精神控制一個人，對腦機接口來說很難很難

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編者按：本文來自微信公眾號“機器之心”（ID:almosthuman2014），作者：R. Douglas Fields，編輯：蛋醬，36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。

當前，腦機接口的迅速發(fā)展給人們帶來了一種恐慌：這種機器會不會控制我們的思想？著名神經(jīng)科學(xué)家、神經(jīng)科學(xué)期刊 Neuron Glia biology 主編 R. Douglas Fields 撰文表示：這種擔(dān)心目前來看不是很有必要，因為放置在皮層中的電極是無法獲得情感的，神經(jīng)科學(xué)家甚至還不了解如何通過神經(jīng)回路中的脈沖對思想、情感、意志進行編碼。

早在 1964 年，西班牙神經(jīng)科學(xué)家 JoséManuel Rodriguez Delgado 就證明了，機器可以對人腦實現(xiàn)精確的控制。他站在一頭斗牛的對面，按下手中的無線電發(fā)射器開關(guān)，正在沖鋒的牛突然停了下來。

因此 Delgado 認為，在大腦中植入電極可以抑制異常行為，實現(xiàn)一個「精神文明的社會」。只需讓植入的電極通電，就可以平息癲癇發(fā)作時的腦風(fēng)暴，以及瞬間抑制精神疾病。

但是，這項技術(shù)還可以控制一個人的四肢移動，或使他們陷入深深的自殺式絕望。這也難怪，人們對這項技術(shù)產(chǎn)生了緊張情緒。

數(shù)十年來，這種擔(dān)憂限制了該領(lǐng)域的發(fā)展。目前，更先進的技術(shù)逐漸興起：激光束、超聲波、電磁脈沖、輕度交流電和直流電刺激等等方法，它們對大腦活動的操作都比 Delgado 的實驗復(fù)雜得多。

2017 年，一篇發(fā)表在《Nature》雜志的社論警示了腦機接口技術(shù)在心理控制方面的影響。文章開篇引用了電影《黑鏡》的場景：癱瘓的男人利用大腦植入物控制假肢，當這個男人感到沮喪時，假肢突然攻擊了助手。

包括馬斯克和扎克伯格在內(nèi)的名人都在押注腦機接口（bCI）技術(shù)，甚至已經(jīng)投入了數(shù)百萬美元。馬斯克表示，他喜歡在人腦中構(gòu)建一個「超級智能皮層」，幫助我們免受 AI 的侵害。扎克伯格則希望 Facebook 的用戶能夠在不打字的情況下上傳思想和情感類內(nèi)容。但在這些討論中，事實和虛構(gòu)的邊界很容易變得模糊。

當前的 bCI 設(shè)備是通過數(shù)據(jù)分析來工作的，其原理和亞馬遜預(yù)測你接下來要買哪本書差不多。無論有什么文章在聳人聽聞，我們要相信一個事實：放置在皮層中以激活假肢運動的電極是無法獲得情感的，神經(jīng)科學(xué)家還不了解如何通過神經(jīng)回路中的脈沖對思想、情感、意志進行編碼。

它究竟如何工作？

當人們移動肢體或者打算移動肢體時，大腦皮層會持續(xù)涌動電流活動，這就是腦電波。

當一個服務(wù)生突然將玻璃杯掉在地上，整個餐廳會發(fā)出唏噓聲，這種現(xiàn)象反映了成千上萬個神經(jīng)元之間的交流發(fā)生了變化。盡管無法理解每個食客之間的對話，但集體的唏噓是一個明確的信號。

科學(xué)家可以利用大腦皮層中的電流中斷來觸發(fā)計算機激活假肢中的電機，或者去點擊屏幕的虛擬鼠標。但是，即便有可能利用微電極進入單個神經(jīng)元，神經(jīng)科學(xué)家也無法像處理計算機代碼一樣對神經(jīng)元進行解碼，而是必須使用機器學(xué)習(xí)來識別與行為反應(yīng)相關(guān)的神經(jīng)元電活動模式。bCI 借助其中的相關(guān)性運行，就像我們通過聆聽發(fā)動機聲音來判斷如何踩汽車離合器。

這種人機界面交互的方法非常有效，使得癱瘓或患有其他神經(jīng)功能疾病的人恢復(fù)部分生活能力。但在 bCI 設(shè)備中，比這些技術(shù)更復(fù)雜的事是大腦本身的作用。通過長時間的反復(fù)試驗，看到預(yù)期的反應(yīng)會以某種方式讓大腦得到獎勵，慢慢地，它學(xué)會了生成計算機可識別的電信號。所有這些的發(fā)生都是由于「意識」，而神經(jīng)科學(xué)家們不知道大腦究竟是如何實現(xiàn)的。

既然如此，所謂 bCI 的精神控制又從何談起呢？

神經(jīng)科學(xué)家 Timothy buschman 表示，他正在積極地利用大腦記錄和刺激進行研究?！肝視酪闇誓膫€大腦區(qū)域，但是無法知道具體哪個神經(jīng)元。即使可以針對每個人使用相同的神經(jīng)元，在不同人的大腦中，該神經(jīng)元的作用也會有所不同。」

