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《流浪地球2》的现实倒影:从脑机接口到数字永生

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发表于 2023-2-14 01:17:34 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 江苏南通
是人,就会死。1 w8 t/ e/ g  u9 u
            这个事实听起来或许很悲哀,但电影《流浪地球2》在一开始,就给出了另一种可能性——疯狂科学家进行数字生命实验,通过连接大脑的电极片,将思维意识上传到计算机,从而让人永生。
$ W1 K6 \7 b) \) _. T            电影开头的这位印度裔科学家,看起来精神不太稳定的样子,但他这个想法,以数字化的形式把人留在世界上,还真挺务实的。
! U3 ~3 Y  ^) Y* b6 X. F$ x            一来,数字化破除了肉身的天然限制——细胞会衰老,脏器要衰竭。数字永生无疑是更靠谱的永生方式。
3 P) T* J+ C  d            二来,思维上传,也被称为全脑仿真(WBE,Whole Brain Emulation),将一个人的思想、个性、情绪、记忆都映射到其他载体上,比如计算机、机器人甚至克隆体上,是科幻作品中反复出现的题材,而且是一个令人信服的概念。
# U9 w% G& L/ [" ?! U" R1 g            数字永生,听起来很玄幻,是连电信诈骗老头老太太都不屑于使用的招数,但技术可能比我们想象的更近。3 j' K- Q4 W+ t* O- |. a4 L8 t$ H$ C
                        
% [8 d, h# r" L2 F  e5 I$ |            对于数字永生,原著作者刘慈欣在近期的一场访谈中提到:数字永生需要信息技术和脑科学的共同进步,其中信息技术进展很快而脑科学进展较慢,如果脑子里的信息取不出来,就不可能实现永生。( B/ S9 H2 b9 W8 T! p
            这样看来,数字永生是否能成真,关键证据是脑科学的进展。: D6 f; m4 [- Z' `9 P* ?4 F
            进一步拆分这个问题,数字永生有两种形式:单向和双向,进程也各不相同。8 I- R% L+ b) ~8 E! N' H
            双向永生,指的是数字化身还可以和人进行互动和回应,就像《流浪地球2》中,图丫丫的思维片段被转移到数字生命卡上,在强大的量子计算机加持下,可以与外界正在发生的人和事进行互动。2 R& C$ ]# t, S+ B' H' g
            单向永生,指的是思维上传到非生物媒介上,比如芯片、计算机,以被动的“只读”形式存在。
+ }$ ?  h8 f' P            不难看出,双向永生需要完成思维复制、思维上传、思维保存、思维转移等一整个大脑模拟过程,任一环节掉链子,都可能打断数字化身的读档条,导致永生失败。所以,图丫丫那样的双向交互式数字生命,距离现实确实有些遥远。9 b( S6 }  t* U# q
            而如果我们将目光放到单向永生,会发现脑机接口这一技术的最新趋势,正在让思维上传走进现实世界,成为揭开永生奥秘的阶梯。. K8 \) O# T+ c# H4 Z
            攀登永生天梯的第一步:给大脑放一个“信号塔”
& c) y) h) e" b9 K- Q4 L0 r, r, G$ D            爱好科幻或关注科技新闻的读者,可能早就听过“脑机接口”这个名字。埃隆·马斯克的脑机接口公司Neuralink,可能是这个领域最火的公司。就在刚刚过去的2022年底,马斯克在发布会上展示了猴子用脑机接口控制光标打字的场景。
, L, a3 ~$ ]: F5 y" V; X            而神经科学研究也已经证明,电极和纳米传感器可以记录神经元,并创建大脑的完整地图。" b0 ?1 S  A. r& T; ^, v+ o
            总而言之,通过BCI芯片获取大脑信号,正是思维上传的第一步,这在理论上是可行的。7 ~& ~/ b' r( v# O$ Y0 Y/ I6 c
                        
3 |) L) G$ @3 n. U/ M2 c- _            (脑机接口(BCI)的实现方式)6 K, w) v/ j$ b9 J/ [" a
            BCI脑机接口芯片,就相当于在大脑里放入一个“信号塔”,如同手机基站一样,只不过接收的信号是大脑神经元发送的电信号。% B1 J2 J& l2 n7 W9 c, }& m. g3 N
            也可以通过非侵入式进行,比如将传感器和电极片直接放置在头部,可以轻松地放置和移除。但就像手机信号一样,基站离手机越近,信号就越强,非侵入式BCI会被头骨阻挡,获得的电信号是模糊且不精确的。大脑发出的信号,光标、机械手臂等捕捉不到,自然无法控制自如。/ q9 B" i) ?, v) l- ?
