美國(guó)每日科學(xué)網(wǎng)站今天刊發(fā)的報(bào)道內(nèi)容顯示，瑞士和美國(guó)的神經(jīng)信息學(xué)研究人員攜手，首次成功研制出一種新奇的微芯片，能夠?qū)崟r(shí)模擬大腦處理信息的過程。
現(xiàn)在提到世界上最強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，恐怕很多人想到的還是超級(jí)計(jì)算機(jī)。什么模仿核爆，什么解決世界末日的問題，聽起來很炫，但實(shí)際上離我們的生活確實(shí)很遠(yuǎn)。今天我們要談的不是這樣的超大機(jī)器，而是真正可以改變我們生活，讓未來變得更具體的東西——芯片代替人腦。 美國(guó)每日科學(xué)網(wǎng)站今天刊發(fā)的報(bào)道內(nèi)容顯示，瑞士和美國(guó)的神經(jīng)信息學(xué)研究人員攜手，首次成功研制出一種新奇的微芯片，能夠?qū)崟r(shí)模擬大腦處理信息的過程。最新研究將有助于科學(xué)家們制造出能同周圍環(huán)境實(shí)時(shí)交互的認(rèn)知系統(tǒng)。 做到這一點(diǎn)面臨的主要挑戰(zhàn)，是配置由人造神經(jīng)元組成的網(wǎng)絡(luò)，讓其能執(zhí)行特定的任務(wù)。瑞士科學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)成功地攻克了這一難關(guān)，他們研發(fā)出一種神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)執(zhí)行復(fù)雜的感覺運(yùn)動(dòng)任務(wù)，并借用這一系統(tǒng)，演示了一個(gè)需要短期記憶以及前因后果的決策任務(wù)，這一任務(wù)對(duì)于認(rèn)知測(cè)試不可或缺。 在演示過程中，他們將這種人造神經(jīng)元合并成能執(zhí)行神經(jīng)處理模塊的網(wǎng)絡(luò)，這些處理模塊與所謂的“有限狀態(tài)機(jī)”一樣，能夠?qū)⑿袨橛霉奖硎境鰜恚虼四懿捎靡环N自動(dòng)化的方式，將其轉(zhuǎn)移到神經(jīng)形態(tài)硬件內(nèi)。“有限狀態(tài)機(jī)”是一個(gè)數(shù)學(xué)概念，用來描述邏輯過程或者計(jì)算機(jī)程序。因迪韋里說：“這種網(wǎng)絡(luò)連接模式與哺乳動(dòng)物大腦內(nèi)發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)非常類似。” 這是科學(xué)家們首次演示如何構(gòu)造出這種實(shí)時(shí)的硬件神經(jīng)處理系統(tǒng)。因迪韋里總結(jié)道：“我們采用新方法研制出的神經(jīng)形態(tài)芯片可以像‘變形金剛’一樣，構(gòu)造出不同類型的行為模式。新研究對(duì)研發(fā)出新的腦啟發(fā)技術(shù)至關(guān)重要。”例如，科學(xué)家們可以借用這一技術(shù)，將芯片同傳感神經(jīng)形態(tài)元件(例如人造耳蝸或視網(wǎng)膜)結(jié)合在一起，制造出復(fù)雜的能同周圍環(huán)境實(shí)時(shí)交互的認(rèn)知系統(tǒng)。 由于神經(jīng)形態(tài)芯片可以實(shí)時(shí)處理輸入的信息并作出回應(yīng)，有關(guān)專家認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)將有望走向?qū)嵱没瑥亩试S機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中，在不受人類遠(yuǎn)程遙控的情況下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)作業(yè)。 這項(xiàng)技術(shù)的采用還將有望在未來讓計(jì)算機(jī)能夠在有部件損壞的情況下繼續(xù)運(yùn)作，就像人類的大腦那樣，每天損失數(shù)以百萬計(jì)的腦細(xì)胞，但是其整體的思維能力卻仍然繼續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 大腦“發(fā)功”：收郵件、玩游戲、調(diào)電視 美國(guó)布朗大學(xué)神經(jīng)動(dòng)力學(xué)專家約翰·多諾古教授歷經(jīng)10多年苦心研究，開發(fā)出了一套名為“大腦之門”(BrainGate)的仿生系統(tǒng)。