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AI芯天下丨趋势丨潘多拉魔盒已开,脑机接口可能让人类变得更强

2020-06-28 14:14
Ai芯天下
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前言:

随着科技发展以及医疗需求的增加,脑机接口成为极具潜力的新兴科技领域。随着脑机接口技术的不断突破,意念控制与大脑读写将在不久的将来成为平常,对于残疾人群体而言,意念控制技术的假肢出现,将让这个世界更美好。

建立直接通路的意义重大

脑机接口(Brain-computerInterface):通过传感器提取头皮上、大脑皮层上电场或磁场等信号、参数,进而进行数据提取、分类和分析,最终控制体外设备对人体周边环境进行增强或改善的人机交互装置。

脑机接口的重要性在于,其可在人或动物脑(或者脑细胞的培养物)与外部设备间建立起直接通路。

一方面,脑机设备可以将大脑信号转化为机器可识别的信号,实现对机器的有效控制;另一方面也可以接收来自机器的反馈,从外部实现对大脑的干预。

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这与脑科学的进步密切相关

大脑属于中枢神经系统,其包含了大约870亿个神经元,大脑时时刻刻接受来自视神经、听觉神经以及周围神经系统传送过来的信号。

大脑将这些信号进行解析,并产生感觉,进而对外在环境做出反应形成运动信号,运动信号再通过脊髓传达到周围神经系统,进而控制肌肉控制人的身体,做出复杂/高级运动行为。

当脑神经开始处理信息时,就会产生相应的电磁信号。当神经元传达信号时,神经元内外的带电离子流动形成电流,电流到达突触后激发化学反应继续传递信号给下一个神经元。

当一定数量的神经元像集成电路一样一起工作时,就可以产生能被宏观的电极所探测到的电磁信号。而电磁型号的变化,则反映出当前皮层区域的活跃程度。

这些信号经过放大,编译变成了包含信息的信号。这样研究人员就可以进行数据分析,用算法推测出大脑想表达的东西。

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脑机接口具有五步金字塔功能

①修复残障生理功能:脑机接口技术能够将残障人士的心理意念转化为行为,通过心念操作智能机器,机器代替人的功能,实现残障功能修复。

②让人类永远年轻充沛:脑机接口技术将改善大脑的运营,让人总是处于精神和精力充沛的状态,就像刚刚睡醒了一样,做事能力和效率都是最好的状态;像脑电图机器接口能够改善提升学习能力2-3倍。

③增强人类知识学习能力和科技创造能力:脑机知识强化,可以快速将海量知识强化输入给人脑芯片,芯片对人脑进行知识训练,使人类达到快速学习的理想模式;可以通过脑机接口技术,将人的意识、知识和文化等反向输入给计算机,通过计算机进行复制和升级,实现人的意识永生存在。

④无语言沟通:脑机接口实现了人与人、人与机器、人与宇宙一切意识存在的直接沟通,不需要经过语言这种模糊性、概念性的媒介帮助。

⑤控制和管理AI新物种:脑机接口技术使人类具有了同一切AI智能物种打交道的意识交流工具,人类可以同AI新物种交流沟通,共同探索和平相处的方式方法,不至于产生严重的后果。

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Neuralink映射马斯克的规划

埃隆·马斯克旗下脑机接口初创公司Neuralink研究已取得很大进展,其非侵入性设备有望今年就在人体身上进行测试,其称“脑机接口为恢复感觉和运动功能以及治疗神经疾病提供了希望”。

马斯克的终极目标是将人脑下载到电脑中,实现脑机融合,开启“超人认知”的全新时代。

该公司的科学家已经开发出了3000条在柔性线上的电极,这些柔性线直径3在4-6μm,使用激光在人的头骨上钻孔,以将柔性电极引入大脑。目前电极可以植入老鼠的大脑中。

Neuralink或在一年内完成人类大脑植入,原则上可以修复任何大脑问题,包括提升视力、恢复肢体功能、治疗老年痴呆症等。

Neuralink创建了“一种神经外科手术机器人”,该机器人能够以每分钟192个电极的速度将其自定义线程植入大脑,并开发了一种低功耗芯片来实时处理信号。

8个月过去了,马斯克再次出现在大众的眼前,宣布了更多的细节,该芯片有可能被用于恢复视力、听力和肢体运动,此外还可以治疗精神疾病,未来该设备将直接植入颅骨,通过电极线与大脑的某些区域进行对接。

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各维度市场规模均可观

据联合市场研究公司(AlliedMarketResearch)的数据显示,2020年BCI市场规模或将达到14.6亿美元;

《报告与数据》(ReportandData)杂志则预测,到2026年,全球BCI市场规模有望达到26.7亿美元,复合年增长率为11.1%。

2019年,医疗终端占BCI市场最大份额,达到37.8%,其中又以北美地区份额最大,约占42.3%。有专家预计,未来BCI需求将大幅提升。

麦肯锡研究显示,在接下来的10到20年中,脑机接口产业在全球范围内每年直接产生的经济规模可达700—2000亿美元。

如果从脑机接口可影响到的应用领域来看,不论是医疗、教育还是消费,都将带来远超于十几亿美金的巨额市场空间,未来,BCI可在物联网、电子游戏等多方面的应用落地,这一市场前景非常广阔。

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还应审慎面对未来

①除了感觉和运动,脑的其他功能由机器来取代会面临很多困难与挑战。感觉和运动都属于脑的一般功能,定位明确,神经回路相对简单,电极只要插入感觉皮层或运动皮层就可以输入和输出指令。

②诸如睡眠、学习、记忆、语言、注意、思维、推理、联想、决策等都属于脑的高级功能,需要很多核团之间传递信号来完成。但脑的高级功能牵涉的神经元数量庞大、定位分散,相关的神经回路到目前为止都没有研究清楚。

③在可预见的未来,脑机接口不可能真的做到传输思维,只有脑科学领域取得突破性进展,超越了现有的理论体系,传输思维才有可能成为现实。

④需要一个在大脑和计算机之间进行双向数据交换的工作协议。到目前为止,只能从运动神经得到最简单的命令,将计算机信息通过神经接口直接输入到大脑仍在研究中。

结尾:

人工智能的发展会给人类大脑的发展插上翅膀,在这一发展过程中也要密切关注其可能产生的风险并加以控制。但当我们进入一个全新的数字时代时,人类的弱点和局限性就开始被放大了。

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