            当然,马斯克Neuralink的理念“在人脑和人工智能之间实现共生(symbiosis)”,还太过超前。脑机接口的下一步,可能是让一部分人先“脑控”起来。) B) J) l% g0 N8 o9 h+ L& A: }
            攀登永生天梯的第二步:让一部分人先学会“脑控”% e9 }5 z- |/ |* }" s
            其实脑机接口最早的研究角度是军事。加州大学洛杉矶分校(UCLA)在1970年就开始研究BCI,由美国国家科学基金会资助,随后拿到了国防高级研究计划局(DARPA)的合同。靠脑控来遥控直升机、解析密码之类的操作,属于大气层的高端局,离普通人的生活很遥远,这些“科技军事鬼故事”,咱们就不过多展开了。) A+ \8 _6 ~2 f; F
            目前来看,普通人能够从脑机接口中很快受益的,主要是两类:
# ]+ W+ M( Q" I" Z/ j0 y; y            第一类人——患者。0 S" i+ A5 M8 ~% S( N8 B. m' X" Q
            我们知道,一些疾病会导致某些神经遭到破坏彻底失能,从而阻碍了很多正常生活功能,比如神经受损导致的瘫痪,患者手臂或腿不能活动;阿兹海默症、癫痫等疾病,手部神经末梢无法控制,剧烈抖动而生活无法自理。这些情况,给患者及其家属带来了无尽的痛苦与折磨,脑机接口作为一种先进的神经通信形式,可以帮助患者恢复部分功能,比如脑控轮椅、 脑控机械手臂、脑控键盘等。
) Q( a  p) J2 `3 z, \/ N4 v& w, R            近年来,脑机接口的医疗应用,也开始出现一些新的变化:从低效到高效。0 j+ x+ g/ A0 a8 v6 A+ q
            以往我们认为,患者使用BCI来控制复杂机械是非常消耗体力的,而且效率很慢,不过技术的准确度、精度、计算速度都在提升,脑控已经不再是一件猎奇新闻了。
1 \+ ~( L4 H/ V! ^. R/ p$ E            2017年,彼得·斯科特确诊渐冻症,不得不进行全喉头切除手术,再无法发出自己的声音。所以在手术前,他特地录制了15个小时的音频语料,并用AI进行训练学习,手术之后,通过脑机接口来采集脑电波,AI学习他的表述习惯,通过上下文感知来预测下一个词会输入什么,然后用合成语音讲出来,大大提高输出效率,减轻了患者的体力负担。  @* P6 Q9 z4 j, l, W! G/ z
            从侵入式到非侵入式。脑控在专业医疗的应用,长期以来都是通过侵入式BCI来实现的。不过,近年来,非侵入式BCI也开始在医疗场景下表现出一定的效果,这对于更多患者生活的改善会有很大的帮助,毕竟侵入式手术风险和费用都更高。
/ U6 O8 q1 X8 s5 z7 I: a            2022年发表在《iScience》杂志上的一项新研究显示,几名四肢瘫痪的患者成功操作一种脑控轮椅,通过了一个充满障碍的房间。这是首次通过非侵入式BCI实现脑控轮椅的案例。
' c( a! [1 c: u                        ! o* I2 ?# v' F7 v# `$ F
            另一类人——极客。
3 A$ }" n, U( l% _7 j' S7 n8 o            非侵入式脑机接口采集信号是比较粗糙的,无法进行精确的操作。作为可穿戴设备,进行简单的交互和娱乐,倒是可以胜任的。脑控游戏、脑控元宇宙这些新鲜事物,未来主义者或极客们扮演着率先吃螃蟹的角色。
, M, C# L1 N5 B            韩国的Looxid Labs,就在VR眼镜中潜入了脑电波传感器,用来收集用户的情绪数据,以确定用户在观看广告时的情绪状态,从而支持更好的广告投放策略。
+ D+ a8 B2 ]! n/ ?' y2 V; @) c            Neurable公司则开发了世界上第一款脑控VR游戏,玩家坐在电脑前戴着脑电图耳机,就能遥控驾驶汽车。2021年,这家公司又推出了Enten 耳机,用智能技术检测注意力,帮助用户培养专注的习惯。听起来似乎很适合用在学生教育场景上。
* n+ F  ~2 Q! @! c            NextMind公司则在CES 2020上推出了一款可以记录大脑电活动的可穿戴设备NextMind Dev Kit,是非侵入性眼动追踪软件的升级版,这家公司也在2022年被Snap收购。
