【科技.未来】人脑接驳电脑 将通往怎样的未来?

撰文: 孔祥威
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上周,物理学权威霍金(Stephen Hawking)的遗作《大问小答》(Brief Answers to the Big Questions)出版,书中对人工智能、基因编辑和超人类的忧虑力透纸背。另一边厢,科技界如企业家马斯克(Elon Musk)、Facebook,以及美国国防部等,正努力研发另一种超人类技术:以人脑接驳电脑成脑机介面(Brain-Computer Interface,BCI)。近日更有科学家试图让人脑间直接沟通。驳上电脑,人类将突破什么界限和禁忌?

在2014年巴西世界杯开幕礼上,除了主办国当家球星尼马(Neymar)之外,另一位穿上巴西10号球衣的Juliano Pinto也备受瞩目:半身不遂的他将主持开球礼。他透过脑机介面控制外骨骼(exoskeleton),右脚轻轻一射,为该届世界杯揭幕。

所谓脑机介面(Brain-Computer Interface,BCI),一般是把人脑以侵入(例如脑部连接电极)或非侵入方式(例如脑电图,EEG)连接电脑,以达到单凭思想控制机器,甚至心灵感应、改善认知能力等。一些伤残人士已经受惠于这种技术。美国医生William F. House在1961年发明的人工耳蜗可能是最早的“脑机介面”,该仪器把声音转成电流刺激,令病人重获“听觉”;多伦多大学神经科医生Andres Lozano曾以深层脑刺激减缓阿兹海默症病人认知退化;2012年,四肢瘫痪的Jan Scheuermann在电视节目《60分钟时事杂志》中以脑机介面控制机械臂,喂自己吃朱古力。

脑机介面大致原理及潜在应用

然而,对于科技界人士如企业家马斯克(Elon Musk)来说,脑机介面绝对不止于义肢之类,仅由人脑单向控制机器。马斯克要的是双向互动的脑机介面,接驳后令人更聪明、提升记忆、改善决策,最终令人脑延伸。

接驳AI增强认知

马斯克这种愿景来自于人工智能(AI)的崛起,他和霍金可能是近年最频繁地对人工智能表示忧虑的科学家。2014年,他曾把人工智能工程师比作“召唤恶魔的人”,翌年还联署警告人工智能军事竞赛的危机,去年更对美国政府表示“人工智能威胁人类存亡”。

【科技.未来】追赶技术奇点 马斯克:人脑要接驳AI

至于霍金,在后人为他整理的新书中,再次表达了对人工智能的担忧:“简单来说,超级聪明的人工智能将只会是人类历来最好或最坏的事情。人工智能真正的危机不在于它会恶意伤害我们,而是它高超的能力。一个超级聪明的人工智能将会极度擅于达成目标,而如果它的目标与我们不同,我们将会十分麻烦。你可能不是一个心肠恶毒、会出于憎恨而踩死蚂蚁的人,而如果你是一个绿能水电计划的负责人,该区的蚁丘将被淹没,对蚂蚁实属不幸。那就不要把人类置于蚂蚁的位置。”

霍金在新书中,再次忧虑人工智能如何危害人类。(视觉中国)

曾在2016年代表超人类主义党参与美国总统选举的Zoltan Istvan曾向《卫报》解释,为何脑机介面就是应对人工智能崛起的唯一出路:“若我们的思想能直接接驳机器,现时超级电脑每秒已可执行200,000兆运算,这将带领人类通往什么未来?超人类者认为未来将达到奇点(singularity)时刻,大约在2045年,人类大脑将无法理解按指数级进化的机器智能。就像蝼蚁试图理解人类一样,智人(homo sapiens)不会理解过于聪明的人工智能。人类要留在食物链顶端的唯一办法就是与人工智能融合,将我们的思想和整个人格都上载其中。”

他续说:“这种未来,有时被称为蜂巢思维(hivemind),因为人人都将嵌入于人工智能中,并彼此融合。要好过机械人,我们就要击败他们,也意味着要融入他们。生物实在太过局限,无法让我们持续保持竞争力。”

