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腦機穿越:腦機接口改變人類未來(2021年版) 封面

腦機穿越:腦機接口改變人類未來(2021年版)

[巴西]米格爾·尼科萊利斯

5002人在讀
20.8萬字總字數
¥39.9定價

內容簡介

《腦機穿越》講述了“人機融合”的未來,即“腦機接口時代”的到來!在未來科技的驅動下,科幻大片的場景已逐漸走入現實。人類通過思維控制人造工具,如今聽起來無法想象的事情,在未來會成爲常態。從海洋深處到超新星禁區,甚至到我們體內細胞間的微小裂縫,人類的觸及範圍將追上我們探索未知領域的野心。《腦機穿越》也是“腦機接口”的簡要發展史。作者尼科萊利從腦機接口對傳統神經科學的顛覆,到早期的“信息輸出”,即機器如何讀取大腦信息;再到現在科學家苦心鑽研的“信息輸入”問題,即反饋信號如何作用於大腦……爲我們描繪了一幅人類未來新圖景!在未來,隨着腦機接口技術的不斷完善,很多漸凍人患者、嚴重癱瘓患者也將從中受益。腦機接口有望讓這些病患重新恢復功能性運動,重新學會行走。同時,腦機接口並不只侷限在醫療康復領域,作者正在進行的“大腦校園”項目將是多學科合作的典範,它將提升人們的教育、健康及生活標準。甚至,我們能進入祖先的記憶庫,下載他的思想,通過他私密的感情和生動的記憶,創造一次你們原本永遠都不可能經歷的邂逅……對於腦機接口將爲人類帶來怎樣的未來生活,這些僅是窺豹一斑。

讀者書評

★★★★★

曾幾何時,“腦機接口”給中風、癱瘓、漸凍症患者以康復、重享活力人生的希望。如今科技發展之快,國家正在招募首批腦機接口志願者,一切似乎夢想成真。 然而本書在預示光明前景的同時也以科學公允的態度揭露了技術被濫用的暗黑可能。當“洗腦”不在是比喻而是實操,意識不僅被影響而是被操控,人們密切關注的主題不再是保護隱私問題,而是意識主體性: 人 vs 可被操控的腦機。 這份讀書筆記爲你梳理了《腦機穿越》的核心思想、主要內容和重要啓示。 書籍基本信息 · 書名:《腦機穿越:腦機接口改變人類未來》 · 著者:米格爾·尼科萊利斯(Miguel A. Nicolelis) · 核心主題:作爲腦機接口領域的先驅,作者闡述了該技術如何從幫助殘障人士,最終演變爲重塑人類交流、學習和存在方式的革命性力量。 核心思想:顛覆你對大腦的認知 尼科萊利斯的核心思想可以概括爲幾個顛覆性的觀點: · 大腦是“羣體操作”:思維和行爲並非由單個神經元決定,而是源於數百萬神經元組成的網絡,產生的集體電生理脈衝。腦機接口的任務,正是解碼這些“羣體噪聲”。 · 大腦是可塑的“入侵者”:大腦擁有極強的可塑性,能迅速將任何工具(無論是假肢還是機器)通過感官反饋,同化爲身體的一部分。從這個角度看,我們一直都在玩“腦機接口遊戲”,比如駕車時,車就是我們身體的延伸。 · 思維可以“出走”:一旦大腦信號被數字化,思想就可以脫離物理軀體的限制。通過腦機接口,你的意念不僅能控制本地設備,還能通過網絡傳遞到地球另一端,甚至直接連接另一個大腦,實現“腦腦交流”。 · 人類將成“多面手”:未來,我們將不再受限於單一的物理形態。你可以利用多個腦機接口,同時控制或體驗多種設備,將人類的智慧和創造力提升到新高度。 主要內容與關鍵概念 第一部分:從理論到現實 · 埃瓦茨的猴子實驗:上世紀六七十年代,科學家埃瓦茨訓練猴子拉動槓桿換取果汁,並記錄其單個神經元的活動,首次證明大腦運動皮層的神經元活動與特定動作有對應關係。 · 作者的關鍵突破:尼科萊利斯認爲只研究單個神經元不夠,必須同時記錄數百、數千個神經元的活動。他發明了能同時記錄多個神經元活動的“多電極陣列”,通過解碼神經元羣體的“交響樂”,不僅能預測一個動作,還能預測多個連續動作的意圖。 第二部分:腦機接口的演進 · 第一階段:意念控制機器:著名的“猴子思想控制”實驗(2003年)中,猴子通過意念控制機械臂移動光標,獲得果汁獎勵。實驗關鍵一步是,當猴子手臂被固定,它很快意識到僅靠“想象”就能控制光標。核心機制:視覺反饋(光標移動)在大腦中創造了一個閉環,大腦將光標視爲自己身體的延伸。 · 第二階段:雙向觸覺反饋:早期的單向接口只有大腦向機器發送指令。作者下一步是實現雙向交流,讓機器也能向大腦發送信號,創造觸覺。實驗讓猴子通過機械手觸摸不同紋理的物體,並將觸覺信號通過微電流刺激傳回大腦,猴子成功區分了不同紋理。 · 第三階段:腦腦交流:這是最前沿的領域。在“大鼠腦網”(2013年)實驗中,美國實驗室的“編碼大鼠”通過大腦植入物,將判斷出的信號以電脈衝形式發送給巴西的“解碼大鼠”,後者成功執行了正確動作,證明一個大腦的活動能直接影響另一個大腦的行爲。實驗還實現了三隻大鼠聯網,共同完成一項任務。 第三部分:未來圖景 · 治療神經疾病:最直接的應用是幫助癱瘓、漸凍症等患者,通過外骨骼或神經假體重新獲得行動能力。作者團隊在2014年巴西世界盃開幕式上,就讓一名截癱青年通過意念控制外骨骼開球。 · 提升人類智能:既然大腦可塑,未來我們可以通過植入芯片,直接向大腦輸入知識或技能(如“矩陣式學習”),徹底改變教育方式。 · 創造“大腦網”(Brainnet):多個大腦通過腦機接口直接連接,形成一個“有機計算機”。比如,一羣科學家聯網,其集體智慧可能直接“湧現”出單個人無法達到的洞察力。 · 拓展感知邊界:人類可以直接用大腦感知紅外線、超聲波等新維度,創造出全新的“感官”,極大地豐富我們的體驗。 重要啓示與反思 1. 我們是誰? 本書提供了一個極具解放性的視角:我們不是被困在身體裏的靈魂,而是一個能不斷超越物理邊界、將萬物同化爲自身的動態過程。 身體只是我們的第一個“外骨骼”。 2. 技術的本質是“成爲我們”:好的技術不是冰冷的工具,而是最終通過大腦的可塑性,被融入我們的身體圖式,成爲“我們”的一部分。 3. 人類的未來是“共融”:尼科萊利斯描繪的未來並非賽博朋克式的冰冷,而是充滿了“共情”與“集體智慧”的溫暖。當思想可以直接交流,“理解”將變得前所未有的深刻,人類的合作將進入全新紀元。 侷限與思考 · 技術挑戰:目前,侵入式電極存在排異和損傷風險,而非侵入式信號又不夠清晰。要實現書中描繪的未來,還需要在材料學、無線傳輸等領域取得突破。 · 倫理困境:思維隱私、意念操控、思維黑客攻擊、智能鴻溝等問題,將成爲未來社會必須嚴肅面對的挑戰。 總的來說,《腦機穿越》是一本充滿力量的未來之書,它提醒我們,人類最偉大的邊界,永遠是我們勇於探索的內心世界。