& U  Y: s" H+ ]7 j3 ^- v( Q                        - V  u, a) o5 F" C
            中国也有达摩院、天桥研究院、科大讯飞、汉王科技等一批先行者,围绕脑机接口和人工智能等领域就开展研究。! g/ T: B! m/ w
            正如霍金生前所说,通信的未来是脑机接口,它可以利用新技术革命的各种工具,来改善人类的生活。
4 t2 q" p( ^7 Z/ z3 i            脑机接口的潜力,或许不是遥远的永生,而是充当人脑与智能手机、耳机、VR等外部设备之间的桥梁,让一部分人重新听到风的声音、发一条微博、给自己倒一杯水。0 p0 n8 J. M; u( q) Z
            这或许是一个隐喻,唯有重视人们在此时此刻的幸福与舒适,才可能最终推开永生之门。就像刘慈欣曾说的:给岁月以文明,而不是给文明以岁月。
0 C, v; Z9 c: X4 A* |6 Z            攀登永生天梯的第三步:让脑机接口更好用一点
! ]0 U' [2 n7 x0 |0 v& l            那么,科技行业能够做些什么,让脑机接口在当下更好地服务于人呢?* S" d! V0 F( j( o/ N% w1 ]
            目前来看,有三个方向是值得期待的:
4 \& R- I7 {( F+ q; N            1.材料进化。! G0 F: I/ [& B
            以前,侵入式脑机接口采用刚性器件,比如金属探针,BCI芯片体积较大,这些都可能给精密的脑组织带来损伤,大部分人敬而远之。
  Y$ f. A7 I5 |+ }; s' F* o3 ^            2015年,麻省理工学院的研究小组在用电极测量大脑多巴胺水平时,该电极只维持了一天的工作,并且由于体积太大,大脑产生了瘢痕组织。
" l5 w( R) O! c2 r            不过,现在侵入式BCI开始使用柔性材料、薄膜器件等新技术,制造方法不断进步,生物相容性极大提高,体积缩小,耐用性和可拉伸性也有了显著进展。让侵入式BCI降低创伤,在体内更加稳定,甚至实现非侵入性神经调控。  [% N: `, y0 y( b
            比如加州大学伯克利分校的一个研究小组,就制造出了一粒沙子大小的植入式传感器,称为“神经尘埃”,这项技术也被马斯克的Neuralink吸收。
: ~9 x" h# ?# d" ^8 i* j1 @            麻省理工学院新开发出的10微米的探针传感器,在每只实验动物的大脑中进行了393天的可靠性测试,期间一直没有中断工作,也没有发现大脑瘢痕组织的产生。
3 V% X' k6 v3 V1 J            这些突破,意味着侵入式BCI正在变得越来越安全。- [3 F. ~, b9 z, g" H
            2.AI增强。4 m  h3 R* t1 D% H6 D" C% V& S
            很长一段时间来,BCI研究处于“progress today, backlash tomorrow.”(今天进步,明天反弹)的波折之中。2016年以深度学习为核心的AI走红,在脑机接口领域不断渗透,人工智能算法和算力可以帮助BCI系统提高性能,基于AI增强的下一代脑机接口越来越受到关注。
& T3 l: e$ c0 v9 F            比如,采用深度神经网络(DNN)从大脑信号中提取特征并解码大脑状态,从而精确评估人的心理和认知。人的意识活动信号是高维、复杂的,通过神经网络来构建基于脑电图(EEG)的情绪识别转移模型,对心理活动进行洞察。
0 Y% r- e- k8 K. t2 T                        ' q  B& b/ ^$ Y# Q- ^5 z* t
            另外,人的心理活动会反映在多种维度的数据上,比如皮肤反应、面部表情、眼球运动、体温变化等,这些不同维度的庞大数据要进行分类、处理、综合分析,是一件非常庞大的工作,有了AI的加入,处理多模态数据将变得更高效,这也是目前BCI领域的一个重要研究方向。
