2017年3月，硅谷科技風(fēng)向標(biāo)埃隆·馬斯克宣布創(chuàng)辦neuralink公司，計(jì)劃在4年內(nèi)開發(fā)出首個(gè)用于治療腦部疾病的腦-機(jī)接口產(chǎn)品，未來將開發(fā)高生物相容性的植入神經(jīng)接口，實(shí)現(xiàn)人工智能植入人腦，取代人類的自然語言交流，實(shí)現(xiàn)顛覆性的智能人機(jī)接口技術(shù)。

4月，facebook創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官馬克·扎克伯格曝出了其秘密b8計(jì)劃中開展的腦-機(jī)接口研究，預(yù)期在18個(gè)月內(nèi)研制出可每分鐘輸入100個(gè)字的腦控拼寫器原型系統(tǒng)，最終力圖實(shí)現(xiàn)意識(shí)控制一切。

當(dāng)很多人對(duì)人工智能還懵懵懂懂時(shí)，一個(gè)被認(rèn)為是人工智能下一個(gè)風(fēng)口的"黑科技"--腦-機(jī)接口(brain-computerinterface,bci)已悄然來臨。

怎樣讀懂"腦語"?怎樣打通大腦與機(jī)器之間的聯(lián)結(jié)?人類能用意念控制一切嗎?是否有一天可以將智慧直接植入大腦?帶著這些問題，新華網(wǎng)科技頻道記者獨(dú)家專訪了天津大學(xué)醫(yī)學(xué)工程與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院院長(zhǎng)、天津神經(jīng)工程國際聯(lián)合研究中心主任明東教授，聽他講述"三磅宇宙"與人工智能之間的神秘通道。

人工智能支撐與推動(dòng)神經(jīng)工程學(xué)發(fā)展

近年來，人工智能的概念火熱得發(fā)燙。而神奇的人類大腦，被稱為"三磅宇宙"，蘊(yùn)含著巨大的復(fù)雜性與豐富的未解之謎。人工智能與人類大腦有什么關(guān)聯(lián)?如何實(shí)現(xiàn)它們之間的交互?

明東介紹，神經(jīng)工程學(xué)的最終目標(biāo)，就是通過神經(jīng)系統(tǒng)和人造設(shè)備間的信息交互與功能整合，來修復(fù)和增強(qiáng)人體效能，即通過搭建人腦智能與機(jī)器智能的信息橋梁，實(shí)現(xiàn)人-機(jī)智能的高度融合。

人工智能作為一門新興的信息科學(xué)技術(shù)，對(duì)神經(jīng)工程的發(fā)展起到了重要支撐與推動(dòng)作用，幫助解決神經(jīng)工程研究中遇到的諸多難題，從高維度空間解析人類大腦的工作原理。

"比如，通過神經(jīng)成像獲取的大腦結(jié)構(gòu)和功能成像數(shù)據(jù)，可借助人工智能技術(shù)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)與特征分析，揭示人類視覺、語音處理、圖像識(shí)別、語言交流等其它技術(shù)難以發(fā)現(xiàn)的規(guī)律和現(xiàn)象。"他介紹。

與此同時(shí)，神經(jīng)工程技術(shù)的新發(fā)現(xiàn)、新成果又能及時(shí)應(yīng)用于人工智能理論的研究和技術(shù)的開發(fā)、有力推動(dòng)其新發(fā)展，二者相輔相成。

他舉例稱，"通過神經(jīng)工程技術(shù)，查明人類大腦運(yùn)行機(jī)制，能夠?qū)﹂_發(fā)新的人工智能技術(shù)提供研發(fā)思路，設(shè)計(jì)出人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等仿腦計(jì)算軟硬件。"

腦-機(jī)接口為大腦開辟全新通道

2014年巴西世界杯足球大賽上，28歲的截癱青年朱利亞諾·平托憑借身穿的"機(jī)械戰(zhàn)甲"為世界杯開球，電視解說員激動(dòng)地稱:"平托行走的一小步，成為腦-機(jī)接口技術(shù)發(fā)展的一大步。"

目前，醫(yī)學(xué)研究已發(fā)現(xiàn)超過500種神經(jīng)系統(tǒng)疾病，這些疾病給患者及其家庭帶來很大負(fù)擔(dān)。給神經(jīng)疾病患者來福音的正是腦-機(jī)接口這項(xiàng)"黑科技"。

腦-機(jī)接口是什么?怎樣打通人腦智能與機(jī)器智能之間的聯(lián)結(jié)，人類能夠通過意念控制身邊的事物嗎?

明東介紹，腦-機(jī)接口是神經(jīng)工程領(lǐng)域領(lǐng)先發(fā)展、重點(diǎn)研發(fā)的前沿?zé)狳c(diǎn)。通過解碼大腦活動(dòng)信號(hào)獲取思維信息，實(shí)現(xiàn)人腦與外界直接交流，能為殘疾人提供不依賴外周神經(jīng)和肌骨系統(tǒng)的人機(jī)交互技術(shù)，幫助殘疾病人恢復(fù)正常生活、重建其對(duì)生活和康復(fù)的信心。

"腦控智能輪椅、腦控打字機(jī)、腦控機(jī)械外骨骼、腦控智能假肢……這些神奇的功能都是以腦-機(jī)接口為核心的。神經(jīng)疾病患者的康復(fù)原來是一座難以翻越的高山，而腦-機(jī)接口則為這征服這座高山打通了一條光明的通道。"明東說。

據(jù)他介紹，2014年和2015年由天津大學(xué)神經(jīng)工程團(tuán)隊(duì)研制的兩款"神工"系列人工神經(jīng)康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)可為腦中風(fēng)患者提供新型的腦-機(jī)-體主動(dòng)交互康復(fù)訓(xùn)練技術(shù)，目前已通過國家藥監(jiān)局(cfda)檢測(cè)，在天津、山東等多地三甲醫(yī)院臨床試用成功，受益患者超數(shù)千例。

那么，大腦究竟是如何通過腦-機(jī)接口技術(shù)與人工智能建立聯(lián)系、實(shí)現(xiàn)互動(dòng)的呢?

