美國每日科學網站今天刊發的報道內容顯示，瑞士和美國的神經信息學研究人員攜手，首次成功研制出一種新奇的微芯片，能夠實時模擬大腦處理信息的過程。
現在提到世界上最強大的計算機，恐怕很多人想到的還是超級計算機。什么模仿核爆，什么解決世界末日的問題，聽起來很炫，但實際上離我們的生活確實很遠。今天我們要談的不是這樣的超大機器，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。 美國每日科學網站今天刊發的報道內容顯示，瑞士和美國的神經信息學研究人員攜手，首次成功研制出一種新奇的微芯片，能夠實時模擬大腦處理信息的過程。最新研究將有助于科學家們制造出能同周圍環境實時交互的認知系統。 做到這一點面臨的主要挑戰，是配置由人造神經元組成的網絡，讓其能執行特定的任務。瑞士科學家現在已經成功地攻克了這一難關，他們研發出一種神經形態系統，能夠實時執行復雜的感覺運動任務，并借用這一系統，演示了一個需要短期記憶以及前因后果的決策任務，這一任務對于認知測試不可或缺。 在演示過程中，他們將這種人造神經元合并成能執行神經處理模塊的網絡，這些處理模塊與所謂的“有限狀態機”一樣，能夠將行為用公式表示出來，因此能采用一種自動化的方式，將其轉移到神經形態硬件內。“有限狀態機”是一個數學概念，用來描述邏輯過程或者計算機程序。因迪韋里說：“這種網絡連接模式與哺乳動物大腦內發現的結構非常類似。” 這是科學家們首次演示如何構造出這種實時的硬件神經處理系統。因迪韋里總結道：“我們采用新方法研制出的神經形態芯片可以像‘變形金剛’一樣，構造出不同類型的行為模式。新研究對研發出新的腦啟發技術至關重要。”例如，科學家們可以借用這一技術，將芯片同傳感神經形態元件(例如人造耳蝸或視網膜)結合在一起，制造出復雜的能同周圍環境實時交互的認知系統。 由于神經形態芯片可以實時處理輸入的信息并作出回應，有關專家認為這項技術將有望走向實用化，從而允許機器人在復雜環境中，在不受人類遠程遙控的情況下實現自動作業。 這項技術的采用還將有望在未來讓計算機能夠在有部件損壞的情況下繼續運作，就像人類的大腦那樣，每天損失數以百萬計的腦細胞，但是其整體的思維能力卻仍然繼續正常運轉。 大腦“發功”：收郵件、玩游戲、調電視 美國布朗大學神經動力學專家約翰·多諾古教授歷經10多年苦心研究，開發出了一套名為“大腦之門”(BrainGate)的仿生系統。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動皮層的中央前回處，因為這里的大腦皮層控制著全身肢體的運動。然后，他開始訓練患者借助意念完成各項動作。 “大腦之門”系統的工作原理是：當患者開始想像自己運動時，芯片上總共100枚比頭發絲還細、1毫米長的電子傳感器將大腦發出的脈沖信號記錄下來，然后通過一根根細小的導線傳輸到鑲嵌在患者頭皮內的一塊一英寸大小的鈦基座上，再將脈沖信號通過導線傳輸給電腦，電腦將信號轉換成動作指令，由一個個電子裝置去執行。 多諾古教授表示：即使脊髓受損，大腦中的運動信號仍然能夠被記錄和發送至大腦外，并且可以被解碼成控制信號。在獲得這一發現后，他們在實驗室內，研究和測試了這種裝置，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4名癱瘓患者進行了“大腦之門”系統植入試驗。第一名試驗對象是現年25歲的美國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，四肢更是無法動彈。經過9個月的刻苦訓練之后，納格爾可以通過意念完成許多以前望而興嘆的動作：移動光標、打開電子郵件、玩簡單的電腦游戲、調節電視音量、切換電視頻道等。日前，他甚至還學會通過意念控制假手的手指，抓住并移動物體這類高難動作。 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，即使偶爾開點小差，他移動電腦屏幕光標的準確率也高達75%至85%，也就是說，納格爾在用大腦發出各項運動指令時，并不需要100%集中注意力，這一點對于他的未來生活來講非常重要。2005年，納格爾在初次試驗成功后曾經激動地說：“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，簡直難以置信。我想告訴那些殘疾朋友，永遠不要放棄，生活可以變得更加美好。” 值得指出的是，并非所有試驗對象都像納格爾那般幸運。另一位現年55歲、于1999年脊柱受傷的患者大腦里植入了“大腦之門”系統之后，一開始也可以通過意念控制運動，但是不到一年時間電子傳感器就無法接收到大腦信號。目前科學家們正在徹查故障原因。 在80年代的cyberpunk科幻小說中，出現所謂的“神經植入裝置”，一種把人腦和電腦直接相連的東西。在顱骨內植入電極后，患者就可以僅靠大腦神經信號來控制假肢。 這為一項新的科學研究拉開了序幕，而這項研究的最終目的是，繞開由于中風癱瘓的肢體，讓大腦的指令得到有效執行。其實神經電信號是從大腦向外界傳遞的。同樣，科學家也在研究電信號如何反方向傳遞，即通過電信號刺激猴子的大腦皮層，形成反饋，能讓猴子真實地感覺機器手臂在觸摸的東西。 人類智慧發展超越身體極限 不過，在制造大腦和神經系統其他部分的替代品方面，我們又能走多遠呢?除了控制電腦指針或機械手外，這項技術能否通過某種方式，讓大腦中大約1,000億個神經元成為一個“秘密數據庫”，就像小說中的情節那樣，用來存放偷來的工業機密或其他數據表格呢? 其實關于人類智慧發展超越身體極限的夢想，有很多的科學家都曾經憧憬過，我們對于高級認知活動的大腦回路幾乎一無所知。