腦機(jī)接口：未來(lái)人工智能新方向

　　人工智能越來(lái)越強(qiáng)大，如果能將它與人的大腦相連接，利用它來(lái)增強(qiáng)人的知識(shí)與技能，不僅可以創(chuàng)造出一個(gè)“超人”，還可以實(shí)現(xiàn)人類與人工智能的共生。如今，借助“腦機(jī)接口”，這個(gè)愿望有可能在不遠(yuǎn)的將來(lái)成為現(xiàn)實(shí)。

　　給大腦裝上“接口”

　　從很久很久以前，人們就有一個(gè)愿望：直接把知識(shí)輸入人的大腦，這樣我們不用學(xué)習(xí)就能掌握足夠的知識(shí)。早在1900年，法國(guó)畫家就在漫畫中描繪過(guò)100年后的世界。在畫家的想象中，到2000年的時(shí)候，學(xué)生們?cè)趯W(xué)校里已經(jīng)不再需要看書學(xué)習(xí)，老師通過(guò)電線就能直接把書里的知識(shí)輸入到他們的大腦中。

　　1993年，科幻作家王晉康在自己的處女作《亞當(dāng)回歸》中，描繪了一個(gè)與這張漫畫頗為相似的未來(lái)世界：200年后，“新智人”成為人類的主體，他們不需要學(xué)習(xí)，只要向大腦中植入電腦芯片，就能獲得人類所積累的全部知識(shí)。

　　在2018年上映的科幻電影《升級(jí)》中，主人公因?yàn)樵谲嚨溨惺軅戆c瘓，當(dāng)他在體內(nèi)植入智能芯片后，不僅恢復(fù)了行動(dòng)能力，而且還變成了格斗高手。

　　在人的大腦上安裝芯片這件事，并不只出現(xiàn)在科幻小說(shuō)或科幻電影中，實(shí)際上，科學(xué)家一直在為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)而努力，這就是“腦機(jī)接口”技術(shù)。腦機(jī)接口是在人腦與計(jì)算機(jī)或其它電子設(shè)備之間建立直接的交流和控制通道。有了這種通道，人可以直接通過(guò)“意念”來(lái)表達(dá)想法或操縱設(shè)備，而不需要語(yǔ)言或動(dòng)作。

　　腦機(jī)接口技術(shù)是一種涉及神經(jīng)科學(xué) 、信號(hào)檢測(cè)、信號(hào)處理、模式識(shí)別等多學(xué)科的交叉技術(shù)。那些身體嚴(yán)重殘疾的患者，可以通過(guò)這種技術(shù)與外界交流，或增強(qiáng)控制外部環(huán)境的能力，以提高自己的生活質(zhì)量。

　　發(fā)布會(huì)上的小豬

　　2020年8月29日，美國(guó)太空探索技術(shù)公司的創(chuàng)始人埃隆·馬斯克，為自己旗下的腦機(jī)接口公司舉行發(fā)布會(huì)，向全世界展示了可實(shí)際運(yùn)作的腦機(jī)接口芯片和自動(dòng)植入手術(shù)設(shè)備。

　　發(fā)布會(huì)現(xiàn)場(chǎng)展示的3只小豬，一只沒(méi)有植入腦機(jī)接口，一只植入腦機(jī)接口后又拆除了，還有一只在兩個(gè)月前被植入腦機(jī)接口。馬斯克希望通過(guò)三只小豬的表現(xiàn)，來(lái)說(shuō)明植入腦機(jī)接口對(duì)它們沒(méi)有造成任何不良影響。很顯然，第三只小豬才是發(fā)布會(huì)的重點(diǎn)，研究人員可以通過(guò)芯片傳導(dǎo)出來(lái)的信息看到它的腦電圖。研究人員介紹，新型的腦機(jī)接口設(shè)備只有硬幣大小，通過(guò)手術(shù)置于頭骨下方，只在頭皮上留下很小的創(chuàng)口。它的1024個(gè)電極直接插入到大腦皮層，可以接收并解碼大腦皮層發(fā)出的電信號(hào)，同時(shí)也能向大腦皮層發(fā)送電信號(hào)刺激。

　　研究人員希望通過(guò)給病人的大腦植入芯片，來(lái)解決如癱瘓、抑郁、毒癮等腦部或脊椎損傷問(wèn)題。這項(xiàng)最新技術(shù)成果的公布，再次引發(fā)外界對(duì)于腦機(jī)接口技術(shù)的關(guān)注。