★★★★★

《腦機穿越:腦機接口改變人類未來》核心觀念與詳細思維導圖 一、核心觀念 1. 大腦相對論(全書核心理論) 意識並非來自單一腦區的功能,而是千億神經元集羣通過同步振盪協同湧現的產物,如同一場宏大的神經交響樂。人類認知中的世界,不是客觀世界的直接復刻,而是人腦神經活動與外部現實互動構建的結果——大腦塑造了我們所能感知到的宇宙本質。 2. 身體圖式可延展 大腦具備高度可塑性,不僅能重塑神經連接,還可以將外部工具、機械肢體同化爲自身身體圖式的一部分。工具不再是身外之物,而是大腦認可的“身體延伸”,這是腦機接口能實現的核心生理基礎。 3. 腦機接口的本質:解放大腦,而非控制 腦機接口不是“意念操控外物”的獵奇技術,核心是實現大腦與機器的雙向直接信息交互,最終目標是把大腦從生理身體的物理侷限中解放出來,延展人類的行動、感知邊界,而非用機器取代或控制人類。 4. 雙向交互纔是完整的腦機接口 技術發展分爲兩個階段:單向“信息輸出”(大腦發出指令控制機器)只是初級形態;只有實現雙向閉環——機器將觸覺、本體覺等信號反饋回大腦,纔是真正意義上的腦機融合。 5. 技術的底層倫理:安全優先,道德盟約 作者反對激進的侵入式人體實驗,主張技術發展必須以安全爲前提;腦機接口的未來走向,取決於全人類能否達成共同的道德盟約,而非技術本身的能力邊界。 二、詳細思維導圖 一、理論基石:對傳統神經科學的顛覆 1. 傳統神經科學的侷限 - 還原論思路:將大腦拆解爲獨立腦區,認爲單個腦區對應單一功能 - 無法解釋:數十億神經元的協同如何產生複雜意識、認知與行爲 2. 神經元集羣協同理論 - 意識的本質:大量神經元集羣的同步電活動,整體湧現出意識 - 核心隱喻:大腦像一支交響樂團,沒有單一“指揮家”,各腦區協同演奏 3. 大腦相對論 - 認知的本質:客觀世界 + 大腦神經結構 = 人類感知到的“現實” - 推論:每個人的認知宇宙,都受限於自身大腦的神經構建方式 4. 大腦可塑性與身體圖式 - 神經可塑性:大腦可根據經歷重塑神經連接與功能 - 身體圖式延展:大腦能將工具、機械外骨骼接納爲“自身身體的一部分” 二、腦機接口技術:原理與發展歷程 1. 技術定義與核心原理 - 定義:在大腦與外部設備之間建立直接的雙向信息通路 - 正向通路:採集神經元電信號 → 解碼爲數字指令 → 驅動機器執行動作 - 反向通路:機器採集的感官信號 → 編碼爲神經信號 → 反饋輸入大腦 2. 發展階段里程碑 - 單向輸出階段(大腦→機器) - 動物實驗:猴子“奧羅拉”僅憑意念控制機械臂完成動作 - 人類落地:2014年巴西世界盃,癱瘓少年穿戴機械外骨骼完成開球 - 雙向閉環階段(大腦↔機器) - 核心突破:實現觸覺、本體感覺向大腦的反饋 - 意義:讓機械肢體真正擁有“身體感”,而非單純的遙控工具 3. 兩大技術路徑 - 侵入式:顱內植入電極,信號精度高,存在手術與感染風險 - 非侵入式:頭皮外採集腦電信號,安全性高,精度相對較低;作者更主張醫療場景優先採用非侵入式方案 三、核心應用場景 1. 醫療康復(第一落地領域) - 運動功能修復:幫助癱瘓、漸凍症、截肢患者重新恢復行動能力 - 精神疾病干預:深入理解抑鬱症、帕金森病等發病的神經機制,精準干預 - 感官重建:修復視覺、聽覺等受損感官 2. 教育與認知增強 - “大腦校園”項目:多學科融合,藉助腦機技術提升學習效率 - 認知延展:輔助增強記憶、專注度等認知能力 3. 極端場景拓展 - 深海、太空等極端環境的遠程意念作業 - 突破人類生理極限,拓展感知與行動的邊界 四、未來展望與倫理反思 1. 終極願景 - 腦聯網:大腦之間直接進行信息交互,無需語言作爲中介 - 數字永生:意識與認知的數字化留存,突破生命的生理時限 2. 倫理與社會風險 - 安全紅線:反對激進的侵入式人體實驗,保障受試者權益 - 道德盟約:技術應用需要全球社會達成倫理共識 - 認知鴻溝:技術普及可能帶來的能力不平等 3. 本質定位 - 不是人機對立,而是人機融合 - 不是機器取代人類,而是人類藉助技術突破身體邊界,完成新一輪進化