他首先將一塊4毫米見方的電子芯片植入癱瘓患者大腦運(yùn)動(dòng)皮層的中央前回處，因?yàn)檫@里的大腦皮層控制著全身肢體的運(yùn)動(dòng)。然后，他開始訓(xùn)練患者借助意念完成各項(xiàng)動(dòng)作。 “大腦之門”系統(tǒng)的工作原理是：當(dāng)患者開始想像自己運(yùn)動(dòng)時(shí)，芯片上總共100枚比頭發(fā)絲還細(xì)、1毫米長(zhǎng)的電子傳感器將大腦發(fā)出的脈沖信號(hào)記錄下來，然后通過一根根細(xì)小的導(dǎo)線傳輸?shù)借偳对诨颊哳^皮內(nèi)的一塊一英寸大小的鈦基座上，再將脈沖信號(hào)通過導(dǎo)線傳輸給電腦，電腦將信號(hào)轉(zhuǎn)換成動(dòng)作指令，由一個(gè)個(gè)電子裝置去執(zhí)行。 多諾古教授表示：即使脊髓受損，大腦中的運(yùn)動(dòng)信號(hào)仍然能夠被記錄和發(fā)送至大腦外，并且可以被解碼成控制信號(hào)。在獲得這一發(fā)現(xiàn)后，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室內(nèi)，研究和測(cè)試了這種裝置，最后決定將這一裝置試用到癱瘓者身上。 從2004年起，多諾古教授牽頭的科研小組先后對(duì)4名癱瘓患者進(jìn)行了“大腦之門”系統(tǒng)植入試驗(yàn)。第一名試驗(yàn)對(duì)象是現(xiàn)年25歲的美國(guó)馬薩諸塞州小伙馬休·納格爾。納格爾3年前參與一樁行刺事件時(shí)脊柱被利刃切斷，高位截癱，身體從脖頸以下失去所有知覺，四肢更是無法動(dòng)彈。經(jīng)過9個(gè)月的刻苦訓(xùn)練之后，納格爾可以通過意念完成許多以前望而興嘆的動(dòng)作：移動(dòng)光標(biāo)、打開電子郵件、玩簡(jiǎn)單的電腦游戲、調(diào)節(jié)電視音量、切換電視頻道等。日前，他甚至還學(xué)會(huì)通過意念控制假手的手指，抓住并移動(dòng)物體這類高難動(dòng)作。 一心多用，做事聊天互不耽誤 納格爾可以一邊和別人聊著天，一邊借助意念完成上述各種活動(dòng)，即使偶爾開點(diǎn)小差，他移動(dòng)電腦屏幕光標(biāo)的準(zhǔn)確率也高達(dá)75%至85%，也就是說，納格爾在用大腦發(fā)出各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)指令時(shí)，并不需要100%集中注意力，這一點(diǎn)對(duì)于他的未來生活來講非常重要。2005年，納格爾在初次試驗(yàn)成功后曾經(jīng)激動(dòng)地說：“太神奇了!自從我受傷之后，整整消沉了2年。今年是我受傷的第3年，是‘大腦之門’改變了一切，簡(jiǎn)直難以置信。我想告訴那些殘疾朋友，永遠(yuǎn)不要放棄，生活可以變得更加美好。” 值得指出的是，并非所有試驗(yàn)對(duì)象都像納格爾那般幸運(yùn)。另一位現(xiàn)年55歲、于1999年脊柱受傷的患者大腦里植入了“大腦之門”系統(tǒng)之后，一開始也可以通過意念控制運(yùn)動(dòng)，但是不到一年時(shí)間電子傳感器就無法接收到大腦信號(hào)。目前科學(xué)家們正在徹查故障原因。 在80年代的cyberpunk科幻小說中，出現(xiàn)所謂的“神經(jīng)植入裝置”，一種把人腦和電腦直接相連的東西。在顱骨內(nèi)植入電極后，患者就可以僅靠大腦神經(jīng)信號(hào)來控制假肢。 這為一項(xiàng)新的科學(xué)研究拉開了序幕，而這項(xiàng)研究的最終目的是，繞開由于中風(fēng)癱瘓的肢體，讓大腦的指令得到有效執(zhí)行。其實(shí)神經(jīng)電信號(hào)是從大腦向外界傳遞的。同樣，科學(xué)家也在研究電信號(hào)如何反方向傳遞，即通過電信號(hào)刺激猴子的大腦皮層，形成反饋，能讓猴子真實(shí)地感覺機(jī)器手臂在觸摸的東西。 人類智慧發(fā)展超越身體極限 不過，在制造大腦和神經(jīng)系統(tǒng)其他部分的替代品方面，我們又能走多遠(yuǎn)呢?