只有了解神經系統工作機制，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實。 然而，要把人類的思維，包括日常我們的作息習慣、情感交流，亦或者對這個世界的主管判斷，全都簡單的直接的復制到某個機器中去，恐怕是無法實現的事情了。 可是真的能把一部《戰爭與和平》輸入大腦，或者像《黑客帝國》里那樣把直升機駕駛手冊“下載”到大腦中嗎?能不能在當事人毫無察覺的情況下，把一句話存儲到他的記憶中? 有人也許會問，機器與大腦的結合交互到底能給我們的生活帶來哪些改變。舉個例子來講，技術發展到今天，用思維控制機器手和電腦屏幕上的光標，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認知信息，這是否一個必然的發展進程? 簡單的接通大腦的裝置其實已經存在于成千上萬人的顱骨內。耳聾患者和聽力重度受損的患者會植入人工耳蝸(cochlea)，把麥克風采集到的聲音轉化為刺激聽覺神經的信號，從而產生人工聽覺。這種裝置被美國加利福尼亞大學圣巴巴拉分校的神經科學家邁克爾·S·加扎尼加(MichaelS.Gazzaniga)譽為人類歷史上第一個成功的神經修復裝置。用作人工視網膜的電極陣列也已經出現在實驗室中。如果這項技術可行，它將會讓人類具備夜視能力。 德國蒂賓根大學的尼爾斯·拜爾博默(NielsBirbaumer)是這項技術的主要研究者之一，他聲稱，采用顱骨外的磁信號對大腦皮層進行反復刺激，同時用電極帽記錄哪些神經元被激活，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域神經元的電發放來誘發相應的記憶——至少理論上如此。 機器人將來是否會在智能上超越人類 其實在2010年出現的一種人腦接口計算機引發了普遍關注，當時這是世界上第一臺可以用人腦輸入的機器，它為閉鎖綜合征和其他對正常通信有影響的疾病患者設計。其實人腦計算機，顧名思義，專家們希望其能夠模擬整個人類大腦，并結合迄今揭示關于大腦神秘運行方式的所有信息，并將這些信息復制在屏幕上，表達出單個細胞和分子等級的信息。 這種人腦——電腦協同工作的技術由一家叫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，用戶只需要被訓練大約10分鐘就可以輕松輸入文字。 雖然當時用起來感覺還不那么方便，但Intendix已經為人腦計算機接口的研究方向和商業化程度邁出了一小步。 歐盟、美國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網絡計算機，希望通過模擬生物神經元復制人工智能系統。這種新型計算機的“大腦芯片”迥異于傳統計算機的“大腦芯片”。它能運用類似人腦的神經計算法，低能耗和容錯性強是其最大優點，較之傳統數字計算機，它的智能性會更強，在認知學習、自動組織、對模糊信息的綜合處理等方面也將前進一大步。 不過也有人表示了擔憂：裝上這種芯片的機器人將來是否會在智能上超越人類，甚至會對人類造成威脅? 不少科學家認為，這類擔心是完全沒有必要的。就智能而言，目前機器人的智商相當于4歲兒童的智商，而機器人的“常識”比起正常成年人就差得更遠了。美國科學家羅伯特·斯隆日前說：“我們距離能夠以8歲兒童的能力回答復雜問題的、具有常識的人工智能程序仍然很遙遠。”日本科學家廣瀨茂男也認為：即使機器人將來具有常識并能進行自我復制，也不可能對人類造成威脅。 值得一提的是，中國科學家周海中在1990年發表的《論機器人》一文中指出：機器人并非無所不能;它在運算速度和記憶功能方面可以超越人類，但在意識、推理等方面不可能超越人類。另外，機器人會越來越“聰明”，但只能按照制定的原則綱領行動，服務人類、造福人類。 專家們希望其能夠模擬整個人類大腦，并結合迄今揭示關于大腦神秘運行方式的所有信息，并將這些信息復制在屏幕上，表達出單個細胞和分子等級的信息。由此延伸出來，便可以帶來更多醫學上的幫助。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，對于像這種理解致命性神經學疾病都有革命性的幫助。 人類與機器融合，人類文明終結 除了上面提的這些，不得不說的是最近又實現了人腦信息讀取技術，來自加利福尼亞大學的研究小組人腦信息讀取的準確率甚至高達90%，那些在科幻電影中常見的“讀心術”似乎要成為現實。并且該技術不僅在語言輔助設備中有巨大潛力，而且為人腦—機械系統提供了鋪墊，為人工智能研究提供了新的模式。 近來蘋果深陷中國代工廠問題，而曾經轟動一時的富士康十幾連跳的慘劇，結合上此前郭臺銘引進百萬機器人的消息，人工智能、機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。近來美國科學家一項關于機器讀取大腦思想活動的研究，給人工智能的發展提供了一個新的思路：人腦-機械系統，電腦通過讀取人腦的指令進行操作。即可解決工作環境的問題，又不會使得眾多工人下崗。 一些科學家認為，正如天體物理學上存在著一個讓所有物理定律都失效的“奇點”(Singularity)一樣，信息技術也正朝著“超人類智能”的“奇點”邁進。《時代》雜志文章指出，發明家、計算機科學家雷蒙德·庫茲韋爾相信，信息技術的奇點將在2045年到來，屆時，人工智能將超越人腦，人類的意義徹底改變，與機器融合為“超人類”，并借助科技的發展而獲得“永生”。 當人工智能超越人類智慧時，人類的身體、思維乃至人類文明都將發生徹底且不可逆轉的改變。庫茲韋爾相信，這一刻不但無法避免，而且還迫在眉睫。根據他的推算，大約34年之后，人類與機器融合，人類文明即將終結。 |
