腦機接口：未來(lái)人工智能新方向

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

　　給大腦裝上“接口”

　　從很久很久以前，人們就有一個(gè)愿望：直接把知識輸入人的大腦，這樣我們不用學(xué)習就能掌握足夠的知識。早在1900年，法國畫(huà)家就在漫畫(huà)中描繪過(guò)100年后的世界。在畫(huà)家的想象中，到2000年的時(shí)候，學(xué)生們在學(xué)校里已經(jīng)不再需要看書(shū)學(xué)習，老師通過(guò)電線(xiàn)就能直接把書(shū)里的知識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《亞當回歸》中，描繪了一個(gè)與這張漫畫(huà)頗為相似的未來(lái)世界：200年后，“新智人”成為人類(lèi)的主體，他們不需要學(xué)習，只要向大腦中植入電腦芯片，就能獲得人類(lèi)所積累的全部知識。

　　在2018年上映的科幻電影《升級》中，主人公因為在車(chē)禍中受傷而全身癱瘓，當他在體內植入智能芯片后，不僅恢復了行動(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)現這個(gè)目標而努力，這就是“腦機接口”技術(shù)。腦機接口是在人腦與計算機或其它電子設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)表達想法或操縱設備，而不需要語(yǔ)言或動(dòng)作。

　　腦機接口技術(shù)是一種涉及神經(jīng)科學(xué) 、信號檢測、信號處理、模式識別等多學(xué)科的交叉技術(shù)。那些身體嚴重殘疾的患者，可以通過(guò)這種技術(shù)與外界交流，或增強控制外部環(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，為自己旗下的腦機接口公司舉行發(fā)布會(huì )，向全世界展示了可實(shí)際運作的腦機接口芯片和自動(dòng)植入手術(shù)設備。

　　發(fā)布會(huì )現場(chǎng)展示的3只小豬，一只沒(méi)有植入腦機接口，一只植入腦機接口后又拆除了，還有一只在兩個(gè)月前被植入腦機接口。馬斯克希望通過(guò)三只小豬的表現，來(lái)說(shuō)明植入腦機接口對它們沒(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)芯片傳導出來(lái)的信息看到它的腦電圖。研究人員介紹，新型的腦機接口設備只有硬幣大小，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，同時(shí)也能向大腦皮層發(fā)送電信號刺激。

　　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。這項最新技術(shù)成果的公布，再次引發(fā)外界對于腦機接口技術(shù)的關(guān)注。

　　漫長(cháng)的發(fā)展之路

　　1924年，德國精神科醫生漢斯·貝格爾發(fā)現了腦電波。至此，人們發(fā)現意識是可以轉化成電子信號被讀取的。在此之后，針對腦機接口技術(shù)的研究開(kāi)始出現。不過(guò)，直到20世紀70年代，腦機接口技術(shù)才真正開(kāi)始成形。

　　1969年，研究員埃伯哈德·費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(pán)上。當神經(jīng)元被觸發(fā)的時(shí)候，儀表盤(pán)的指針會(huì )轉動(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(pán)的指針轉動(dòng)，它就能得到一顆香蕉味的丸子作為獎勵。漸漸地，猴子變得越來(lái)越擅長(cháng)這個(gè)游戲，因為它想吃到更多的丸子。這只猴子學(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)真正的腦機接口被試對象。

　　進(jìn)入21世紀后，人工智能的發(fā)展給腦機接口技術(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接口和機械外骨骼開(kāi)出了一球。

　　2016年10月，世界第一屆半機械人運動(dòng)會(huì )在瑞士蘇黎世正式拉開(kāi)帷幕，來(lái)自21個(gè)國家、一共50支隊伍的殘疾人運動(dòng)員，在輔助設備的幫助下參加比賽。賽事分為動(dòng)力假肢競賽、外骨骼驅動(dòng)競賽、功能性電刺激自行車(chē)賽、輪椅競賽和腦機交互競賽。

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

　　腦機接口技術(shù)的實(shí)現

　　一個(gè)典型的腦機接口系統主要包含4個(gè)組成部分：信號采集部分、信號處理部分、控制設備部分和反饋環(huán)節。其中，信號處理部分包括預處理、特征提取、特征分類(lèi)3個(gè)環(huán)節。通過(guò)信號采集設備從大腦皮層采集的腦電信號，經(jīng)過(guò)放大、濾波、轉換等處理，將轉換為可以被計算機識別的信號，然后對這一信號進(jìn)行預處理，提取特征信號，再利用這些特征信號進(jìn)行模式識別，最后轉化為控制外部設備的具體指令，實(shí)現對外部設備的控制。在這個(gè)過(guò)程中，人工智能將起到重要的作用。

　　根據與大腦連接方式的不同，腦機接口通?？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(zhù)在頭皮上的可穿戴設備來(lái)對大腦信息進(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，但是卻存在較高的安全風(fēng)險和成本。

　　半侵入式：將腦機接口植入到顱腔內，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。

　　腦機接口技術(shù)的應用前景非常廣闊，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用潛力。

　　不過(guò)，目前的腦機接口技術(shù)還只能實(shí)現一些簡(jiǎn)單的功能，要想實(shí)現將大腦與計算機完美對接，通過(guò)“下載”就能熟練的掌握新知識、新技能，恐怕還有很長(cháng)的路要走。