【科技．未来】脑机介面研发热潮　从治疗病患到思想互动

蛰伏三年，Tesla创办人马斯克（Elon Musk）于2016年7月创立的Neuralink上月中终于在美国加州科学院（California Academy of Sciences）发布其研究成果—自主研发的脑机介面（brain-computer interface, BCI）藉接驳人脑与电脑，可助神经病患重拾原有能力。马斯克透露已用猴子测试，扬言明年轮到人类。

承接上文：马斯克开发脑机介面Neuralink　冀与人工智能共生

Neuralink预期，BCI可协助多种有脑神经问题的病人，如运动障碍、脊髓受伤等，让他们重获活动能力，或重拾听力、视力和说话能力。Neuralink主席及共同创办人Max Hodak声称患者接受手术后，单靠思想就能输入文字讯息或电邮、移动滑鼠、浏览网页，目标是每分钟输入40字，比已故物理学家霍金（Stephen Hawking）用的逐个字母串写方法快得多。美国匹兹堡大学BCI研究员Andrew Schwartz预期，瘫痪者未来可透过BCI，用“念力”驾驶汽车、操控连接到轮椅的义肢，又或是洗衣服。

Nathan Copeland是少数正在使用BCI的人，他在一次车祸中脊髓受伤，颈部以下瘫痪。自2014年起，他参与了Schwartz与同校另一学者Michael Boninger的BCI研究，让四支尖锐的电极插到脑上，以头顶插头连接至外界。Copeland可用BCI控制机器和电脑， 借此获取对外界的感觉：“我在大脑‘体觉皮质区’（somatosensory cortex）有两个植入装置。（植入装置后）压力、温暖、刺痛、震动等感觉可以很不同，有时更有跳动感。这些感觉都是从我的手指近手掌位置或手指关节而来。”

至于这些感觉是否真实，Copeland回应：“有些真，有些不太真。例如压力和跳动感，都很接近现实世界；刺痛感不能说是不自然，但比起我受伤前的感觉，变得不太明显。但这些感觉已成为了我的第二天性，对我来说已变得自然。”他笑言平常最喜欢用BCI来打机，若有了Neuralink研发的BCI，最想也是用来打机。

Neuralink只是众多研发BCI的公司之一，Facebook、Kernel、CTRL-labs、Paradromics等科企亦正积极研发相关技术。近年公、私营方面的投资，亦大力推动了神经技术的发展，像2013年奥巴马政府推出了“脑启动计划”（Brain Initiative）；2016年起，Paradromics和CTRL-labs等初创企业也从不同的创业投资者、机构投资者合共集资了逾2.6亿美元。

医疗正是BCI的主要应用研究范畴。《自然》（Nature）期刊4月刊登了一篇研究，论文作者、加州大学三藩市分校（UCSF）神经外科教授张复伦（Edward Chang）表示，“这是第一次……我们可以基于一个人的脑部活动，产生一句完整说话。”张复伦的团队先以机器学习演算法，把人说话时不同发音所需的嘴形、声带动作与相应的大脑运动皮层活动配对，再以此训练一个可经BCI控制的虚拟嘴巴。

接着，团队找来五位即将接受癫痫手术的病人当志愿者，以脑皮质脑波监测（ECoG）方式，借手术前夕开脑机会，要求他们读出几百句完整句子并记录大脑活动，最后把这些病人的脑部活动数据输入BCI，就可让虚拟嘴巴“说话”，完全正确辨识率最高为43%。他们上月底还有新进展：开颅后向病人随机发问选择题，演算法不但能从脑部活动解码出61%他们选择的答案，还有75%被问的问题。

“这是现时的热门题目，很多优秀的团队也在研究。”荷兰马斯垂克大学（Maastricht University）电脑科学家Christian Herff说。理论上，BCI可直接把大脑活动的讯息转化为语音，Herff的团队正是从此途径研发，步骤与张复伦的团队很相似，不同之处是跳过了模拟嘴巴，并尝试产生单字而非句子。美国哥伦比亚大学神经声学处理实验室助理教授Nima Mesgarani亦采用了类似的方法，但他是把电极插入病人大脑后让他听别人读出一堆数字，并记录听觉皮质区活动，再把相关数据以演算法转回语音，从而读出那串数字。

马斯克不乏同路人，一些科学家已着手研究各种BCI。美国国防部高等研究计划署（DARPA）在5月宣布，其神经科技项目将资助六个机构，“研发高解像、双向BCI，供身体健全的服役成员使用。”项目经理Al Emondi解释：“DARPA正为未来无人系统、人工智能和网络行动的结合做准备，中间或有冲突，人类以现有科技未必能在短时间内妥善处理。”借着建造毋须进行手术的装置，“DARPA可向任务指挥官提供工具，令他们有意义地参与在高速开展的动态行动中。”换言之，他们想要提升士兵的脑力。

Facebook在2017年亦宣布会开展BCI研究，创办人朱克伯格（Mark Zuckerberg）说：“我们正研发一个可让你直接用脑袋打字的系统，比现时用手机打字快五倍。”今年2月，他在与哈佛大学法律教授Jonathan Zittrain对谈中，预见BCI将会配合扩增实境（AR），从根本上改变互动方式：“今天我们手机运作的方式及所有电脑系统，都围绕着应用程式和各种工作来整合，这不是我们脑袋运作和接触世界的方式。这正是长远来说AR令我极为兴奋的一大原因—它能提供一个符合我们思考模式的平台。我们将能够把运算产生的东西放进世界，但更根本的是，我们会与它们周遭的人互动。”

上月底，Facebook在网志宣布，将资助张复伦的研究：“研究员希望最终能做到每分钟实时解码100字，可处理1,000个词汇，错误率低于17%。” Facebook希望利用这研究成果，开发一个完全非侵入式、可穿戴的装置：“能够辨认到少许想像操控，例如‘主页’、‘选择’和‘删除’，也会为今天的虚拟实境（VR）系统和未来的AR眼镜提供新互动方式。比起仍然看手机荧幕或使用电脑，我们可保持眼神接触，取得有用资讯和背景脉络，而没有一刻延迟停顿。”

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上文节录自第174期《香港01》周报（2019年8月5日）《马斯克再创狂想曲　电脑驳人脑　智商增值击退AI？》。

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