★★★★★

《腦機穿越》作者米格爾·尼科萊利斯,本書從腦機接口對傳統神經科學的顛覆講起,到早期的“信息輸出”,即機器如何讀取大腦信息;再到現在科學家苦心鑽研的“信息輸入”問題,即反饋信號如何作用於大腦……爲我們描繪了一幅人類未來新圖景。無可否認,在未來,隨着腦機接口技術的不斷完善,很多漸凍人患者、嚴重癱瘓患者也將從中受益。 本書從腦機接口這一新興領域的先驅者的視角,運用清晰的科學解釋、現實的預測以及幽默而熱烈的語言探索了這個迷人領域的方方面面。 引言 美妙的大腦交響樂 對大多數系統神經生理學家來說,其終極追求是破解產生豐富人類行爲的神經生物放電的生理機制,局部論者認爲,大腦的不同功能是由高度專門化、相互區隔的神經系統產生的;分佈論者認爲,人類大腦依賴的不是獨特的專門化,而是依賴於分佈在各個腦區的可進行多任務處理的神經元,從而實現每一個目標。在過去200年間,局部論者和分佈論者都將大腦皮層作爲他們無休止的爭論的主戰場。如今,世界各地神經科學實驗室的研究發現正在推翻局部論者的模型。 腦機接口的技術,在起初是用來檢驗分佈論者觀點的一種方法,後來,研究者無意中發現了將大腦從身體的侷限中解放出來的方法。本書講述了這些實驗故事,並告訴我們這些實驗如何改變了我們對大腦功能的理解。 第一部分 腦機穿越,顛覆傳統神經科學 01從還原論到相對論思維產生背後的神經元活動 大腦無疑是典型的複雜系統。大腦不會注意單個神經元的電活動。 在20世紀的神經科學的主流研究中,還原論的方法是將大腦分解成獨立的腦區(又叫神經核),每個腦區都包含密集的神經元。然後再研究單一神經元以及神經元在神經核內部、神經核之間的連接,並且,每次只非常深入地研究一個神經元。在對大腦經過了100多年的研究後,神經科學研究領域似乎仍缺少一個能夠應對大腦複雜性的實驗範式。 瞭解人類思想最恰當的方法是研究神經元動態的相互作用背後的生理機制。分佈策略存在於日常生活的很多方面,也能在更高的層面上發揮作用。神經元的龐大數量有利於大腦進行分佈編碼,生物的進化過程可能也偏好分佈式的羣體編碼。神經元羣具有高度的適應性或可塑性。 人類的大腦成了一種動態系統,其整體遠遠大於單一部分的總和,這是因爲,網絡中全部動態的相互作用能夠產生複雜的行爲模式,即湧現特性。它會主動收集有關身體以及周遭世界的信息。感知是一個主動的過程,它始於頭腦,而非身體的其他某個部分。 中樞神經系統的大多數基本功能包括:通過被稱爲體內平衡的全面生理過程來保持身體正常運轉;建立並存儲關於外部世界、我們的生活以及兩者間不斷交匯的非常翔實的模型;主動、不間斷地探索周圍環境,尋找檢驗和更新這些內部模型的新信息。其中包括從經驗中學習,預測未來事件及回報,產生對結果、成本和收益的預期。 大腦實際上是絕佳的模擬器,有關大腦作爲建模者的觀念在神經科學領域之外得到了重要的支持。 02從局部論到分佈論 衆多大咖探索智能起源 阿德里安是第一位測量出與周圍世界及身體相關的信息如何被周圍神經編碼成電信號的神經科學專家,並發現,無論是觸覺、嗅覺、聽覺或味覺的刺激,其強度都與周圍神經中傳遞的動作電位的頻率相關。、 托馬斯·楊是劍橋大學傑出的物理學家,同時也是埃及古物學者、語言學家、醫生、生理學家、神經科學家,其壯舉之一包括他獨創的雙縫實驗。一年後,他開始構想他的分佈式神經編碼理論,即三色理論,他提出:混合不同比例的三原色能夠創造出種類繁多的色調。20世紀末,研究者們終於證明了托馬斯·楊所說的視網膜色彩感受器的存在,那就是三種類型的視錐細胞。托馬斯·楊所說的廣泛調諧神經元存在於所有靈長類動物的大腦中。 卡哈爾是如今神經科學界最常被引用的作者之一,多年的研究中,卡哈爾揭示了許多有關腦細胞形態的獨特發現。這些發現被整合到他著名的動態極化法則,其含義是,神經細胞在功能上是兩極分化的。也就是說,它們由以樹突爲代表的接受區域和以軸突爲代表的傳遞構件組成。30年後的電生理學記錄證明他是對的。卡哈爾的主要貢獻在於他對一系列法則的闡釋,這些法則就是人們今天所知的有關神經元的定律。 戈爾季是“網狀理論”的忠實支持者。網狀理論認爲,組成大腦的不是單個的神經元,而是連續的、巨大的網狀腦組織。戈爾季認爲,融合在一起的軸突或廣泛分佈的神經網絡,纔是腦組織的主要構成要素,並且,他不認爲特定的大腦皮層區域負責特定的心智功能。他還協助創造了“神經網絡”的術語以及有關大腦的一般概念。 03從小矮人圖到幻肢大腦 認知革命構建腦機穿越基石 細胞結構學進入鼎盛時期後,人們明白了,通過將詳盡的運動指令傳遞到運動神經元,皮質脊髓束行使着對具體運動的控制權,它使得我們內心的自主運動意願能夠被傳遞給周圍的世界。 德國神經病學家科比尼安·布洛德曼在百年前年發表的一系列論文中提出了一種全面的細胞結構學分類法,並用圖片記錄了從多種動物大腦皮層上採集的數據。他確定了人類大腦有49個不同的皮層區域。 謝林頓爵士是現代系統神經科學之父。他和同事發現靈長類動物的前額葉皮層中包含着完整的運動地圖。75%引發觸覺的點位於中央後回,而皮層放大現象過度代表了機械性刺激感受器密度最高的身體區域。皮層放大現象並非人類所獨有的。 16世紀,幻肢現象從宗教領域轉移到了醫學領域。儘管過去100年來人們對幻肢症進行了深入的研究,但神經科學家還是沒有確定幻肢的根源。疼痛閘門控制理論是革命性的疼痛研究,它明確地展示出痛感是在大腦內部產生的。它明確地展示出痛感是由大腦內部產生的。