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电脑|让人脑连接电脑，有些问题应未雨绸缪

_原题为 让人脑连接电脑 ， 有些问题应未雨绸缪
脑机接口正从科幻走向现实
让人脑连接电脑 ， 有些问题应未雨绸缪
像人类一样思考一直是人工智能不断追寻的目标 。 目前 ， 尽管人工智能的应用场景不断拓展 ， 但其与人类思维还存在着明显的差距 ， 对于人脑的认知始终影响着人工智能的发展 ， 如何了解和模拟人脑已成为迫切需求 。 本期两篇文章所涉及的研究——脑机接口和类脑计算机为我们带来了这方面的前沿信息 。
【电脑|让人脑连接电脑，有些问题应未雨绸缪】——编者
打开人类的头颅 ， 植入电子芯片 ， 读取脑电波 ， 获取海量知识 ， 这种科幻电影中的桥段正在逼近现实 。 8月29日 ， 知名电动汽车公司特斯拉的创始人埃隆·马斯克旗下的脑机接口初创公司Neuralink ， 演示了最新一代侵入式脑机接口设备（Brain-Computer Interface ， BCI） ， 并展示了大脑被植入了该脑机接口的三只小猪 。
马斯克发展脑机接口的初衷是希望用机器来提高人脑智力 ， 从而与人工智能机器人抗衡 。 装进大脑的智能设备 ， 似乎跟智能穿戴设备没什么区别 ， 只是它可以清晰读取大脑的信号 。 有人说 ， 这就像是一个“潘多拉魔盒” ， 一旦打开 ， 其潜力几乎是无限的 ， 人类的发展也会迎来重大的改变 。
天津脑科学中心主任助理、天津大学神经工程团队许敏鹏副教授表示 ， 这次发布的脑机接口设备 ， 主要的突破是对采集电极阵列进行了高度集成 ， 并将数据由有线改为无线传输 ， 支持无线感应充电 ， 有助于脑机接口设备的微型化、便携化发展 。 不过 ， BCI技术距离大规模商业化应用还有一定距离 ， 此外 ， 其对人体健康的影响以及数据安全等问题也不容忽视 。
高度集成采集电极阵列 ， 设备微型化
据报道 ， Neuralink演示的这款BCI比硬币还小 。 通过全自动化设备可在30分钟内完成大脑植入手术 ， 无需全身麻醉 ， 当天就能出院 ， 而且手术是可逆的 。 BCI可实现神经信息的上传、储存、下载甚至修改 ， 把意念转化为可被计算机识别的数据信号 。
“从近几次的发布会来看 ，Neuralink团队目前的工作集中在脑电信号的采集方式上 。 ”许敏鹏认为 ， 对于这次发布的BCI设备 ， 主要突破是对采集电极阵列进行了高度集成 ， 即将1024个通道集成排布到只有硬币大小的“贴片”上 。 除此之外 ， Neuralink也将数据由有线改为无线传输 ， 并支持无线感应充电 ， 这对BCI设备的微型化 ， 便携化发展有一定的促进作用 。
“设备的微型化、便携化一直是数字革命的一大发展方向 。 ”许敏鹏举例说 ， 以最熟悉的电脑和手机为例 ， 1946年世界第一台计算机诞生时占地170平方米 ， 重达30吨 ， 但随着工程技术的发展 ， 我们现在的笔记本可以轻至1千克 ， 且运算速度远高于第一台计算机 ， 这也才有了我们在车站、高铁上的移动办公；手机也从最初的“大哥大”发展为极其轻便的智能手机 ， 甚至在一定程度上可以代替电脑 ， 为我们的生活带来了极大的便利 。
BCI从第一次提出至今 ， 设备在性能、体积、重量上也有了非常大的改进 ， 这种微型化的发展为智能穿戴BCI提供了重要的技术支撑 。 “也许在未来BCI设备就像智能手环一样方便 ， 我们只需想一想 ， 它就能识别我们的想法 ， 完成一系列的操作 。 ”许敏鹏说 。
目前天津大学团队也在集中攻关BCI设备 ， 期待未来3—5年内可以提供大规模商用的解决方案 。
伦理上存在争议 ， 保护信息安全是关键
对BCI技术的应用 ， 一直有反对意见 。 如360创始人周鸿祎就认为 ， 人类可以允许BCI技术在临床医学上用来治疗和帮助一些残障人士、精神疾病患者等 ， 但应该严格限制BCI技术的使用范围 。 因为当每个人都变成“数字人”以后 ， 数据保护将面临巨大挑战 。
对此 ， 许敏鹏表示 ， 现有BCI的信号采集技术 ， 读取的还是用户在特定时间内执行特定任务时的脑电波 ， 即需要用户接受和遵循相应的交互协议 ， 如根据协议要求 ， 执行想象自己左手握拳的任务 ， 否则所采集到的是交互协议外的意念信息 ， 这种自由意图信息目前是无法解码的 ， 因此尚不存在利用BCI窃取协议外个人隐私信息的问题 。
“不过 ， 科学和工程的发展常常带来重要的伦理问题 。 ”许敏鹏说 ， 一方面 ， BCI相关的神经技术风险是未知的、不可控的 ， 例如脑深部电刺激、侵入性微电极阵列等 ， 它们可能会引起不可预料的大脑重塑、组织反应或感染的风险等 ， 这方面目前尚未有系统和全面的研究 。
另一方面 ， BCI采集的信息中含有用户的个体信息 ， 这会涉及到隐私安全问题 。 因此要求研究人员在设计上把风险减至最低程度 ， 以避免出现信息泄露、黑客攻击等问题 。 同时建立健全相应的体制和监管政策 ， 使一切信息采集活动都有迹可循 ， 切实保护用户隐私 。
医疗领域前景广阔 ， 但数字永生还很遥远
目前BCI技术可分为侵入性和非侵入性 ， 侵入性BCI技术需要通过外科手术将信号检测电极植入大脑皮层 。
“马斯克最新发布的‘LINK V0.9’作为侵入性BCI技术 ， 具有较高的信噪比和良好的时间、空间分辨率 。 但难点是研发具有高灵敏度和高稳定性的电极阵列 ， 以记录目标神经元群的信号 ， 同时最小化环境干扰 。 电极材料、结构等的选择与设计 ， 长期记录电极性能的评价 ， 植入点周围微环境的变化等方面也是影响侵入性BCI研究的难题 。 ”许敏鹏认为 ， 长期植入人体的健康安全风险也不容忽视 ， 这或将成为其最大挑战 。


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