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马斯克大脑上传云端,灵魂“永生”将要实现?



7月19日,特斯拉CEO埃隆·马斯克表示,他已经将自己的大脑上传到云端,并已经与自己的虚拟版本交谈过。


公开资料显示,马斯克旗下神经科技公司Neuralink正在开发脑机接口。该设备将允许计算机将人的思想转化为行动,让他们仅仅通过思考就能执行诸如打字和摁按钮等操作。



Neuralink未来五年的计划是让人类不必使用语言,直接通过大脑进行交流。马斯克此前就曾声称,Neuralink设备有朝一日能实现人工智能共生(AI symbiosis),人脑将会和人工智能融合。


消息一出,全网哗然。资本市场闻风起舞,19日下午人脑工程概念股持续走强。其中新智认知于7月19日、20日连封涨停板。其他如汉王科技、冠昊生物、机器人等也呈现走强态势。


但360创始人周鸿祎在社交媒体发文称:“对脑机接口持保留态度。脑机接口一旦把人连上网,就像开启了潘多拉魔盒,很有可能会引来一些人研发并利用网络攻击技术,来入侵你的大脑。那时候我们是不是还得研究人脑的防火墙和人脑的杀毒软件?还得用我们的人脑安全卫士给他查杀一遍。”


如何将意识上传云端


大脑意识上传,听起来是一项令人匪夷所思的复杂工程,其背后的基本思路是,我们可以详细地扫描大脑的结构并采集大脑信息,再根据大脑原型如实地创建一个可以在硬件上运行的模型,并且其行为与原始模型完全相同。


试想一下,一个人身体死亡后,上传到云端的思想进入一个虚拟的世界,就像一个真实存在的人,能够通过电话或视频通话与现实世界中的亲人保持联系。


就像影视作品UPLOAD所讲述的那样,一位年轻的电脑程序员,在一次自动驾驶汽车事故中受伤,临死前他同意将自己的大脑上传到一个名为Lake View的高级虚拟世界,之后便开始了一段来世人生旅途,这就是大脑上传(也称为意识上传)或全脑仿真。



要实现意识上传,至少需要解决两个技术难题。


首先,需要构建一个由模拟神经元组成的人工大脑;其次,需要扫描一个人的实际生物大脑,并精确测量其神经元如何相互连接,以便能够在人工大脑中复制这种模式。


而解决这两个问题都需要以一种技术为基础——脑机接口技术(Brain Computer Interface,简称BCI)。在《阿凡达》电影里,它能够让男主摆脱轮椅,在《头号玩家》里让思维和游戏联动。


直白的说,这种技术就是在人或动物大脑与外部设备之间创建直接连接,从而实现脑与设备的信息交互。


当人类思考时,大脑皮层中的神经元会产生微小的电流。进行不同的思考活动,激活的神经元也不同。而脑机接口技术便可以靠直接提取大脑中的这些神经信号来控制外部设备,它会在人与机器之间架起桥梁,并最终促进人与人之间的沟通。


脑机接口听起来很时髦但并不新颖,对它的探索最早可以追溯到上个世纪初期。


从1909年德国神经科医生科比尼安·布洛德曼提出大脑皮质的Brodmann分区,到1924年德国精神科医师Hans Berger首次发表,并用"Alpha"和"Beta"波来描述脑电图(EGG),这可以算得上最早的脑机相连的概念。



20世纪末期,越来越多的学者尝试用脑电图作为神经反馈的工具探索大脑。进入21世纪,布朗大学研究团队在2006年完成首个大脑运动皮层脑机接口设备植入手术。随后脑机接口技术不断发展,可以实现收集神经信号、处理转化为外接设备信号,从而让瘫痪病人操控机械臂,完成喝水、吃饭、打字等复杂和广泛的操作。


根据大脑侵入程度和主要实现功能,脑机接口分为非侵入、半侵入式和侵入式三种,其中半侵入式因为要贴合硬脑膜,目前在科研和应用层面研究较少,主要以其余两种为主。


侵入式脑机接口需要在大脑皮层中植入脑电信号检测电极,以高保真地采集脑电活动信息。然而,通过外科手术植入电极不仅对脑组织有损伤,而且要保持长期良好的生物相容性,技术难度很大。非侵入式脑机接口具有突出的实用优势,因为信号采集设备只需安置在人头皮上,没有开颅手术的风险。但是脑电信号微弱,识别准确率和实时性受限。