明東介紹，腦-機(jī)接口為大腦提供了全新的、無需依賴常規(guī)外周神經(jīng)與肌肉系統(tǒng)的對(duì)外交流通道，大腦思維活動(dòng)提供了可檢測(cè)的反映心理或行為特征的神經(jīng)電生理信號(hào)，可經(jīng)頭皮電極、皮層表面電極或皮層內(nèi)部植入式等多種傳感器拾取。通過解碼這些特征腦電信號(hào)，腦-機(jī)接口獲得大腦思維意圖信息，再由工程技術(shù)手段將其轉(zhuǎn)換成可用于控制外部設(shè)備工作的指令信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)無需常規(guī)外周神經(jīng)與肌肉系統(tǒng)參與、按大腦思維意圖照辦的對(duì)外信息交流與互動(dòng)。

"腦-機(jī)接口技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展，不僅為殘障人士帶來了全新的功能康復(fù)希望，也為健康人士開拓了前所未有的人機(jī)交互新天地。"明東表示。

例如，這項(xiàng)技術(shù)在航空航天等領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用價(jià)值，能為航天員等特殊人群提供肢體約束環(huán)境下的"第三只手"和神經(jīng)功能層面融合的自適應(yīng)自動(dòng)化人機(jī)協(xié)作，幫助他們完成更多更復(fù)雜的工作任務(wù)。"2016年，在我國天宮二號(hào)與神州十一號(hào)載人飛行任務(wù)中，天津大學(xué)神經(jīng)工程團(tuán)隊(duì)與中國航天員訓(xùn)練中心合作開展了世界首次在軌腦-機(jī)交互實(shí)驗(yàn)，即是為對(duì)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的成功嘗試。"明東介紹。

腦機(jī)"智能"將融合發(fā)展

在腦-機(jī)接口技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用的早期，主要面向殘疾人群。近十幾年來，這項(xiàng)技術(shù)快速拓展其應(yīng)用領(lǐng)域，已在眾多領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景。

得力于國家大力支持，我國在腦-機(jī)接口方面的研究發(fā)展勢(shì)頭良好，速度迅猛，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，顯示出不俗研究潛力。明東說，"總體上看，我國的腦-機(jī)接口技術(shù)已與國際保持同步發(fā)展，部分領(lǐng)域甚至處于國際領(lǐng)先地位。"

他指出，從近中期和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展兩個(gè)方面來看，下一步，腦-機(jī)接口未來近中期將主要圍繞解決現(xiàn)有技術(shù)瓶頸和提高解碼信息維度兩個(gè)方向發(fā)展，而長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展趨勢(shì)則是從目前腦-機(jī)單向"接口"進(jìn)化為雙向"交互"并最終"智能"融合。

現(xiàn)有腦-機(jī)接口技術(shù)主要是單向解讀大腦信息，難以顧及其將來必須建立起人腦智能與人工智能、生物智能與機(jī)器智能之間有機(jī)交互融合的最終目標(biāo)。因此，最重要的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展趨勢(shì)將是從目前腦→機(jī)單向"接口"進(jìn)化為腦?機(jī)雙向"交互"，最終實(shí)現(xiàn)腦機(jī)完全"智能"融合，從而發(fā)展出更先進(jìn)的人工智能技術(shù)，并組建由人腦與人腦及與智能機(jī)器之間交互連接構(gòu)成的新型生物人工智能網(wǎng)絡(luò)，這將徹底改變現(xiàn)有人類與智能機(jī)器之間的關(guān)系，為人類創(chuàng)造出前所未有的智能信息時(shí)代新生活。

此外他認(rèn)為，未來，伴隨虛擬現(xiàn)實(shí)、機(jī)械外骨骼、經(jīng)顱電磁刺激等外部設(shè)備技術(shù)的發(fā)展為腦-機(jī)接口提供了更多可能，將腦-機(jī)接口技術(shù)植入到人們?nèi)粘ｋS身攜帶的智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備內(nèi)是必然的發(fā)展趨勢(shì)。"可以預(yù)見，未來腦-機(jī)接口將像鼠標(biāo)、鍵盤一樣非常普遍地應(yīng)用于各種需要人機(jī)交互的場(chǎng)合。"明東表示。

"21世紀(jì)是腦科學(xué)的時(shí)代，世界主要科技強(qiáng)國均啟動(dòng)了目標(biāo)宏大的'腦計(jì)劃'，腦-機(jī)接口技術(shù)將伴隨腦科學(xué)的發(fā)展而成長(zhǎng)壯大，未來它將成為新一代的顛覆性信息技術(shù)，成為融合人腦智能和人工智能不可分割與替代的堅(jiān)固橋梁。"明東說。

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