　　漫長(zhǎng)的發(fā)展之路

　　1924年，德國(guó)精神科醫(yī)生漢斯·貝格爾發(fā)現(xiàn)了腦電波。至此，人們發(fā)現(xiàn)意識(shí)是可以轉(zhuǎn)化成電子信號(hào)被讀取的。在此之后，針對(duì)腦機(jī)接口技術(shù)的研究開(kāi)始出現(xiàn)。不過(guò)，直到20世紀(jì)70年代，腦機(jī)接口技術(shù)才真正開(kāi)始成形。

　　1969年，研究員埃伯哈德·費(fèi)茲將猴子大腦中的一個(gè)神經(jīng)元，連接到了放在它面前的一個(gè)儀表盤上。當(dāng)神經(jīng)元被觸發(fā)的時(shí)候，儀表盤的指針會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。如果猴子可以通過(guò)某種思考方式觸發(fā)該神經(jīng)元，并讓儀表盤的指針轉(zhuǎn)動(dòng)，它就能得到一顆香蕉味的丸子作為獎(jiǎng)勵(lì)。漸漸地，猴子變得越來(lái)越擅長(zhǎng)這個(gè)游戲，因?yàn)樗氤缘礁嗟耐枳印＿@只猴子學(xué)會(huì)了控制神經(jīng)元的觸發(fā)，并在偶然之下成為了第一個(gè)真正的腦機(jī)接口被試對(duì)象。

　　進(jìn)入21世紀(jì)后，人工智能的發(fā)展給腦機(jī)接口技術(shù)提供了很大的助力。在2012年巴西世界杯上，一位截肢殘疾者憑借腦機(jī)接口和機(jī)械外骨骼開(kāi)出了一球。

　　2016年10月，世界第一屆半機(jī)械人運(yùn)動(dòng)會(huì)在瑞士蘇黎世正式拉開(kāi)帷幕，來(lái)自21個(gè)國(guó)家、一共50支隊(duì)伍的殘疾人運(yùn)動(dòng)員，在輔助設(shè)備的幫助下參加比賽。賽事分為動(dòng)力假肢競(jìng)賽、外骨骼驅(qū)動(dòng)競(jìng)賽、功能性電刺激自行車賽、輪椅競(jìng)賽和腦機(jī)交互競(jìng)賽。

　　2016年10月13日，一名癱瘓男子還利用意念控制的機(jī)械手臂和當(dāng)時(shí)的美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬握了手。

　　腦機(jī)接口技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

　　一個(gè)典型的腦機(jī)接口系統(tǒng)主要包含4個(gè)組成部分：信號(hào)采集部分、信號(hào)處理部分、控制設(shè)備部分和反饋環(huán)節(jié)。其中，信號(hào)處理部分包括預(yù)處理、特征提取、特征分類3個(gè)環(huán)節(jié)。通過(guò)信號(hào)采集設(shè)備從大腦皮層采集的腦電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大、濾波、轉(zhuǎn)換等處理，將轉(zhuǎn)換為可以被計(jì)算機(jī)識(shí)別的信號(hào)，然后對(duì)這一信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，提取特征信號(hào)，再利用這些特征信號(hào)進(jìn)行模式識(shí)別，最后轉(zhuǎn)化為控制外部設(shè)備的具體指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備的控制。在這個(gè)過(guò)程中，人工智能將起到重要的作用。

　　根據(jù)與大腦連接方式的不同，腦機(jī)接口通?？梢苑譃榉乔秩胧?腦外)、侵入式和半侵入式。

　　非侵入式：是指無(wú)需通過(guò)侵入大腦，只需通過(guò)附著在頭皮上的可穿戴設(shè)備來(lái)對(duì)大腦信息進(jìn)行記錄和解讀。

　　侵入式：是指通過(guò)手術(shù)等方式直接將電極植入到大腦皮層，這樣可以獲得高質(zhì)量的神經(jīng)信號(hào)，但是卻存在較高的安全風(fēng)險(xiǎn)和成本。

　　半侵入式：將腦機(jī)接口植入到顱腔內(nèi)，但是在大腦皮層之外，主要基于皮層腦電圖進(jìn)行信息分析。

　　腦機(jī)接口技術(shù)的應(yīng)用前景非常廣闊，比如，未來(lái)它可能會(huì)幫助人們直接通過(guò)思維來(lái)控制機(jī)器人從事各種工作。因此，它在教育、軍事、娛樂(lè)、智能家居等方面都具有非常大的應(yīng)用潛力。

　　不過(guò)，目前的腦機(jī)接口技術(shù)還只能實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的功能，要想實(shí)現(xiàn)將大腦與計(jì)算機(jī)完美對(duì)接，通過(guò)“下載”就能熟練的掌握新知識(shí)、新技能，恐怕還有很長(zhǎng)的路要走。