而且构建非侵入式脑机接口时,需要很多脑信号检测技术,包括脑电图(EEG)、功能磁共振成像(fMRI)、脑磁图(MEG)和近红外光谱(NIRS)等。其中,fMRI和MEG设备价格昂贵,且体积庞大,要想全面普及到日常生活中还有待时日。



按照技术流程,脑机接口可以分为采集、处理、控制和反馈环节。其中,机-脑反馈是当前最具有革命性的环节。在反馈环节,机器会将外部环境的信息传递回脑部或进行相应刺激,也被称为“双向脑机接口”,是目前科研界关注的重点。但现在大部分都用视觉反馈替代机-脑反馈,仅能实现有限场景中的特定任务。


美国斯坦福大学博士后李金星表示,非侵入式设备若想达到侵入式的水平,可能需要十年左右的发展时间,而这也只能读出人脑的部分脑活动,若想收集且读出全部的信号,可能需要20年甚至更久。目前仍然没有一种革命性技术出现,即使是马斯克,也没能翻越脑机接口技术难题的“珠穆朗玛峰”。


马斯克所做的脑机接口,就是侵入式设备。2017年他正式宣布成立脑机接口公司Neuralink。三年后,马斯克发布了硬币大小直径23毫米,高度8毫米、可植入头骨中的脑机接口和无线充电设备。这个新设备就像个大脑里的Fitbit,可以用手机里的APP控制。



依靠线程(Threads)、机器(Robotics)、芯片(Chips)、算法(Algorithms)四个方面,利用手术机器人、N1传感器和柔性电极三大工具,以侵入式脑机接口方式建立脑-机系统。


自动植入设备手术时,把一个硬币大小的头骨弄出来把接口放进去,用“超级胶水”一粘就可以到处走了,将主要解决失明、瘫痪和听力等疾病。今年2月,马斯克又宣布Neuralink已成功在一只猴子的大脑中植入脑机接口装置,现在,这只猴子已经可以用大脑玩电子游戏。


风险与挑战


假设你决定像马斯克一样,向云端上传自己的思想意识,那么从哲学的层面来讲,模拟的你和物理世界中真实存在的你之间是什么关系?你的思想意识被上传了,你的人生轨迹就有了两条分支,每条轨迹都确信这是真实的你。


由于人的生老病死在所难免,真实的你肉身消亡,云端的你却可以无限期地生存,那么此时,你还是你吗?



2021年是元宇宙元年,脑机接口技术作为元宇宙的重要基础,这两年也迅猛发展,但在这种认知“狂欢”的背景下,重新审视其给人类社会带来的风险与挑战,就显得尤为必要。


首先,脑机接口可能让你的意识暴露在外在的机器之下,甚至在人类清醒的情况下,通过一些手段有意或无意的去改变人们的行为。就像《阿丽塔》那个电影里面一样,Nova强行在Zalem里面的人装了芯片,进而控制他们的行为。


甚至在某些情况中,也会存在无法界定无意识还是有意识行为。比如销售员没有使用销售策略,而让顾客在不知情的情况下佩戴一个可以激发顾客购买欲望的设备,从而买下产品,这种行为是否违背了其自由意志,仍需要进一步探讨。


其次是大脑增强风险。脑机接口通过“自我再布线”对经常使用的通路进行强化,对不常使用的通路进行弱化,从而达到优化大脑的目的。但是大脑增强技术由于价格、技术控制、市场管理等原因只能被少数人使用,而资源雄厚的人就成为大脑增强技术的最大受益者。


就像打游戏氪金一样,只要我有钱,就可以买更高级别的装备,甚至作为游戏开发者,可以决定谁能买谁不能买。



三是伦理困境。脑机接口技术发展的过程中会产生很多伦理问题,诸如归责溯源、伦理选择、隐私泄露以及军事滥用等方面都会带来很多伦理挑战。


以界定责任为例,一个配有脑机接口设备的驾驶员在驾驶汽车行驶的过程中,如果因驾驶员睡觉而发生事故,那么如何判定驾驶员是受自身支配还是受设备支配。伦理选择上,也会出现差异化的价值取向风险。比如在汽车即将撞到行人时,因为脑机识别他是A类人,我就躲开,他是B类人,我就一脚油门轰上去,明显就不公平。