马斯克一方面创办了OpenAI,另一方面,成立Neuralink,研究把人脑以数十亿极微细的电极连接至云端人工智能。(资料图片/The Artificial Intelligence Channel影片截图)

这种观点与马斯克近年在不同场合的说法十分贴近。他还害怕人工智能只属于一间公司或少数人所有。他在一次访问中说:“我认为那是十分危险的,它可能会被坏人如邪恶的独裁者或国家派特务盗取。若你有极强的人工智能,情况将不太稳定……我想最好的方法是把人工智能技术普及化。”

为此,马斯克一方面创办了OpenAI,把人工智能技术开源予大众。另一方面,他于去年4月成立的公司Neuralink正研究名为neural lace的技术,把人脑以数十亿极微细的电极连接至云端人工智能,可上、下载思想,未来让人人都有能力对抗任何集中、邪恶的人工智能。

Neuralink的公司名字,是凯斯西储大学(Case Western Reserve University)的BCI专家Pedram Mohseni教授卖给马斯克的。对于马斯克的想法,他解释:“马斯克要增强人类认知的对象是那些健全的人,因为他害怕人工智能和电脑最终会比制造电脑的人更聪明。他希望直接接驳到人脑读取所思所想,绕过现有的低频宽机制,例如以说话、打字等表达想法。这仍是天马行空的想法,但马斯克有资格谈论这些想法。”

马斯克创立脑机介面公司BCI,应对他认为充满潜在危机的人工智能。图为法国GIPSA实验室试验脑机介面。(视觉中国)

怎样炼成未来战士

对抗人工智能并非增强人类认知能力的唯一目的,例如美国国防高等研究计划署(DARPA)本身就有“正当”的理由。在2014年创立的Biological Technologies Office(BTO),是DARPA六个主要部门之中最新的一个,目标是以各种方式,特别是神经科学,复原或维持士兵能力。例如其中的Restoring Active Memory计划就发展了神经义肢,即植入到脑组织的微小电子元件,希望可治疗创伤性脑损伤。

BTO总监Justin Sanchez指出,人机介面可作为另类学习方式:“学校最基本的形式,就是我们作为社会发展出来的一种技术,帮助提升人脑。与之不同,神经科技则以其他工具和技术帮助人脑功能发展至最佳。”

其中一种技术可见于一项威克森林大学(Wake Forrest University)、南加州大学(USC)和肯塔基大学(University of Kentucky)共同参与的研究。2013年,他们在11只老鼠的脑部各植入十几条金属线,继而分成两组,让老鼠花数周学习用特制装置饮水。一组学习复杂饮水方法,另一组则学习较简单的方法。当较难的一组成功学懂后,研究人员便将这些老鼠的神经放电模式(firing pattern)输出到电脑。

未来学习会否可像《廿二世纪杀人网络》(The Matrix)的奇洛李维斯,直接下载功夫技能?(电影剧照)

DARPA前总监Geoff Ling在2015年的一场活动上解释和总结:“我们当时把那些讯号送到较蠢的一组老鼠,而牠们居然学懂了,完整执行了整个步骤。出人意料地,我们把学习周期从8星期减至几秒。”Sanchez则认为这项研究为“记忆义肢”踏出了重要的一步:“他们可以利用为特定技能而设的准确神经编码,注射记忆。”

脑机介面用作治疗与改造的界线如何模糊,DARPA可能是最佳例子。Geoff Ling因参加2009年开始的Revolutionizing Prosthetics计划而成名。他觉得自己一直使用的义肢用途有限,因而开发新义肢,结果制造出可用脑控制的义肢手臂,这正是Scheuermann用来吃朱古力的义肢。但在片段播出约一年半后,DARPA为她再拍了一条影片,片中她的脑机介面所连接的不再是机械臂,而是坐上了F-35战机驾驶模拟器,DARPA在一场名为“未来战争”的会议上播放这条影片。最新的DARPA脑机介面更可让操控者同时控制三部无人机,并从无人机接收侦测到的环境讯息。未来,DARPA将研究暂时性、非侵入式的方法,提升士兵能力。