大腦作爲現實的最終塑造者,能夠根據自己的意願來調節源自周圍的有害刺激。這一理論將人們理解疼痛的參考點從周圍疼痛受體和神經轉化爲大腦自身。 神經矩陣部分受損會導致人們喪失對整個身體或部分身體的擁有感,人類的大腦能夠產生明確的主觀自我模型,即使沒有源自有形身體的軀體感覺信號。通過鏡箱療法的研究,成人大腦可塑性與幻肢痛之間的聯繫得到了證實。皮層功能重組的數量與幻肢痛的程度存在很強的相關性。 大腦通過高度自適應、多模式的過程創造了擁有身體的感覺。橡膠手錯覺實驗以及實驗室誘導的“靈魂出竅”體驗,都說明大腦主動塑造了自我感以及身體存在的邊界。 如果將這些觀點發揮到極限,那麼腦機接口技術的應用便有了理論支持。 04從等級結構到神經元交響樂 科學家如何測量並解讀大腦信號 第一位認識到思維分佈式特性的科學家是查爾斯·謝林頓。他證明了基本的神經功能,對今天被稱爲系統神經科學的創立發揮了推動作用,重新促使人們開始運用分佈策略來描述思維的生理機能。如今,腦電圖已經成了一種基本的診斷與研究設備,神經生理學家開始認識到,大腦皮層能夠產生整體性的電活動模式。 使用微電極,神經生理學家能夠在從最少幾分鐘到最多幾個小時的週期內,監控神經元的活動。神經科學家採用這種連續取樣的方法來確定神經元羣的特性。但這種方法也有侷限性。 後來,美國神經科學家、哲學家兼作家約翰·坎寧安·利利設計並廣泛使用了一種設備,將其命名爲“感覺隔離艙”,在實驗中使用迷幻劑及其他藥物。利利的目標是聯合神經生理學和實驗心理學,所做的第一步就是探索沒有被麻醉的動物的大腦。他設計了一個多電極陣列,使他能夠同時對大腦皮層表面20多個點的電位進行取樣。這種差別化記錄的技術創新,直至今日仍被用來從活體動物的神經生理記錄中去除運動僞影及其他強烈的生物信號,並用高速電影攝像機連續拍攝了輝光管陣列的發光模式。 蔡平的目的是將神經科學從記錄單個神經元轉向一種新技術。這種技術能夠監測單個神經元羣,一次監測數週,乃至數月。爲了實現這一壯舉,微傳線陣列或線束必須被植入特定的大腦結構中。這是一種更好的傾聽大腦的方式。 第二部分,腦機穿越之信息輸出:機器如何讀取大腦信息 05感知外部世界 大鼠如何逃脫貓爪 能夠“聆聽”的神經生理學技術即多點位、多電極、長期記錄技術。它們使神經科學家能夠連續不斷地同時監控位於多個相互連接的大腦結構中的500多個神經元所產生的電活動,記錄週期短則幾天長則幾年。 專用線路模型認爲,大鼠身體周圍產生的感覺信息會通過多條互相平行、彼此隔開的前饋軀體感覺通路,一路傳遞到新皮層。該模型主張,感覺信息是經過一條嚴格的前饋迴路後,纔得到了大腦的加工。 對大鼠鬍鬚刺激的研究表明,通過使用特殊的多通道放大器,能夠過濾、放電並儲存每個神經元產生的電信號。在刺激鬍鬚的過程中,被記錄的丘腦腹後內側核皮層神經元的電活動與鬍鬚受到的機械性刺激完全同步。每個腹後內側核神經元都能夠對很多鬍鬚的刺激做出顯著回應。 空間維度中,刺激開始後,神經元感受野隨時間的改變而改變。每個神經元感受野的空間域明顯取決於刺激發生的時間。時空感受野直接對專用線路模型提出了挑戰。 原則1:神經生理學不確定原則:如果不明確某個特定時刻,便不能定義某個神經元感受野的空間域。換句話說,神經元放電的時間域與空間域是緊密聯繫在一起的,它們共同定義了神經元的時空連續體。 原則2:異步會聚原則:在單一的時空連續體中,只有將神經元的空間域與時間域結合起來,才能恰當地定義感受野及地圖。 任何單個神經元的瞬間放電活動單獨拿出來,都既不能區分多個刺激,也不能維持任何行爲。當廣泛分佈的神經元集羣一起工作時,便能獲得精確的計算結果。在大鼠的整個三叉神經系統中,存在着觸覺信息動態、分散的時空表徵。 衆多上行、下行、本地及調節性傳入的異步會聚,決定了軀體感覺皮層神經元以及腹後內側核神經元動態的、多鬍鬚的觸覺反應。這些傳入在神經元中會聚的時間各不相同。不同的觸覺反應取決於動物的行爲狀態。 06意念控制 解放奧羅拉的大腦 奧羅拉是第一位人類受訓者。 軀體感覺系統在解釋觸覺信息時,大腦會爲了方便處理而將神經元感受野及位置圖中較小的、長延遲的反應過濾掉。大腦會隨意設定很高的活動閾限,以此來判斷某種神經元反應對引發知覺體驗是否有效。蔡平和作者已經證明,神經元羣作爲神經元迴路的一部分,能夠編碼足夠多的信息,並利用動態的時空活動模式,使某個動作行爲得以保持。 人工神經網絡指由大量處理單元互聯組成的非線性、自適應信息處理系統。對於腦機接口來說,它的任務不僅僅是讓四肢運動。爲了讓它的生物主人瞭解它忠誠的表現,假肢需要持續不斷地將感覺信號傳回大腦。 挑戰非常巨大,必須通過長期植入的電極來獲取足夠好的神經元;神經元記錄必須持續足夠長的時間,以使動物學會,用來檢驗腦機接口運行狀況的動作任務;沒有一種足夠穩健的計算算法;沒有人知道動物在看到假肢完成了它們被訓練用自己的肢體完成的任務時,會有怎樣的反應。 在同梟猴貝拉進行實驗時,它會戴一頂帽子,帽子下面有4個連接器,每一個連接器都從金屬微傳線陣列中接收信號。微傳線陣列被植入了貝拉前額葉及頂葉不同區域下幾毫米的位置。每當皮層神經元產生一個動作電位時,一小股電流便會流過細胞外空間,並被微傳線的末梢偵查到。來自所有微傳線的電荷會被傳入與微傳線陣列頂端的一個連接器相連的神經元芯片。 威斯伯格使用一種相對簡單的算法,線性地匯總皮層神經元同時產生的電活動,確定衡量每個神經元電活動的最佳方法,然後匯總,產生連續的運動輸出信號。