今天我们来聊一下被誉为“21世纪最颠覆性的技术之一”脑机接口这项脑洞大开的技术,它为什么这么难?
不得不佩服科研工作者的胆量,竟然能够想到在人类大脑以及外部机器之间去架设一座“通信”的桥梁,有些只想通过脑机接口帮助瘫痪患者控制肢体,有些人则是通过脑机接口去让盲人看到红外光谱,更狠的则是马斯克其预想通过脑机接口能够保留大脑“意识”,实现意识永生,但是这里面的科技难度到底有多大?
人类的大脑可以说是目前宇宙中人类已知的最复杂的系统之一,其运行的机制至今无法被完全破译,或许到目前为止,也只是站在了门口。
单就从百亿神经元交织的混沌网络中提取有效信号,同时将这些信号转化为计算机可以理解的指令就面对着很多技术难关。
目前科学家主要是采用侵入式、半侵入式以及非侵入式这三种方式,侵入式的设备很好理解,就是把脑机芯片植入大脑,这些脑机芯片采用的是最先进的柔性电极阵列,虽然能够有效的捕捉单个神经元的放电信号,但是我们都知道,人体的免疫系统会清除“入侵物”,导致产生免疫反应。
这就会引发胶质细胞增生去包裹植入电极,进而导致信号质量会随着时间的推移急速下降,根据2023年《自然》期刊的研究显示,脑机芯片植入猴脑后仅2年,有效通道数就减少至初始的30%,很显然如何解决免疫反应也是一个巨大的挑战。
非侵入式设备比如EEG头环这种,虽然无创,但是就是因为这个原因,在采集受试者思考“抬手”和“握拳”信号时,会导致采集的信号重叠度高达75%,整体误判率超过40%,很显然这么高的误判率如何降低也是一个艰巨的挑战。
还有一个问题需要解决,就是人类大脑并非静态的电路,它其实每时每刻都在重塑网络,人类实验在采集手部运动时,每一次的采集都会发现运动皮层的神经表征区会迁移2~3毫米,这就导致原有的解码模型失效,不仅如此,当同一动作采集模型在不同的情境下,激发的神经元集群也不一样,这完全可以说大脑时一部随时自动更新加密规则的“动态密码本”。
二、人脑并非“机器”虽然我们希望能够通过脑机芯片将大脑的各种信号都捕捉到,但是人脑并非是“非0即1”的信号,大脑具有惊人的自我重塑能力,即使目前的脑机芯片能够在短期内采集一个准确率较为稳定的模型,但是随着大脑的重塑,这个准确率会迅速下降,所以研究人员需要每周定期进行算法的校准。
研究人员还要面临的一个问题就是大脑的个体差异,每个人的大脑都是像指纹一样独一无二的,根据哈佛医学院的一项解剖统计数据显示,不同个体大脑的中央前回沟回形态差异能够达到20%,所以通用的脑机采集模型几乎是不可能存在的。
更有数据表明,即使是双胞胎,其神经元在接受相同刺激时的响应模式的关联性也不超过65%,所以人脑不是“机器”,当我们人脑中闪过一个念头时,或许已经考虑了万千可能,而我们并没有察觉,能够记住的念头或许是大脑计算后的“结果”!
三、“潘多拉魔盒”的风险,伦理与科技如何平衡这在科学界是一个永远也绕不开的话题,当技术开始触及人类的思维、记忆、和意识的时候,这已经完全超出了传统的工程范畴,假如我们有一天真的完全实现了大脑信号的全采集,这些采集的数据将会给数据隐私带来“终极挑战”!
而任何提供脑机接口(BCI)的公司将是史上最强大的隐私窃取工具,德国柏林工业大学的团队曾经对外演示过,通过分析视觉皮层的EEG信号,竟然能够重建受试者看到的图像轮廓,虽然准确率才70%,但是这已经是非常可怕的了。
假如未来脑机接口的已经完全实现了全采集,但是被黑客入侵,那么你大脑存储的各种隐私数据,甚至一些潜意识的倾向都将被一一采集并回传到计算机,甚至未来脑机接口可以模拟人类大脑的“信号”去控制人类的行为,这好比是终极“潘多拉魔盒”被打开。
结语虽然我们惧怕“潘多拉魔盒”打开后的结果,但是脑机接口是人类试图用有限的技术去破解无限复杂的自然造物,是一场文明与未来的接口,它的实现将会给人类带来更大的益处,它既是重建人类功能障碍的“生命之桥”,也是拓展认知边界的“进化之钥”。