5 D# \4 R3 z* u" C2 ~- }- H2 R            AI驱动科学研究范式的转换,也将给脑机接口这项高精尖技术带来了颠覆性的变化。
1 X. r0 n* D" B            3.商业产品加速创新。! B+ t3 N& ^+ X" y2 S$ p$ L
            以前,普遍认为侵入式BCI投资回报比不高,受试者承担了脑部植入手术的风险,但科学家对大脑百亿个神经元的复杂运作机制了解十分有限,脑机接口并不能极大地改善受试者的生活质量,大多存在于实验室或临床试验中。
+ L6 K. J3 ^+ w4 d: G; O            但随着技术的逐步发展,脑机接口展现出了极强的技术实用性,人们对于“脑机接口”这个概念的认知也更加成熟和理性,比如人工耳蜗就是一种帮失聪者找回听觉的脑机接口,目前已经深入人心,应用很广泛了。# w. V2 o! V- l
            麦肯锡《 The BioRevolution Report 》预计,未来10到20年,全球脑机接口产业将产生700亿至2000亿美元的经济价值。可以预计,无论是医疗应用还是日常可穿戴设备,会有更多机构加入到BCI领域中来,加速产品创新优化迭代,脑机接口产品会越来越多、越来越好用、普惠。
' S/ x" A  N+ u1 c/ N            或许不远的将来,未来患者用大脑信号控制机械手臂,自己吃饭穿衣,与外界自如交流,也会像人工耳蜗一样普及,不再是少数人的特权。
' O7 E7 c0 U( U% c- x            奇点大学创始人雷·库兹韦尔(Ray Kurzweil)曾经在《梦幻之旅:活得足够长才能永远活下去》中,给出了大多数人能做的通向数字永生的办法——你要生活得好,尽可能限制衰老和疾病的影响。& q: e! U, S% w: u; ^
            只要活得够久,或许我们真能等到数字永生成为现实的那一天。( l+ [5 k) s4 H& A9 N* v  k
            永生天梯之上的未知领域
: j2 o, J) y6 V0 m! F: O. F+ s! P            说了这么多现实中的事情,脑机接口的前景好像十分光明、一片坦途。
, a* D  `$ ^; k1 R5 U  d            不过,科技行业从来都不只是技术本身。关于脑机接口的伦理道德挑战,支撑普遍商用的产业链体系,成熟的商业模式等,还需要漫长的反复、探索、博弈。
7 {5 n( \" P$ T+ B7 d; ^            不得不说,数字永生这一设想,提出了很多值得认真考虑的问题。植入某些设备之后,人能多大程度地保有自己?
% H! R. [. f5 m0 V  F% W                        
4 z3 G' x& C! Q6 x; w% y6 @            技术延缓了衰老甚至死亡,会不会加剧社会、经济和阶级差异?2 Y# r% r$ ~3 }, \* {) L
            一个社会既有活生生的人类,又有永生的数字生命,它将如何运作?5 S! b9 S' Y* V3 E8 Z/ s* O
            刘慈欣曾在《时间移民》中畅想了这样的场景,1000年之后,人类社会进入“无形时代”,有身体的真人生活在有形世界,但很大一部分人选择了数字永生,连机器的身体也不要了,就生活在量子芯片里,活成了一些量子脉冲。5 e! g9 k7 \& o6 g; s4 }: Q5 E
            在数字世界里,人们可以真正随心所欲,创造想要的一切,比神更有力量。《流浪地球2》中,图丫丫与图恒宇获得了永恒的生命,永远幸福地生活在一起,这个结局也安慰到了很多观众。
: [! f; [% V* ]; A/ p- \. Z( m            总之,和充满烦恼的现实世界相比,无形世界如同毒品一样有诱惑力。这究竟是全人类的天堂还是末日?这就是哲学家的领域了。
0 I" i7 i+ B& Z4 o, [            当然,如果我们永远无法解决脑机接口乃至数字永生的一系列技术挑战,所有问题都是没有意义的。至少在技术领域,永生的大幕已经掀开了一角。

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