事件推进的Matlab模拟仿真思路 原创文章,转载文章请注明出处:©️Sylvan Ding 🎉🎉🎉 摘要 本文研究M/M/m单队列多服务台并…

用物理学来为生命技术及制度的演化找出规律-读《为什么世界不会失控》

来源:混沌巡洋舰物理学的规律是最底层的最永恒的,但能够对抗变化,维持自身结构的活系统,其规律则是最丰富的。“The physics of life”这本书,则是用能量的产生和耗散为视角,解释一切活系统,包括…

collection 多态 会自动转型为子类 继承多态需要显示转型

转载于:https://www.cnblogs.com/classmethond/p/10057670.html

深入地下,实地探访!不用人挖煤的智能煤矿长什么样?

来源:脑极体未来智能实验室的主要工作包括:建立AI智能系统智商评测体系,开展世界人工智能智商评测;开展互联网(城市)云脑研究计划,构建互联网(城市)云脑技术和企业图谱&a…

这些行业,将率先落地AI芯片 | 星前沿

来源:联想之星广义上,所有面向AI应用的芯片都可以称为AI芯片。目前一般认为是针对AI算法做了特殊加速设计的芯片。现阶段,这些人工智能算法一般以深度学习算法为主,也可以包括其他浅层机器学习算法。人工智能芯片分类一般有按技术…

[NOI2007]社交网络

题目描述 在社交网络(social network)的研究中,我们常常使用图论概念去解释一些社会现象。不妨看这样的一个问题。在一个社交圈子里有n个人,人与人之间有不同程度的关系。我 们将这个关系网络对应到一个n个结点的无向图上&#xf…

vueJs的简单入门以及基础语法

vue的api vue官网API 1基础语法 1-1基本数据绑定 <div id"app">{{ msg }} </div> //script new Vue({el:"#app",//代表vue的范围data:{msg:hello Vue //数据} }) 在这个例子中我们可以进行赋值 var app new Vue(...); app.msg 初探vue; //那…

应用数学的强大威力

来源&#xff1a;数学中国 应用数学思想是科研当中非常重要的一种思维方式以及研究方法。今天我们就借助戴世强教授的三篇有关应用数学的文章来详细了解一下这些问题&#xff1a;什么是“应用数学思维”&#xff1f;我们如何在研究中使用应用数学思维&#xff1f;应用数学思维…

正则化实现降噪,分别使用最小二乘、定步长梯度下降和回溯法的梯度下降求解最优解

正则化实现降噪&#xff0c;分别使用最小二乘、定步长梯度下降和回溯法的梯度下降求解最优解 原创文章&#xff01;转载需注明来源&#xff1a;©️ Sylvan Ding’s Blog ❤️ 实验目的 参考 INTRODUCTION TO NONELINEAR OPTIMIZATION. Amir Beck. 2014 的 3.4 Denoising …

双向 RNN

1.基本理论 双向 RNN 结合时间上从序列起点开始移动的 RNN 和另一个时间上从序列末尾开始移动的 RNN 2.逻辑图 其中 h (t) 代表通过时间向前移动的子 RNN 的状态&#xff0c;g (t) 代表通过时间向后移动的子 RNN 的状态 允许输出单元 o (t) 能够计算同时依赖于过去和未来且对时…

Hadoop伪分布式配置和搭建,hadoop单机安装,wordcount实例测试,hadoop安装java目录怎么找,问题及问题解决方法

Hadoop伪分布式配置和搭建&#xff0c;hadoop单机安装&#xff0c;wordcount实例测试&#xff0c;hadoop安装java目录怎么找&#xff0c;问题及问题解决方法 环境说明 系统&#xff1a;ubuntu18.04 主机名&#xff1a;test1 用户名&#xff1a;sylvan hadoop单机安装 换源操作…

AI时代竟有智能化鸿沟,具备哪些条件才能跨过?

来源&#xff1a;CSDN移动互联网“早古”时期&#xff0c;普通人因为收入差距问题而无法做到人手一部智能手机&#xff0c;从而导致数字鸿沟。同样&#xff0c;在当前这个AI&#xff0c;也就是人工智能扮演越来越关键作用的时代&#xff0c;企业也站在了类似的抉择交接线上——…

[js] 渲染树构建、布局及绘制

渲染树构建、布局及绘制 转载于:https://www.cnblogs.com/iiiiiher/p/10065345.html

INTRODUCTION TO NONELINEAR OPTIMIZATION Excise 5.2 Freudenstein and Roth Test Function

Amir Beck’s INTRODUCTION TO NONELINEAR OPTIMIZATION Theory, Algorithms, and Applications with MATLAB Excise 5.2 INTRODUCTION TO NONELINEAR OPTIMIZATION Theory, Algorithms, and Applications with MATLAB. Amir Beck. 2014 本文主要涉及题目(ii)的MATLAB部分&…

石正丽/周鹏团队发表冠状病毒新研究,进一步证明新冠非实验室泄漏

来源&#xff1a;中国生物技术网 新冠病毒SARS-CoV-2造成了近一个世纪以来最具破坏性的大流行COVID-19&#xff0c;而其中尚未解决的科学问题之一是这种病毒的自然来源。近日&#xff0c;来自中科院武汉病毒所、中国科学院大学的研究人员在预印本网站BioRxiv上提交了一篇论文&…