線性相關顯示出了統計上的顯著性,能夠推導出描述抽樣神經元集羣的放電與貝拉手臂運動之間相關水平的多元線性方程。 團隊同時收集了來自奧羅拉大腦多個皮層區域的運動思維,發現:只是利用源於大腦的信號作爲輸入,模型便能夠產生隨時間變化的輸出。這些輸出能夠在奧羅拉移動胳膊之前就準確地預測出大腦打算讓手移動的軌跡。成功應用腦機接口體現了神經生理學的第三個原則——分佈編碼原則:大腦對任何類型的信息的加工都要徵召分佈廣泛的神經元集羣。 皮層區域的局部功能專門化是一種概率性事件。最初身體限制的任何改變、經驗的更改或者任務要求的提高,都會改變分佈的形態,並在整個大腦皮層內進行功能的重新界定。 07自我控制 只靠思維來完成的“豐功偉績” 生物反饋研究指通過操控生理活動,改變有機體的體內環境,爲治療多種疾病提供新手段。 菲爾茲在華盛頓大學進行的早期研究被髮表在1969年的《科學》雜誌上,他利用新技術研究了清醒獼猴的初級運動皮層中的單個神經元。菲爾茲的實驗設計將操作性條件反射與生物反饋進行了結合,爲30年後腦機接口技術的誕生奠定了早期的基礎。之後,菲爾茲和費諾基奧開始探究當積分器的主要輸入爲單塊肌肉、單個神經元、肌肉子羣的電活動,發現來自身體外圍的感覺信息影響着運動皮層的大多數神經元。在肌肉收縮之前,單個運動皮層神經元就產生了放電,這揭示了運動皮層神經元與肌肉活動之間可塑性很強的關係。 他的研究使科學界發生了分裂,存在於像“侵入性”顱內記錄方法的研究者,以及傾向於運用諸如頭皮腦電圖這樣的“非侵入性”方法的研究者之間。這兩大類方法固有的差異決定了如今侵入性腦機接口與非侵入性腦機接口探索者之間不可逾越的分歧。 第一個構想出生物反饋有朝一日會發展爲腦機接口的人,是愛德華·施密特,他提出了創建一個新領域的宣言,目的是開發能夠幫助嚴重殘障患者恢復活動能力的新一代義肢器官。 從1998年開始,一系列科學突破爲奧羅拉掌控機械手臂鋪平了道路。比如閉鎖綜合徵患者學會了用他們有節奏的腦電波活動來控制計算機輔助拼寫系統。所以作者相信,能夠在實驗中產生更自然,也更易改變的手臂運動。 威斯伯格發明的神經元遞減曲線可以測量某個腦機接口計算算法在預測給定運動參數上的準確性。通過該工具的研究,形成了單個神經元不足的神經生理學原則: 原則4:單個神經元不足原則:成爲特定參數的單個神經元無論調諧得多好,它的放電率都不足以維持皮層所醞釀的某種功能或行爲。腦機接口無法在長時間裏僅僅基於單個神經元的放電率。思維的基本功能單位也不會是單個神經元,而應該是神經元集羣。 儘管來自不同皮層區域的神經元樣本,在預測每一個參數時表現出不同程度的專門化,但每個皮層區域的神經元都同時攜帶着一些有意義的信息。 原則5:神經元多任務處理原則:單個皮層神經元及它們可能的放電活動能夠同時參與多種功能的神經元集羣的編碼。整個大腦皮層能夠展示出跨形態的感覺反應,而單個神經元能夠編碼多種運動參數或者其他更高層的認知參數。 實驗中,奧羅拉大腦皮層神經元中的一小部分,位於只在其移動自己手臂時才放電的神經元的旁邊。當奧羅拉開始只用大腦活動來驅動腦機接口、控制機械手臂時,這些神經元開始瘋狂放電。這就是第三類皮層神經元。 08釋放身體與大腦的無限可能 伊多亞的偉大跨越 最近,重度癱瘓的患者可以利用基於腦電圖的大腦計算機界面來操縱輪椅。但基於腦電圖的腦機接口仍存在侷限性。從本質上說,腦電波信號只攜帶了很少的神經元信息。 當兩大陣營的研究人員意識到,他們可以從侵入性以及非侵入性的技術中找出最好的方法來建立腦機接口時,爭論就停止了。 團隊在帕金森患者身上初步檢驗腦機接口,最關鍵的步驟是在患者的大腦中準確地放入刺激器。通常會使用典型的單微電極技術,在電極的尖端慢慢深入皮層時,神經元的活動會被記錄下來。在患者確認刺激抑制了震顫以及其他帕金森病的症狀之前,會進行多次大腦穿刺。在猴子直立行走的實驗中顯示,初級軀體感覺皮層和初級運動皮層中的單個神經元會在每一個步態循環開始前放電。 每當大腦想產生一個運動行爲的時候,它都可以召集不同的、數目足夠多的神經元組合。無論重複相同的動作多少次,神經元放電活動,永遠都不會完全相同。在大腦中,對於編碼以目標爲導向的任何行爲,都可能存在着多種神經元解決方案。 原則6:神經簡併原則:某一特定的大腦結果,無論是運動行爲、知覺體驗,還是複雜行爲,比如唱歌或解方程,都可以由種類繁多的、不同的神經元時空活動模式產生。 下一個實驗的目標,是在靈長類動物大腦的控制下行走的人形機器人。幾次嘗試之後,這項遠程實驗中,機器人CB-1遵從着猴子伊多亞大腦產生的連續指令,在空中邁着有節奏的步伐。 09征服宇宙 在地球客廳中感受火星紅色沙丘上的行走 額頂回路在進化上的巨大擴展催生了一系列獨特的神經生理適應,新的知覺、運動及認知行爲能力使這種適應達到了極致。這些常常用來定義人性的獨特屬性。第一個便是使人類成爲地球上最優秀的工具製造者的能力,並把人造工具作爲大腦產生的身體仿真模型的真實擴展。 1911年,海德和霍姆斯提出:身體圖式是大腦對觸覺信息所主動產生的觀點,是一種表示“我”的身體在世界上存在的方式。幾十年後,梅爾扎克提出了“神經矩陣”理論。這些都反對純粹的知覺理念,而都認爲,額頂葉皮層神經元構成的廣泛網絡在定義屬於身體的熟悉體驗中發揮着核心作用。 身體意象指:個體對自己身體的認知和評價,並隨個體年齡的增長而顯示不同的特點。同時,身體意象也受社會文化的支配和某位重要人物的評價的影響。 