“清华人工智能论坛”——脑电识别与脑机交互

报告做得很好,要仔细读读   本文内容选自清华大学电子工程系王生进教授于本届论坛上所做的题为《脑电识别与脑机交互》的演讲。他认为人类正处于人工智能的启蒙阶段,脑机交互,是人机交互的重要方向。探索人脑,发现感知认知机理,解明推理决策过程,实现自我意识,这是人工智能未来研究的重要方面。演讲全文如下:

将大脑上传至电脑中是否只是天方夜谭?

图片来源:BBC 互联网巨头们往往把目光投向研发新的智能设备或者新的社交网络应用上,不过一位俄罗斯富豪显然想得更远,他希望能够把人类的大脑数据上传至电脑之中,以此达到永生不死。 这位富翁名为迪米特里-伊斯科夫,他的豪言令人震惊:“在接下来的三十年内,我能让所有人永生不死。” 这样的宣言看起来有些大言不惭,但这位35岁的年轻富豪并不把它看成一个玩笑。他对离开商业世界投身这项对人类有着深远意义的事业中有着十足的信心,他说:“我对这个计划有着百分之百的信心,它一定会实现——否则我根本不会考虑着手去做。” 不过,人类真的能把自己的意识上传到电脑中么?如果这一设想能够实现,它一定能够让人类再次飞跃——但留给伊斯科夫试错的时间其实并不多。 “如果科技得不到长足的发展,我在35年之后就会死去。”伊斯科夫略带哀痛地说。至少从现在来看,死亡是不可避免的命运,人类身体上的细胞会随着自己的衰老而丧失活力,自我修复能力越来越差,我们必不可避免地会患上心血管疾病或是其他的病症,有大约2/3的人类最终因此身亡。 而这也正是伊斯科夫在他正当年之时把自己的一部分财产花在研究“永生”事业之上的原因。他希望用最尖端的技术发掘人类大脑的秘密,并将人类大脑中的“数据”存储到电脑之中,并最终将人类从脆弱的躯壳中解放出来。 “我的最终目的是把一个人的人格完全转移电脑之中。”他说。 出生在1980年代苏联的伊斯科夫,从小就喜欢将不可能的事情变为可能。在怀念自己童年之时,伊斯科夫的兴奋仍然不减:“我小时候希望成为一名宇航员,这样我就可以遨游在太空之中。”一本科幻小说让他有的关于“永生”最初的遐想,他说道:“在书中,主人公吃下了一颗可以让他永生不死的药,最终飞升到太空,围绕地球做轨道运动。这时候我就想,要是我也能永生不死,我会做些什么事情呢?” 把人类大脑搬迁到电脑里的宏伟蓝图,看起来同样只是科幻小说中的幻想。但是在伊斯科夫旗下的2045计划工作的神经科学家蓝道尔-科内博士却不这样看。他本人曾经在波士顿大学的大脑与记忆研究所供职,对于外界的嘲讽声嗤之以鼻。 “一切证据都表明,把人体大脑的数据转移到电脑上并非不可能——难度或许很大,但同样有成功的几率。”他说道,“在2016年的今天来看,这种设想或许有点不现实,但你不能说这不可能,它非常科学。” 蓝道尔的自信并非毫无理由,一项尚未得到解答的,关于大脑运作方式的神经科学研究就与此有关:人类的大脑大约有860亿个神经元,这些神经元把人类的细胞连接在一起,并通过电信号把信息传达到身体各处——这种运作方式就像波浪一样,通过神经元与细胞的“波动”进行信息传输。 即便如此,大脑如何产生思维,仍然是科学研究中最为神秘的话题之一。哥伦比亚大学的神经生物学家,拉法叶-于斯特这样说道:“我们现在面临的挑战,是搞清楚细胞是如何通过物理层面的波动,把人体器官的状态与我们的精神世界产生关联的?我们的思想,我们的感受,我们的记忆是如何产生的?” 而现在很多神经科学家发现,从电脑入手,是解码这个难题的一把钥匙——如果把人类的大脑当成电脑来看的话,很多事情会更简单。确实,神经系统与大脑有非常多的相似之处,大脑基本的运作方式是这样的:将外界接触来的信息(即感知),通过各种各样的计算输出为其他人能够接受的信息(即行为)。如果大脑的这种运动模式能够被追溯,那么大脑中存储的数据就可以被上传至电脑中,这就意味着,某个个体人类的人格同样可以被存储在电脑里面。   上述看法是弗吉尼亚州简妮利亚研究园(Janelia Research Campus)的神经学家肯-海沃茨博士提出的,他在研究中标记出了老鼠大脑的运行规律,而这项研究为他寻找把思想上传电脑的途径提供了灵感。肯相信标记出神经连接组(大脑中神经元的连接方式)是整个研究的关键,虽然没有直接证据,但他坚定地认为神经连接组中存储着令人类能够生活于世的所有关键信息。 “我的电脑,与所有人的电脑一样,硬盘上信息是通过电路的开闭,数字1和0来表示的,同样的信息传达到另外一台电脑上并不会有很大变化。人类的大脑也应当是以同样的机制运作的。”他说,“神经连接组就是人类大脑里的硬盘,我并不是特别在乎自己的神经连接组是放在人类的躯体里还是放在一台普通的电脑里。” 不过他同时也是一个现实主义者。肯说道:“遗憾的是,我们距离标记出人类的神经连接组还有很长的路要走,即使要完成果蝇大脑的神经连接组图谱,都需要1到2年的实践。把研究对象从果蝇换成人类的话,以今天的技术来看,要完成人类神经连接组的标记,简单说来,不大可能。”而这一理论还有另外一个难题需要突破:即使我们能够把人类大脑的真正布局搞清楚,想要把人类的意识上传,还需要把每个神经元每一刻的活动都解读完毕才行。 关于这点,伊斯科夫倒是可以得到一些在他意料之外的协助:目前,美国政府正在开展一项资金庞大的神经科学研究项目——脑计划(Brain Initiative),这也是世界上目前最重要的一项神经科学研究计划。