除了控制電腦指針或機(jī)械手外，這項(xiàng)技術(shù)能否通過某種方式，讓大腦中大約1,000億個(gè)神經(jīng)元成為一個(gè)“秘密數(shù)據(jù)庫(kù)”，就像小說中的情節(jié)那樣，用來存放偷來的工業(yè)機(jī)密或其他數(shù)據(jù)表格呢? 其實(shí)關(guān)于人類智慧發(fā)展超越身體極限的夢(mèng)想，有很多的科學(xué)家都曾經(jīng)憧憬過，我們對(duì)于高級(jí)認(rèn)知活動(dòng)的大腦回路幾乎一無所知。只有了解神經(jīng)系統(tǒng)工作機(jī)制，我們才能把信息輸入大腦，從而把賽博朋客中描述的種種神奇真正變成現(xiàn)實(shí)。 然而，要把人類的思維，包括日常我們的作息習(xí)慣、情感交流，亦或者對(duì)這個(gè)世界的主管判斷，全都簡(jiǎn)單的直接的復(fù)制到某個(gè)機(jī)器中去，恐怕是無法實(shí)現(xiàn)的事情了。 可是真的能把一部《戰(zhàn)爭(zhēng)與和平》輸入大腦，或者像《黑客帝國(guó)》里那樣把直升機(jī)駕駛手冊(cè)“下載”到大腦中嗎?能不能在當(dāng)事人毫無察覺的情況下，把一句話存儲(chǔ)到他的記憶中? 有人也許會(huì)問，機(jī)器與大腦的結(jié)合交互到底能給我們的生活帶來哪些改變。舉個(gè)例子來講，技術(shù)發(fā)展到今天，用思維控制機(jī)器手和電腦屏幕上的光標(biāo)，雖然這樣的操作算不得多么高端，但是至少可以往腦子里輸一些高級(jí)認(rèn)知信息，這是否一個(gè)必然的發(fā)展進(jìn)程? 簡(jiǎn)單的接通大腦的裝置其實(shí)已經(jīng)存在于成千上萬人的顱骨內(nèi)。耳聾患者和聽力重度受損的患者會(huì)植入人工耳蝸(cochlea)，把麥克風(fēng)采集到的聲音轉(zhuǎn)化為刺激聽覺神經(jīng)的信號(hào)，從而產(chǎn)生人工聽覺。這種裝置被美國(guó)加利福尼亞大學(xué)圣巴巴拉分校的神經(jīng)科學(xué)家邁克爾·S·加扎尼加(MichaelS.Gazzaniga)譽(yù)為人類歷史上第一個(gè)成功的神經(jīng)修復(fù)裝置。用作人工視網(wǎng)膜的電極陣列也已經(jīng)出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室中。如果這項(xiàng)技術(shù)可行，它將會(huì)讓人類具備夜視能力。 德國(guó)蒂賓根大學(xué)的尼爾斯·拜爾博默(NielsBirbaumer)是這項(xiàng)技術(shù)的主要研究者之一，他聲稱，采用顱骨外的磁信號(hào)對(duì)大腦皮層進(jìn)行反復(fù)刺激，同時(shí)用電極帽記錄哪些神經(jīng)元被激活，就可以找到“see”和“run”這些詞在大腦皮層上的位置。一旦這種映射建立起來，就可以通過控制特定區(qū)域神經(jīng)元的電發(fā)放來誘發(fā)相應(yīng)的記憶——至少理論上如此。 機(jī)器人將來是否會(huì)在智能上超越人類 其實(shí)在2010年出現(xiàn)的一種人腦接口計(jì)算機(jī)引發(fā)了普遍關(guān)注，當(dāng)時(shí)這是世界上第一臺(tái)可以用人腦輸入的機(jī)器，它為閉鎖綜合征和其他對(duì)正常通信有影響的疾病患者設(shè)計(jì)。其實(shí)人腦計(jì)算機(jī)，顧名思義，專家們希望其能夠模擬整個(gè)人類大腦，并結(jié)合迄今揭示關(guān)于大腦神秘運(yùn)行方式的所有信息，并將這些信息復(fù)制在屏幕上，表達(dá)出單個(gè)細(xì)胞和分子等級(jí)的信息。 這種人腦——電腦協(xié)同工作的技術(shù)由一家叫GugerTechnologies的科技公司打造，命名為Intendix，它通過腦電圖來確定屏幕上的字符，用戶只需要被訓(xùn)練大約10分鐘就可以輕松輸入文字。 雖然當(dāng)時(shí)用起來感覺還不那么方便，但I(xiàn)ntendix已經(jīng)為人腦計(jì)算機(jī)接口的研究方向和商業(yè)化程度邁出了一小步。 歐盟、美國(guó)和瑞士目前正在緊鑼密鼓地研制模擬大腦處理信息的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)，希望通過模擬生物神經(jīng)元復(fù)制人工智能系統(tǒng)。