軀體感覺感受野和視覺感受野,被稱爲“雙模式神經元”,它們一般能對兩個不同感覺形態的刺激產生反應。實驗中,當動物使用簡單工具完成任務時,頂葉皮層神經元的視覺感受野會擴大,觸覺感受野也會擴展,這有力地證明了猴子的大腦正在把工具同化爲它的胳膊的延伸。工具能夠成爲內在的、以大腦爲基礎的自我表徵的支持性新證據,來自一系列臨牀病例,其中涉及一些大腦皮層遭受大面積損傷的患者。 進化賦予了人類中樞神經系統以及超越其他所有物種的能力。通過操控人造工具等靈巧的多模式感覺運動能力與皮層算法相結合,並動態地表徵不斷活動的身體周圍的外圍空間,人類大腦產生了最具適應性、最複雜的模式,這就是自我感。 大腦會將工具納入身體圖式中,並實時調整自我感以及相關的感覺感受野。這個過程體現了另一個神經生理學原則。 原則7:可塑性原則:皮層神經元所創造的有關世界的表徵並不是固定不變的,而是不穩定的。 可塑性原則涉及皮層重組的所有機制。這些機制使動物擁有了學習完成新任務的能力,包括將人造工具納入自我的內在模式中作爲身體的擴展。這也是腦機接口能夠發揮作用的主要原因之一,因爲大腦分不清真實的手和虛擬的手。 對人類以及其他靈長類動物社會行爲的研究顯示了一些間接的線索,爲大腦將其他生物體納入其內在意象的牽強觀點提供了最初的支持性證據。“愛”及良好的親密關係和行爲,會讓大腦將生活在周圍的其他生物作爲我們真實的一部分,吸收進來,即精細神經模擬。大腦釋放荷爾蒙和化學物質,產生強烈的愉悅感,最終幫助人們建立持久聯繫。大腦的模擬現實功能會滋養這種聯繫,直到它(某種關係或某種工具)被整合爲定義自我感的模式的一部分。 人類大腦獨特的同化工具的能力有可能將自我的極限擴展到人類從未涉足的領域。 第三部分:腦機穿越之信息輸入:反饋信號如何作用於大腦 10思維塑造與腦聯網 第六感磁大鼠與未來實驗 目前,傳遞反饋信息的方法依賴的仍是高度專門化的身體感覺器官。爲了真正超越這些侷限,必須找到一種方法讓腦機接口的輸入反饋部分完全不受身體周圍感覺器官的調節。 西班牙神經科學家荷塞·戴爾嘎多最早在耶魯大學的實驗室中開始對自由活動的人和動物使用了長期的大腦植入物,他採用同樣的常規方法對各種大腦皮層及皮層下結構進行電刺激。但他對大腦植入物未來的遠見,即用它們來調節動物與人的生理及病理行爲,激起了神經科學家的擔憂。 作者的前指導老師蔡平和他的學生完成的“機械鼠”實驗令神經科學界大爲震動,他檢驗了一種精心設計的腦電刺激範式。作者設計了兩個實驗,在之前的大腦研究中從未被嘗試過。第一個實驗是“磁性世界”,清晰的磁感受野會出現,並替代大鼠傳統的觸覺反應,這些磁感受野不會損害辨別正常觸覺刺激的能力。第二個實驗是測試腦對腦界面。 之後的兩章,基本都是理論猜測,目前缺乏實證檢驗。因而書評略寫。 11內外時空的碰撞 潛伏着的“尼斯湖水怪” 睡眠是記憶固化的關鍵因素。清醒–——睡眠週期中不同狀態的過渡取決於一系列神經遞質的相互作用。這些化學物質,包括乙酰膽鹼、去甲腎上腺素、血清素、多巴胺以及γ-氨基丁酸,是由位於各種皮層下結構中的神經元簇產生的。 作者的團隊在大鼠的4個不同的大腦結構中植入了微傳線陣列。這4個大腦結構分別是軀體感覺皮層、丘腦、海馬體和尾殼覈覆合體,來比較大鼠在幾百個清醒–睡眠週期中所發生的各種各樣的活動,還記錄了分佈在4個大腦結構中的數十個神經元的電活動。在清醒——睡眠週期中,每一種神經振盪都具有獨特的振幅和主要的頻率範圍。作者相信,從大腦的一種狀態轉變爲另一種狀態並導致動物行爲的相應改變,是這些調節結構的共同作用。 記憶信息會影響傳入的周圍信號與內在動態狀態的時空碰撞,甚至在傳入感覺信號遇到前腦之前,記憶就已經發揮了影響作用。兩種時空信號(一種來自大腦內部,一種來自外部世界)之間的匹配與不匹配,最終決定了我們所感知的現實,所以根本不存在絕對的真實。神經生理學的這一碰撞概括出了背景原則: 原則8:背景原則:對於傳入的刺激或對產生某種動作行爲的需要,大腦皮層會作爲一個整體來進行應答,其反應取決於當時大腦整體的內在狀態。不斷變化的大腦動態對於確定最佳解決方案至關重要。 當把放電限制和行爲應用於神經元集羣中相互作用的所有單個神經元時,便能建立起兩條相關的相對性大腦的神經生理學原則——神經元集羣放電保存原則和神經元規模效應原則。 原則9:神經元集羣放電保存原則:神經元集羣的放電不僅有最大值的限制,而且整個集羣的放電率趨向於一個固定值。各種補償機制創建了一種穩定的平衡狀態,大腦整體的能量預算便能長期保持恆定。 原則10:神經元規模效應原則:當皮層神經元集羣的大小超過一定數量時,神經元集羣所攜帶的信息量就會趨近於它的最大信息容量。單個神經元的貢獻被平均分散到大的神經元集羣中。 集羣內神經元放電的空間分佈也會隨着時間的改變而改變。 12越過邊界 思維之波的星際穿越 通過聚焦於單個神經元,神經科學家也許能收集到有關單個神經元生物特性的豐富信息。大腦自己的觀點在影響我們構建有關現實的模型方面具有決定性的作用,也許,大腦會通過高度複雜的系統中突然出現的特性來實現自己的目標。 跨感覺通道重組指視皮層並沒有因爲視覺剝奪而失去作用,而是廣泛參與了其他感知覺任務。也許這就是缺陷補償的原理和機制。 作者認爲:“相對性”是描述靈長類動物大腦運作方式的最佳方式。 結語 腦機接口與人類未來 作者認爲,腦機接口的醫療前景是重新行走項目與外骨骼。 本書記述的科學實驗非常詳實嚴謹,行文語言也極美,雖然術語較多,但依然很值得閱讀。