脑计划致力于解决一系列包括阿兹海默症在内的人类大脑疾病,拉法叶-于斯特本人就参与这一项目的分支,负责研究人类大脑内神经元的活动方式,或者说,神经元产生电信号的方式。他说:“我们希望能够测量出每个神经元每一刻的状态,但很多人认为这是天方夜谭。” 如果按照这样的方式的话,成本要比完全标记出人类神经连接组要简单一些。在于斯特尚未披露的一项研究中,他完成了一项壮举:他构建了一个名为“九头蛇”的神经系统,并且用图像忠实地呈现了这个神经系统中数千个神经元的实时活动,虽然这一神经系统构造非常简单,但它代表的东西并没有看起来那么简单。“这个东西的完成令人激动”他说,“不过,用几分钟来讲清楚它到底意味着什么并不现实,即使对于科学家来说,这种神经系统呈现出来的东西,也是一门你完全不了解的外语。” 在15年的时间里,于斯特希望能够标记并说明小鼠大脑皮层所有神经元的活动。在这场艰苦卓绝的工作,最终是为了阅读并解释人类大脑的活动方式。 他补充说:“假设你的大脑是一台数字电脑,那么如果你想把存储在大脑中的记忆解读出来的话,就先得把这些细节‘下载’下来。脑计划的研究,就与人类记忆信息的‘上传与下载’有关。” 不过,伊斯科夫的设想有人不同意,米格尔-尼古莱,杜克大学最为优秀的神经科学专家之一就有不同的看法。他认为,人类大脑的活动自有其复杂性,很多人们所表示出来的状况事实上是不能够被“复制”的。 “你不可能把直觉进行编码,也不可能把人的审美观念进行编码,爱或者恨,这种情感也不是单纯的电讯号。”尼古莱这样说道,他本人目前正致力于发明用于辅助瘫痪病人行走的,思维控制的外骨骼,“人类情绪的产生并不是有迹可循的,数字信号也不能完全展示人类复杂的情绪。如果不能把这种情绪表达出来,那么将大脑信息转换成数据的算法肯定是有问题的。” 于斯特本人现在离确认大脑和电脑的工作机制还有一定距离,更不用说把人类的大脑数据复制到机器里了。但是,正因为神经科学家们至今不能确切的解释大脑的运作机制,也不能确定人类的思想到底能不能被提取并复制,于斯特本人基于以上的情况,希望社会能够开始考虑这样一个严肃的问题:如果伊斯科夫的愿望得以实现,人类究竟将如何面对? “理论上来说,神经科学方面新的技术突破,能够加深我们对大脑的理解,这也就意味着理论上来说,把思想上传至电脑将成为可能。”于斯特说,“进行相关研究的科学家有义务进行超前思考。”   人类思维的上传同样具有着极大风险。 “如果你把你自己的想法复制一份,并且把它存储在不同的容器里面,原则上来讲,你就制造了一份你思想的克隆体”于斯特补充说,“这个议题相当复杂,因为它涉及到了人类的根本问题:我们为何是人类。” 而伊斯科夫则更加乐观,他表示说:“但事情对人类有益,只要是能帮助到别人的事情,就应该去做。” 不过,伊斯科夫的说词并不能完全打动于斯特,伦理道德对后者来说是一个非常严肃的问题,他说:“将人类的思维上传到电脑中绝对是最危险的议题之一,人们应该慎重地讨论,并无时无刻保持深思。” 最后,伊斯科夫提出了自己对未来的畅想:“或许就在这几个世纪,我就可以拥有好几个身体了。一个要发生太空里,另一个则要以全息影视之类的方式存在,我本人的意识则可以随时切换到不同的身躯之上。” 人类历史之上,大约有1070亿人在我们之前死去,永生不死从来都是亘古不变的话题。随着我们对大脑的理解不断加深,我们最终会知道伊斯科夫的宏伟蓝图会以怎样的方式成为现实——或者,它会成为无数白日梦中的一个。

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中国科学院和美国华尔沃兹中心共同研发的 ,2015年发表论文,详细技术细节还在研究,今天这里就简单介绍下 The brain–computer interface (BCI) technology provides a new communication channel. Although it has made unprecedented progress in this field in the past 20 years, its low communication rates are remaining key obstacles to BCI-based communication. BCI提供了新的交流方式,但是低效率的rate依然是个大障碍 WANG Yijun,

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Feeding knowledge directly into your brain, just like in sci-fi classic The Matrix, could soon take as much effort as falling asleep, scientists believe. 就像黑客帝国所描述,向大脑植入知识在不久的将来可能就一场梦一样,醒来自己就变成大英百科啦 Researchers claim to have developed a simulator which can feed information directly into a person’s