這種新型計(jì)算機(jī)的“大腦芯片”迥異于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的“大腦芯片”。它能運(yùn)用類似人腦的神經(jīng)計(jì)算法，低能耗和容錯(cuò)性強(qiáng)是其最大優(yōu)點(diǎn)，較之傳統(tǒng)數(shù)字計(jì)算機(jī)，它的智能性會(huì)更強(qiáng)，在認(rèn)知學(xué)習(xí)、自動(dòng)組織、對(duì)模糊信息的綜合處理等方面也將前進(jìn)一大步。 不過也有人表示了擔(dān)憂：裝上這種芯片的機(jī)器人將來是否會(huì)在智能上超越人類，甚至?xí)䦟?duì)人類造成威脅? 不少科學(xué)家認(rèn)為，這類擔(dān)心是完全沒有必要的。就智能而言，目前機(jī)器人的智商相當(dāng)于4歲兒童的智商，而機(jī)器人的“常識(shí)”比起正常成年人就差得更遠(yuǎn)了。美國(guó)科學(xué)家羅伯特·斯隆日前說：“我們距離能夠以8歲兒童的能力回答復(fù)雜問題的、具有常識(shí)的人工智能程序仍然很遙遠(yuǎn)。”日本科學(xué)家廣瀨茂男也認(rèn)為：即使機(jī)器人將來具有常識(shí)并能進(jìn)行自我復(fù)制，也不可能對(duì)人類造成威脅。 值得一提的是，中國(guó)科學(xué)家周海中在1990年發(fā)表的《論機(jī)器人》一文中指出：機(jī)器人并非無所不能;它在運(yùn)算速度和記憶功能方面可以超越人類，但在意識(shí)、推理等方面不可能超越人類。另外，機(jī)器人會(huì)越來越“聰明”，但只能按照制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)，服務(wù)人類、造福人類。 專家們希望其能夠模擬整個(gè)人類大腦，并結(jié)合迄今揭示關(guān)于大腦神秘運(yùn)行方式的所有信息，并將這些信息復(fù)制在屏幕上，表達(dá)出單個(gè)細(xì)胞和分子等級(jí)的信息。由此延伸出來，便可以帶來更多醫(yī)學(xué)上的幫助。像是老年癡呆癥和帕金森癥，甚至能夠揭曉人類大腦是如何思考和作出決定的，對(duì)于像這種理解致命性神經(jīng)學(xué)疾病都有革命性的幫助。 人類與機(jī)器融合，人類文明終結(jié) 除了上面提的這些，不得不說的是最近又實(shí)現(xiàn)了人腦信息讀取技術(shù)，來自加利福尼亞大學(xué)的研究小組人腦信息讀取的準(zhǔn)確率甚至高達(dá)90%，那些在科幻電影中常見的“讀心術(shù)”似乎要成為現(xiàn)實(shí)。并且該技術(shù)不僅在語言輔助設(shè)備中有巨大潛力，而且為人腦—機(jī)械系統(tǒng)提供了鋪墊，為人工智能研究提供了新的模式。 近來蘋果深陷中國(guó)代工廠問題，而曾經(jīng)轟動(dòng)一時(shí)的富士康十幾連跳的慘劇，結(jié)合上此前郭臺(tái)銘引進(jìn)百萬機(jī)器人的消息，人工智能、機(jī)器人能否取代人類等等，雖然不能杞人憂天，但是卻也是值得深思的問題。近來美國(guó)科學(xué)家一項(xiàng)關(guān)于機(jī)器讀取大腦思想活動(dòng)的研究，給人工智能的發(fā)展提供了一個(gè)新的思路：人腦-機(jī)械系統(tǒng)，電腦通過讀取人腦的指令進(jìn)行操作。即可解決工作環(huán)境的問題，又不會(huì)使得眾多工人下崗。 一些科學(xué)家認(rèn)為，正如天體物理學(xué)上存在著一個(gè)讓所有物理定律都失效的“奇點(diǎn)”(Singularity)一樣，信息技術(shù)也正朝著“超人類智能”的“奇點(diǎn)”邁進(jìn)。《時(shí)代》雜志文章指出，發(fā)明家、計(jì)算機(jī)科學(xué)家雷蒙德·庫(kù)茲韋爾相信，信息技術(shù)的奇點(diǎn)將在2045年到來，屆時(shí)，人工智能將超越人腦，人類的意義徹底改變，與機(jī)器融合為“超人類”，并借助科技的發(fā)展而獲得“永生”。 當(dāng)人工智能超越人類智慧時(shí)，人類的身體、思維乃至人類文明都將發(fā)生徹底且不可逆轉(zhuǎn)的改變。庫(kù)茲韋爾相信，這一刻不但無法避免，而且還迫在眉睫。根據(jù)他的推算，大約34年之后，人類與機(jī)器融合，人類文明即將終結(jié)。 |