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“人機融合”的未來即將到來,腦機接口時代會徹底改變人類生活。 腦機接口技術不僅能讓漸凍人、癱瘓患者等殘障人士重新恢復功能性運動,還將在醫療康復、教育、健康等多個領域發揮重要作用,提升人們的生活標準,甚至可能實現進入祖先記憶庫、下載思想等看似科幻的場景。 腦機接口技術基於神經可塑性和腦電信號的監測與分析,通過採集患者大腦產生的電信號,提取與運動意圖相關的特徵,再利用算法解碼患者意圖,最後將其轉化爲外部設備的動作指令,從而幫助漸凍人、癱瘓患者等控制假肢或康復機器人等,輔助進行肢體運動訓練,逐漸恢復運動功能。 除了幫助肢體運動功能康復,腦機接口還可用於神經疾病治療,通過監測大腦異常活動爲帕金森病、癲癇等疾病的診斷和治療提供精確信息。 腦機接口也能助力失語症患者通過腦信號控制設備表達想法,幫助認知障礙患者進行認知訓練和評估等。 斯坦福大學團隊利用植入式腦機接口設備,通過植入大腦皮層的微型電極陣列,捕捉患者試圖說話時的神經信號,並轉化爲文字或合成語音,幫助一位失語患者恢復自主對話能力,展示了腦機接口在語言功能重建方面的應用效果。 在教育領域的應用:腦機接口可實時監測學生的注意力、認知負荷和情緒狀態,動態調整教學內容難度或節奏。 腦機接口技術可用於監測和評估大腦狀態,實現疾病的早期診斷,如無創顱內壓監測、腦積水的精準診斷等。還能通過監測和調控腦部信號,治療神經系統疾病和精神疾病,如改善帕金森病患者的症狀、緩解抑鬱症等。 從理論上看,若能通過腦機接口技術實現對大腦信息的完整讀取與數字化,同時以足夠分辨率掃描大腦結構,在計算機中重建神經網絡動態,就有可能復現意識,從而實現進入祖先記憶庫、下載思想等場景。 1793年托馬斯·楊在光學和生理學等領域做出重要貢獻,雖未直接研究腦機接口,但他提出的一些光學原理和關於人類視覺感知的理論,爲理解大腦如何處理視覺信息提供了基礎,而視覺反饋是腦機接口系統的重要組成部分,有助於大腦接收外部設備狀態信息,實現有效控制。 1928年阿德里安爵士因對神經衝動傳導的研究聞名,他發現神經細胞通過電信號傳遞信息,且可測量這些電信號。其研究爲腦機接口技術奠定了重要理論基礎,讓人們瞭解到大腦活動能以電信號形式呈現,爲後續通過捕捉腦電信號實現腦機交互提供了依據。

