科幻作家江波对谈脑机接口专家李远宁:从科幻到现实,脑机接口如何连接AI与人类智慧?

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BCI+Al 或许是大语言模型突破想象极限的方式。

图片来源@视觉中国

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文 | 追问NextQuestion

“《黑客帝国》在某种意义上描绘了脑机接口的终极目标:向大脑输入一个完整的虚拟外部环境并与之双向交互。”上海科技大学生物医学工程学院常任轨助理教授、计算认知与转化神经科学实验室主任李远宁说道。

近日,由天桥脑科学研究院(中国)主办的“从科幻到现实——人类智能如何与人工智能融合?”主题活动在上海图书馆东馆举行。

活动上,李远宁与知名科幻作家,银河奖、全球华语星云奖金奖得主江波展开了跨越科幻与科学的对谈,将脑机接口(Brain Computer Interface,BCI)这项从小说走向现实、不断引爆学界和产业界热点的技术进行了生动演绎,探索脑机接口与AI融合的无限可能,并客观阐释了从令人遐想的突破性个例到广泛应用的距离。

脑科学是人类所知甚少的“自然科学最后一块疆域”,也是科幻作品经久不衰的灵感来源。今年以来,天桥脑科学研究院(中国)发力AI for Brain Science,鼓励AI和脑科学这两个“黑匣子”互相启发、互相破译。

一方面,研究院已组织了六场AI for Brain Science学术会议,促进AI科学家、神经科学家、临床医生、产业界专家和高校年轻学生学者同台共话,分享AI for Brain Science相关基础研究和健康应用,系列会议大众总观看52万人次,参会领域专家800余人;另一方面,研究院也积极组织“AI问脑”系列科普会议,邀请AI科学家、脑科学家展开跨界对谈,激发公众对AI for Brain Science的兴趣和探索。

从《真名实姓》到《黑客帝国》,脑机接口的现实版本和终极幻想

脑机接口技术是科幻小说中的“常客”。作为中国科幻“更新代”作家,江波在其代表作之一《机器之门》中,就构建了一种叫“脑库”的装置,将几千个最聪明人类的大脑神经网络“并联”,形成一个决策机构,宛如一种“超级生物”。

“关于脑机接口,比《神经漫游者》更早、更具开创的作品是弗诺·文奇的《真名实姓》,”江波介绍道,“里面对脑机接口的想象是将电极贴在头皮上,其实非常接近现在的形态了。”

相比之下,江波和李远宁都认为,广为人知的《黑客帝国》接近脑机接口的“完全体”。

那么,脑机接口从科学上到底如何定义?李远宁介绍道,在广义上,一切通过外部电子设备与大脑活动进行信号交互的设备都可以称作脑机接口,“比如,人工耳蜗可能是目前应用最成功的脑机接口。它接受外界刺激,直接与中枢神经系统相连,可以向大脑传递信号”。

狭义上的脑机接口偏向于“读心术”,通常用电极、磁共振、红外、超声等形式读取大脑信号,对神经信号进行处理和分析,最后用于控制机械手臂、显示屏、喇叭等外部设备,输出运动、语音等信息。

2014年,瘫痪少年借助脑控外骨骼为巴西世界杯开球,表明人类在运动控制类脑机接口上相对成熟,已经取得了类似《环太平洋》机甲的技术原型。不过,从特殊个例走向广泛应用,脑机接口仍进展缓慢。

从个性化定制到广泛应用,脑机接口的理论和技术瓶颈

“大部分BCI还是临床用途,例如帮助脑卒中、渐冻症造成的瘫痪病人恢复特定功能。这套系统其实原理上已经相对成熟,但需要个性化的定制系统,不能直接迁移推广。因此,脑机接口经济成本十分高昂,全世界范围内可能只有几十个人享受过。”跟随科幻作品遐想一番后,李远宁将观众拉回冷静的现实。

要让脑机接口实现更广泛的应用,人类尚需要攻克从理论到技术的全方位问题。“我们对大脑的认知还停留在很原始的阶段,拿物理学打比方,如果牛顿是个里程碑,让物理学家能用一个方程推演整个事件,那我们脑科学还停留在哥白尼和伽利略的阶段。这是最根本的一个瓶颈。”他说道。

此外,技术上也存在诸多挑战。“虽然说我们没必要去记录大脑860亿个神经元的信号,但现在只能记录100到1000个神经元肯定是远远不够的。另一方面,即使获得了数量足够多、质量足够好的神经信号,现在我们理论等算法以及最先进的计算硬件也无法实时在线地处理几百万级别神经元的相互作用,(这就)需要我们的计算理论以及集成电路技术取得新的突破。这些挑战都是一环扣一环的。”

目前,李远宁带领的研究团队专注于一种复杂运动的脑机接口,即语言。具体而言,他希望搞清楚大脑在语言的听和说的过程中,是怎么将抽象的语义和概念分解成一个字、一句话,再把大脑想说出的话转化为实际的发声行为,哪些神经元和环路在这个过程中参与放电。

李远宁团队最近已经实现把人类意念想说的话以脑机接口的方式破译并重新合成。下一步,他希望与一些芯片、计算建模领域的专家合作,共同完成这个交叉型学科的难题,造福特定的障碍群体。

BCI+AI,模糊人机界限

不断照进现实的脑机接口,遭遇大语言模型,两种颠覆性的人机交互技术又将擦出怎样的火花?

李远宁介绍道,在关于语言脑机接口的研究过程中,科学家们已经会把障碍人士的脑电信号通过脑机接口还原出语言信号并接入大语言模型实现最终的输出,正如打字的时候自动修正,在某种程度上已经通过脑机接口的方式实现了人类+AI的融合。

江波认为,目前大语言模型的输出是基于之前的输入训练,如果它之后不再和真实世界互动,那语料库中所有的排列组合就是它“想象力”的极限。AI通过传感器获得新的积累,不断从环境收集资料,这或许会成为脑机接口+AI的未来新形态。

尽管科幻的想象永远领先于现实的技术,但江波总结道,随着越来越多的脑机设备进入大家生活,科幻作品的相关表达也会越来越多。“脑机接口模糊了人机的界限,它带给我们一个越来越迫切的新命题:通过脑机接口构建的超人和常人如何共存在同一个社会?脑机接口现实技术的发展给了我们一个强烈的信号,我们需要开始思考这个问题了。”

活动最后,当主持人问起两位嘉宾是否愿意给自己装上脑机接口,李远宁坦言,目前脑机接口技术离应用到健康人身上还十分遥远。江波则展望道,这取决于相关技术能否让用户随时脱离虚拟世界,回归现实世界。“我们现在玩手机是这个状态,不想玩就可以随时关掉。如果脑机接口可以在这个边界上,还原我生物本体的完整性,我还是愿意的。”

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