科幻電影中的賽博格技術(shù)不斷刷新著我們對“半機(jī)械人”的認(rèn)知，從上世紀(jì)七八十年代的《攻殼機(jī)動隊》、《銀翼殺手》到后來的《阿凡達(dá)》、《明日邊緣》等，各種超越思維的想象，讓人機(jī)聯(lián)動成為了可能。而在現(xiàn)代，面對人工智能的來勢洶洶，很多人開始擔(dān)心未來世界會不會變成由機(jī)器人主宰。
“鋼鐵俠”馬斯克就是其中之一，他曾表示：“未來人類需要與機(jī)器合體成賽博格，才能避免被人工智能淘汰”。為此，這位成功的企業(yè)家召集了數(shù)位在神經(jīng)科學(xué)、工程學(xué)等領(lǐng)域各有所長的科學(xué)家，成立了Neuralink，試圖通過腦機(jī)接口技術(shù)來避免人工智能的威脅。
小型快遞分揀機(jī)器人與馬斯克創(chuàng)辦的其它公司一樣，Neuralink擁有瘋狂基因——希望在短期內(nèi)完成看似不可能的目標(biāo)。當(dāng)然，其員工也有著相同的想法。
比如，Neuralink有一位聯(lián)合創(chuàng)始人MaxHodak。人如其名，他的想法也是非常“瘋狂馬克斯”。在他的個人網(wǎng)頁上寫著：我相信我們這一代的基本目標(biāo)之一是理解意識的物理學(xué)，并學(xué)會用它來設(shè)計。我熱切地期待著一個比特多于原子的世界。
分揀機(jī)器人怎么設(shè)置根據(jù)LinkedIn我們了解到，Max本科四年在杜克大學(xué)MiguelNicolelis教授的實(shí)驗室擔(dān)任助理研究員，參與了恒河猴的腦機(jī)接口的研究。MiguelNicolelis教授是誰？用一句話來說，他是腦機(jī)接口的先驅(qū)人物，其研究對計算機(jī)科學(xué)、人工智能和生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究帶來了深遠(yuǎn)的影響。
夢起世界杯，“圓夢”世界杯
1970年6月21日，這一天，意大利和巴西正在爭奪世界杯最后的冠軍。9歲的MiguelNicolelis坐在電視機(jī)前看著這一切。比賽結(jié)束，巴西奪冠，眾人歡呼。Miguel只是繼續(xù)安靜地坐著，腦海里卻在不斷重播進(jìn)最后一球時候的情景：球場上，八名運(yùn)動員幾乎沒有說話，也沒有眼神交流，但他們就好像是一個共同體的延伸，可以感受到彼此的想法，并展開行動。這對當(dāng)時的Miguel來說有些深奧，但和許多其他孩子一樣，他也希望有朝一日自己能成為世界杯賽場上的戰(zhàn)士。2014年，Miguel以“另類”的方式實(shí)現(xiàn)了自己的愿望：他為一位癱瘓少年做了一套“機(jī)械戰(zhàn)甲”，讓少年用大腦控制機(jī)械外肢，成功為巴西世界杯完成了開球。雖然不是真的踢世界杯，但作為神經(jīng)科學(xué)家，他成為了一位為全球數(shù)以億計行動困難的人帶來希望的英雄。
Miguel發(fā)明的仿生外骨骼是由患者大腦控制的，受到了1970年世界杯巴西奪冠隊的啟發(fā)，即該外骨骼是人身體的延伸。換句話說，對癱瘓的人來說，他的大腦本質(zhì)上會將外骨骼視為身體上的一條腿。這并不是什么“神論”。多年以來，MiguelNicolelis在神經(jīng)可塑性領(lǐng)域的研究表明，大腦能夠重塑自己，以適應(yīng)外部環(huán)境的變化，并且融入新的元素。從醫(yī)學(xué)到腦機(jī)接口在他杜克大學(xué)的實(shí)驗室里，桌上放滿了仿生外骨骼的草圖，此外，還有一張一個男人抱著猴子的照片。“這是JonKaas。”Miguel說，“他是過去50年間，美國最偉大的科學(xué)家之一”。