Facebook在去年4月的F8开发者大会上透露,正开发脑机语言文本界面(brain-computer speech-to-text interface)。(视觉中国)

未来沟通只靠意念

也有科学家正研究思想传播的新的可能性。在去年4月的Facebook F8开发者大会上,另一位DARPA前总监、时任Facebook秘密研发部门主管Regina Dugan就介绍了他们对于脑机介面的研究。他们聘请了共60名神经科学家、机器学习专家及工程师,正研发一种全新、非侵入的技术让人直接用脑“打字”,以每分钟100字为目标。若能读取脑袋打字时的讯号,就能悄悄传送开去,达致某种心灵分享沟通。会上的影片中,实验团队利用戴在手臂上的震动器来传达简单的字句。

美国华盛顿大学(University of Washington)和卡耐基梅隆大学(Carnegie Mellon University)组成的团队,或许示范了其中一种新的可能。上月底他们宣布成功制作出简单的脑对脑介面(Brain-to-Brain Interface,BBI),每组三人的志愿者独处不同房间,以特制的帽和电脑连接组成三人脑机介面。他们不靠言语,只靠意念,合作玩了简化版的俄罗斯方块,各组平均方块清除成功率逾八成(见下图)。

研究团队认为实验有望在未来让人类以前所未有的方式沟通,他们在报告中写到:“脑对脑介面有可能成真,人类以脑部相接的‘社交网络’来共同解决问题……云端为基础的脑对脑介面,可引导资讯在介面网络上任何设备之间传输,并在全球的互联网都可以运行,因而令全球的大脑可在云端互动。”

华盛顿大学及和卡耐基梅隆大学研究团队,近日以简单的脑对脑介面(Brain-to-Brain Interface,BBI),让3人不靠言语,只靠意念,合作玩了简化版俄罗斯方块。

脑机如何统合成疑

并非人人都看好脑机介面。匹兹堡大学(University of Pittsburgh)神经工程师Doug Weber曾担任DARPA项目经理四年,他对于脑机介面甚有保留:“我不相信科技演化没有界限,我相信总有些技术挑战是不能克服的。”在脑袋中插入电极是其中之一,几个月或几年后就会失效:“脑袋会不断重复受伤、流血、痊愈的过程,任何血液留到脑室都会令细胞活动降低。”Weber也不相信记忆转移可以成真。他解释,不少人以为人脑就像电脑,“资讯由A去到B再到C,像有个清晰固定的模组。人脑固然有一定模组组织,但并不如电脑般强烈。而且资讯遍布于整个脑,要做到人脑般的统合程度现时是不可能的。”

语言学大师、麻州理工学院(MIT)终身教授乔姆斯基(Noam Chomsky)指出,更根本的是,现时科学界对人脑的认知甚少:“首先需要界定思想是什么,而没人知道该怎么做。即使是你或我,回想自己在做什么或产生复杂句子时,都无法触及背后的思想。任何想找出思想是什么的方法,都仍停留在科幻小说层面。”这也是为什么一些国家正展开大型的脑科学基楚研究,例如美国的大脑计划(Brain Initiative)和欧盟的人类脑计划(Human Brain Project)。

学者指出,科学界现时对人脑的知识及探测技术仍十分幼嫩,脑机介面距离实际应用仍需好有一段距离。。(视觉中国)

乔姆斯基继续解释:“脑内有很多不同的东西,但我们仍未知道如何偷听它们。部分原因是关乎伦理的……已有一些侵入式的实验研究猫和猴子的视觉,放电极到牠们脑袋中,可以知道某个神经元的运作。但语言的话你无法这样,一来没有其他动物有与人相同的系统,我们也不会允许这种人体实验。现时研究人脑的工具都是非侵入式的,只能看到一些电子讯号或血液流动,只知道脑袋哪个位置有反应,但无法告诉你实际处理过程的性质是什么。”

技术以外,脑机介面涉及众多社会问题仍尚待回答,请详见另文:《【科技.未来】脑机界面:冲击私隐最后防线 造就超然人类地位》

上文节录自第134期《香港01》周报(2018年10月22日)《人脑接驳电脑 通往什么未来?》

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