其他还有技术政策方面的,诸如怎样降低脑机接口高昂的成本和售价,人体会对插入的电极产生什么样的免疫反应,临床试验能否招募到足够多的志愿者等等。


各国为何趋之若鹜


虽然脑机接口技术仍处于发展阶段,但也是机会与风险并存,谁能在这一时期取得突破性进展,谁就能在新一轮科技浪潮中占得先机。


因此各国政府高度重视,纷纷提前布局:美国——尖端创新神经技术脑研究计划(2013年);欧盟——人类大脑计划(2013年);日本——大脑研究计划(2014年);韩国——大脑科学发展战略(2016年);澳大利亚——脑计划(2016年);中国——科技创新2030-脑科学与类脑研究(2018年)


根据智研咨询的报告,2019年,全球脑机接口市场规模达12亿美元,预计到2027年市场规模达36亿美元,年复合增长率约为14.7%。据臻泰智能介绍,尽管我国脑机接口纯设备的市场规模不足百亿人民币,但在使用场景中与具体产业的结合具有明显的放大效应,未来可能达到千亿规模。不过受到技术、伦理和安全等因素的制约,脑机接口市场仍以非侵入式脑机接口为主,其占比达86%。



目前,脑机接口主要应用于生理评估与调节治疗方面,这也是短期变现最为确定的赛道。其在医疗领域的市场规模占比达62%,以教育、保健和医疗康复为核心应用场景,比如注意力集中度监测、睡眠状态监测、压力水平检测。保险医疗方面,涉及脑部健康评估及胸病早衰、抑郁症调控、运动恢复训练等。


未来想象空间最大的是高级人机交互方面。主要以脑电向计算机等设备传输相关指令完成控制,无需传统的神经肌肉通路。应用场景涉及娱乐,如互动型VR、淘宝意念购;残障辅助方面如机械臂机器人,底层操作系统物联网等。


而在科研层面,因为脑机接口能够更加直观的探测和分析大脑信号及其工作机制,在推进脑科学及其借鉴研究方面,科研意义重大,商业化落地后还能间接创收。


可以进一步完善脑疾病原理、成瘾机制等脑部相关研究,实现解析单个神经元工作原理,提升脑部疾病预防治疗效果的终极目标,同时借鉴脑部结构等相关研究成果,推动类脑芯片,深度神经网络等相关研究。



除此之外,军事领域也是脑机接口产业未来发展的重要方向,美国国防高级研究计划局(DARPA)、空军研究实验室等都曾大力资助相关研发。在军事中,脑机接口会覆盖作战、指挥、后勤保障、训练等几乎所有方面。2018年9月,DARPA脑机接口项目负责人宣称:“借助脑机接口技术和辅助决策系统,战斗机飞行员已能同时操控3架不同类型的飞机。”


据连线Insight的报道统计,截至2021年4月,全球脑科学创业企业融资数量整体稳定上升:2020 年的融资数量较2016年上升了35%左右,2020年融资总额达到5年来的峰值,超过50亿美元。美国脑科学创业企业融资数量为883笔,涉及金额超110亿美元。



2019年以来,国内脑机接口的融资也不断增多,背后不乏红杉资本、IGD、联想创投这样的头部投资机构。但截至目前,我国甚至没有专门的脑机接口产品审批程序,在具体的产品形态上,也没有做出相应的划分。


脑机接口所产生的大部分产品,如神经治疗、智能义肢等,或是尚在临床试验,或是仅仅应用小部分群体。


所以说,我们要走的路还长着呢。


虽然马斯克的这次实践仍然没有完全实现长生不老这种美好的愿景,但科学技术作为启蒙人类的第一力量,毫无疑问是伟大的。当前不论是脑机接口还是基因编辑等技术,都在尝试解读生命、甚至改写生命,当潘多拉魔盒开启,我们唯一能做的可能只有谨慎期待而已。


参考资料:

[1]吉姜蒲.脑机接口合规困境:元宇宙的技术探索和伦理规制[J].湖南行政学院学报,2022

[2]叶斌,刘畅.脑机接口的延展认知解释争议与表征机制[J].自然辩证法通讯,2022,44

[3]马玄. 面向脑机接口的神经信号解析与肢体运动控制机制研究[D].华中科技大学,2017.

[4]《脑机接口带我们走向“人机合一”》探臻科技评论

[5]《2021年中国脑机接口行业发展前景分析》智研咨询

[6]《动脉橙-全球医疗+脑机接口价值趋势报告2022年》

[7]《将大脑意识上传云端,实现思维永生,你愿意吗?》学术头条


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