盡管馬斯克等人為腦機接口技術(shù)帶來了極大的關(guān)注度，但技術(shù)從不是真正的瓶頸——生物學(xué)才是關(guān)鍵所在。即使通過將一個神經(jīng)元標記為「開」或「關(guān)」來簡化神經(jīng)編碼，在僅 300 個神經(jīng)元的網(wǎng)絡(luò)中也有 2^300 種可能的狀態(tài)，這比宇宙中所有原子的數(shù)量都多。而人腦神經(jīng)元總數(shù)在 850 億左右。

精神控制一個人，對腦機接口來說很難很難

再談到扎克伯格的用戶上傳想法 / 情緒的計劃， 科學(xué)家們也正在嘗試類似的實驗。

CMU 的 Marcel Just 和他的同事正在使用 fMRI（功能性磁共振成像）揭示一個人的個人想法，以了解大腦如何處理、存儲和調(diào)用信息。他們可以辨別一個人在想哪個數(shù)字，有什么情緒，或者是否有自殺的念頭。

這種察覺行為的前期是，人們要在 fMRI 機器中反復(fù)產(chǎn)生特定想法和認知行為。由于認知和情感激活了整個大腦中的特定網(wǎng)絡(luò)集，因此機器學(xué)習(xí)可以最終確定哪些大腦活動模式對應(yīng)哪些特定思想情感。值得注意的是，無論受測試者的母語是什么，分辨?zhèn)€人想法的全腦活動模式都是類似的。

這項研究揭示了一個令人震驚的規(guī)律：其實大腦并沒有按照我們所認為的方式去存儲信息，即將信息有邏輯地存儲為數(shù)據(jù)庫中的離散項。取而代之的是，信息被編碼為集成概念，其中包括感覺、情感、相關(guān)體驗和意義。

從邏輯上說，「意大利面」和「蘋果」是相似的，都是食物，但每個人對此產(chǎn)生的感覺是不同的，可以激活大腦中的某一特定區(qū)域。這解釋了 Just 是如何使用非常緩慢的 fMRI 方法，花費幾分鐘獲取大腦成像，來確定一個人正在默念的句子。大腦不會像谷歌翻譯那樣逐字解碼和存儲書面信息，它會完整地對句子含義進行編碼。

這種心智閱讀技術(shù)似乎令人恐懼。Just 說道：「沒有什么比思想更加私人化的東西了?！沟沁@種擔(dān)心實際上也是毫無根據(jù)的，與用于操縱假肢的 bCI 相同，這種心智閱讀也需要操縱者的努力配合。人可以輕松地躲避被機器閱讀心智，Just 和他的同事 Vladimir Cherkassky 解釋道。

「我們需要參與者在腦中想『六個蘋果』——先思考紅蘋果，再思考綠蘋果，然后再想一個蘋果電腦，然后我們再尋找其中的區(qū)別?！癸@然，如果你不這么嚴格地去想，機器就獲得不了什么。

批評者時常提到 bCI 涉及的道德問題：缺乏對于隱私、身份的保護，機器展示大腦活動有時未經(jīng)使用者本人的同意。他們擔(dān)心濫用這些權(quán)利會侵害自由意志，也擔(dān)心技術(shù)的發(fā)展會讓社會地位的差異加劇。而且，這些技術(shù)顯然也會和其他技術(shù)一樣，有被惡意濫用的可能性。這些思考當然都很重要，但同樣需要注意的是，我們已經(jīng)面對過并接受了此前一些棘手的生物學(xué)技術(shù)，比如 DNA 測序、麻醉和神經(jīng)外科手術(shù)。

總體來說，bCI 的缺陷可能總會有被好處抵消的那一天。目前人們使用手術(shù)或化學(xué)藥品治療神經(jīng)和心理疾病的方法存在嚴重不足。通過精確應(yīng)用電流與大腦進行交互，或監(jiān)視大腦生物電活動來診斷疾病的方法，展示出了更多希望。

當 Nathan Copeland 用連接了自己運動皮層的機械手和奧巴馬握手時，他還能通過假肢感受到握手時指尖抓握的觸感。bCI 還可以恢復(fù)視力、聽力，合成語音，治療強迫癥等疾病，以及幫助人抵抗各種成癮問題。

人們存在對未知的恐懼是自然而然的。對于大多數(shù)人來說，害怕大腦受人控制有點杞人憂天，而 Copeland 是實實在在地面對了讓科學(xué)家們打開頭顱，在大腦表面植入電極的經(jīng)歷。目前，鑒于電極壽命有限，Copeland 的大腦植入物已經(jīng)被移除。

他說道：「回顧過去，我還是愿意多試幾次，只要他們允許?！?/p>

原文鏈接：https://www.quantamagazine.org/how-brain-computer-interface-technology-is-different-from-mind-control-20210517/

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