也正是Jon在神經(jīng)可塑性上的研究，為Miguel取得的成就奠定了基礎(chǔ)。“神經(jīng)可塑性是我們一切工作的基礎(chǔ)。Kaas是我們的英雄。”Kaas進(jìn)行可塑性早期研究的時候，Miguel正就讀于圣保羅大學(xué)的醫(yī)學(xué)專業(yè)。雖然從中學(xué)開始就打算當(dāng)一名神經(jīng)外科醫(yī)生，但在即將完成目標(biāo)的時候，他的興趣點(diǎn)轉(zhuǎn)向了是否可以創(chuàng)建大腦的3D地圖。在導(dǎo)師的建議下，Miguel前往美國哈內(nèi)曼大學(xué)，師從JohnChapin進(jìn)行博士后工作，專注于可同時讀取多個神經(jīng)元的傳感器的研究。
分揀機(jī)器人技術(shù)參數(shù)在接下來的五年里，他們成功開發(fā)了一款頭發(fā)絲粗細(xì)的傳感器，將其植入大腦后，可同時閱讀數(shù)十個神經(jīng)元。1994年，Miguel成為了杜克大學(xué)助理教授，自此開始了一系列的動物實(shí)驗，并不斷取得成績。讓“意念”控制機(jī)械臂成為可能1999年，Miguel創(chuàng)造出了第一臺腦機(jī)接口裝置（brain-machineinterface，BMI），這是一種可以讓人類大腦控制機(jī)器運(yùn)動的設(shè)備。BMI可以從神經(jīng)元中讀取信號，并將其轉(zhuǎn)換為機(jī)器指令，這個過程就好比人類大腦將信號先發(fā)送到脊髓，然后再到肌肉的方式。2000年，其團(tuán)隊成功證明貓頭鷹可以同時控制放置于不同地方的兩個機(jī)械臂；一只成年的恒河猴可以通過腦機(jī)接口去控制視頻游戲操縱桿；另一只猴子還可以通過自己的“意念”控制電腦光標(biāo)的移動。2001年，這項技術(shù)被列入《麻省理工科技評論》“全球十大突破性技術(shù)”（10BreakthroughTechnologies）。
顏色分揀機(jī)器人教程2004年，腦機(jī)接口首次在人體中進(jìn)行測試，參與的人包括11名將進(jìn)行神腦刺激手術(shù)的帕金森患者，Miguel的團(tuán)隊則獲得了在手術(shù)過程中向其腦內(nèi)植入傳感器的許可。通過讓患者玩視頻游戲，然后鏈接腦機(jī)接口，帕金森患者們學(xué)會了用自己的大腦控制游戲。2008年，是Miguel團(tuán)隊最著名的一個實(shí)驗。他們在一只名為Idoya的成年雌性恒河猴大腦中植入了一次可以讀取250-300個神經(jīng)元信號的電極。當(dāng)Idoya在杜克大學(xué)實(shí)驗室的跑步機(jī)上跑步時，放置于日本的人性機(jī)器人開始接收信號，不久之后也開始進(jìn)行運(yùn)動。Idoya可以在跑步機(jī)的屏幕上觀看機(jī)器人運(yùn)動。
自動化分揀機(jī)器人多少錢一臺令人驚訝的是，機(jī)器人從Idoya大腦接收命令的速度要比Idoya的腿還快，同時，當(dāng)Idoya的雙腿停止運(yùn)動，但大腦還在思考走路的時候，機(jī)器人也還一直保持行走的狀態(tài)。2011年，Miguel出版書籍BeyondBoundaries，并推出了“重拾行走計劃”（WalkAgainProject）。2013年，“重拾行走計劃”獲得了巴西政府的資金支持。同年，Miguel和巴西科學(xué)家首次實(shí)現(xiàn)了兩只老鼠之間的腦機(jī)接口交流。2014年，Miguel成功讓一位高位截癱的男孩用自己的大腦控制機(jī)械外骨骼為巴西世界杯完成了開球。2016年，“重拾行走計劃”的研究成果首次發(fā)表在《自然》旗下的《科學(xué)報告上》。
所有這些看起來不可思議的舉動，都成為了現(xiàn)實(shí)。那么，現(xiàn)在腦機(jī)接口技術(shù)究竟發(fā)展到了什么階段？未來又將如何造福全世界數(shù)以億計的行動困難的人？腦機(jī)接口技術(shù)先驅(qū)MiguelNicolelis教授以線上方式，在EmTechChina2020的現(xiàn)場，為我們帶來答案。
原文標(biāo)題：從醫(yī)學(xué)到腦機(jī)接口，他用實(shí)踐證明“意念”控制機(jī)器人的可能
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