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關於腦機結合的書籍看了多本,《腦機穿越》是相對平淡的一本。主要講述人機融合的未來,即“腦機接口時代”的到來!在未來科技的驅動下,科幻大片的場景已逐漸走入現實。人類通過思維控制人造工具,如今聽起來無法想象的事情,在未來會成爲常態。從海洋深處到超新星禁區,甚至到我們體內細胞間的微小裂縫,人類觸及範圍將追上我們探索未知領域的野心。《腦機穿越》也是“腦機接口”的簡要發展史。作者尼科萊利從腦機接口對傳統神經科學的顛覆,到早期的“信息輸出”,即機器如何讀取大腦信息;再到現在科學家苦心鑽研的“信息輸入”問題,即反饋信號如何作用於大腦……爲我們描繪了一幅人類未來新圖景!在未來,隨着腦機接口技術的不斷完善,很多漸凍人患者、嚴重癱瘓患者也將從中受益。腦機接口有望讓這些病患重新恢復功能性運動,重新學會行走。同時,腦機接口並不只侷限在醫療康復領域,作者正在進行的“大腦校園”項目將是多學科合作的典範,它將提升人們的教育、健康及生活標準。

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如果想了解腦機的話,《腦機穿越》這本書值得讀一讀,下一本準備讀《粉紅色柔軟的學習者》。 當腦機接口讓“思維—信號—動作”這條鏈條繞過傳統神經通路而直接在大腦與機器之間閉合時,人類第一次擁有了“意念即行動”的可能。米格爾·尼科萊利斯用跨越二十年的科研歷程告訴我們:這條通路不僅能夠恢復失去的功能,更可能擴展我們對世界的感知與對未來的想象。讀完全書,我最大的感受是——腦機接口不是遙遠的科幻,而是一面鏡子,它映照出科學的雄心,也映照出人性的脆弱與倫理的邊界。 ​​一、技術的躍遷:從“讀腦”到“寫腦”​​ 作者把腦機接口視爲繼語言、文字之後的信息傳遞“質變”——大腦終於可以不依賴軀體,與外部世界直接對話。書中回顧了早期“讀腦”實驗:記錄神經元放電,把它翻譯成光標或機械臂的運動;到如今的“寫腦”嘗試:把虛擬觸覺、視覺甚至記憶回寫入大腦,實現閉環操控。這一進程讓我意識到,技術的每一次突破都在重新定義“身體”與“智能”的內涵。 ​​二、科學與人文的交匯​​ 尼科萊利斯在帕金森患者腦內植入探針的場景令人震撼——患者只需幾分鐘就能學會用意念控制光標,手術室裏的時間被壓縮到極限,卻足以證明“大腦電活動足以驅動外部世界”。科學的確定性讓人興奮,但書中更多章節關注的是“之後會發生什麼”。作者暢想“大腦校園”,把知識直接寫入大腦;設想未來子孫可以訪問祖先的記憶庫。科學的句號往往意味着人文的問號:當知識可以“下載”,學習還意味着探索嗎?當記憶可以備份,生命還因不可逆而珍貴嗎? ​​三、倫理的暗流:技術的光明與陰影​​ 書中反覆提醒:腦機接口既是恢復功能的希望,也是操控意識的風險。腦深部刺激改變性格、長期記錄泄露隱私、增強版本拉大社會鴻溝——這些並非危言聳聽,而是已經在臨牀和公共討論中出現的爭議。最讓我警醒的一句話是:“技術本身無善惡,關鍵在於人類能否建立全球協同的倫理與治理機制”。科學可以領先一步,倫理若落後,則可能帶來不可逆的傷害。 ​​四、個人層面的震動​​ 1. ​​對“身體”的再認識​​:書中的外骨骼、義肢、虛擬現實讓我看到一個可能的未來——身體不再是束縛,而是可隨時升級的“外衣”。然而,當技術成爲身體的一部分,失去它是否還算是完整的“我”? 2. ​​對“時間”的再認識​​:如果記憶可以數字化、延時,時間的線性流逝被打破,個體如何面對衰老與死亡?這既是科學命題,也是哲學命題。 3. ​​對“連接”的再認識​​:腦機接口讓人類與機器共生,也讓人與人之間的連接更緊密。但越是緊密,越需要保護個體的自主性與精神隱私。 ​​五、文明層面的啓示​​ 作者將腦機接口置於“人機融合”大潮中,與基因工程、納米技術並列,被視爲加速人類進化的一把鑰匙。如果未來幾十年真的出現“超人”,那將是一場全球性的社會重構。技術的普惠還是壟斷?信息的自由還是管控?這決定了文明能否在新的技術基座上保持公平與尊嚴。 ​​六、我的思考與展望​​ 1. ​​保持敬畏​​:面對能改寫神經迴路的技術,科學家、工程師、醫生和政策制定者都應心存敬畏,尊重生命本身的複雜性。 2. ​​建立護欄​​:隱私保護、知情同意、防止操控,是任何腦機接口產品上市前必須通過的最低門檻。 3. ​​推動共享​​:臨牀需求最迫切的羣體應當優先受益,而非讓新技術成爲少數人的“增強特權”。 4. ​​擁抱不確定性​​:腦機接口可能帶來無法預測的長期後果,社會需要“容錯”機制,在試錯中不斷修正。 ​​七、結語​​ 《腦機穿越》不僅是一部技術史,也是一封寫給未來的家書。它告訴我們:通往人機融合的道路已經鋪就,但真正的考驗在於人類是否能在技術洪流中守住自由、公正與尊嚴。讀罷此書,我既對未來充滿期待,也對當下充滿警覺——因爲那條通往“腦機穿越”的橋,需要我們共同修築,也需要我們共同守護。

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關於腦機接口的認知史和發展史,翔實清晰,值得一讀。比較早的接觸到腦機接口的概念還是幾年前看《黑鏡》的啓蒙,後來馬斯克的Neuralink也一直在關注。前段時間還關注到國內的一些公司比如腦虎的發展。 如果人類真的可以延伸大腦的邊界,很多想象的圖景都變得順理成章,再加上量子計算、人造子宮、AI、可控核聚變,似乎未來很多認知上的事情也將發生改變。 我不太相信外界信號的輸入可以操控大腦,大腦的系統複雜程度或許也遠超科學家的想象。

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作者有兩本書,一本是腦機穿越,一本是腦機革命。對我來說,這兩本書都有一定閱讀難度,裏面很多專業學科術語,很多實驗描述,很難輕鬆閱讀。我比較囫圇吞棗的大概瞭解了其主題 腦機穿越,主要介紹了腦機接口是怎麼回事,生物學的原理是什麼,爲什麼可以做到大腦驅動機器去做出各種動作。 揀我能看懂的說吧。作者從患肢痛說起。就是如果一個人被截肢,卻還可能感覺到這段身體活着,疼痛、運動。這個現象很重要,說明人的思維,是可以安放在外界物體(非自己身體)上的 作者又講到一個橡膠手實驗:A坐着,雙手放在桌上,其中左手用一個板子擋住看不見。對面一個人拿一個假手,放在A的面前,好像這個假手是A的,然後用刷子同時刷A的真手和假手。 因爲只能看見假手,所以A感覺,是假手感覺到刷子。人的視覺會產生錯覺 再延申一下,如果你一直用某個工具,你的意識就會擴大到這個工具上。工具成了身體感知的一部分。我覺得這就可以解釋,什麼是肌肉記憶。爲什麼專業運動員,足球、乒乓球,好像可以隨心所欲的控制球和球拍 因爲球已經是他們身體的一部分,當然這種默契要常年的練習。 那麼再延申一下,如果這些工具變成一個機械手臂呢? 只要大腦發出的神經電波,可以被這些機械手臂理解、再發生動作。那麼人就可以把機械當作自己的身體 以上就是我理解的腦機接口。其他作者還寫了很多,大腦的原理、實驗過程 另一本書《腦機革命》就不只是講原理了,而是從人類進化的角度去思科,講了人類爲什麼發展出了現在的大腦,以及未來,是否可以產生大腦直接對大腦溝通。不用藉助現在的這些手機、電腦的操作方式,不用藉助語言。寫的也很玄乎。 作者在人類大腦中看到了整個宇宙的感覺 另外這本書有一個知識點,人類的大腦中有一類物質,要到30歲才發育成熟。(不是傳統的發展到20歲的說法),所以青少年更容易得精神、抑鬱方面的問題 所以30歲之前,不成熟都是正常的

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腦機接口拓展了關於機器-大腦交互的知識,行文精美,像故事一樣婉婉道來。這本書我所寫的筆記,估計不下於《人類簡史》,至少萬字以上,而且深刻的開闊了我對於設計AGI的思考。其中最重要的,莫過於幾個腦機實驗,第一個就是大鼠小棒實驗,實驗人員通過植入微電極陣列,獲取大鼠大腦運動皮質的腦電信息,首先訓練大鼠,通過用手按壓小棒控制槓桿可以喝到水,然後收集腦電信息(40個左右的神經元放電,在運動產生的100ms前,並分桶),通過腦機算法(多元線性迴歸)計算神經元放電權重,計算腦電信息->槓桿運動的映射,最後撤除小棒,讓大鼠在沒有小棒的環境下,通過腦電操控槓桿來喝水;第二個就是猴子手臂/大腿實驗,同樣的是植入微電極陣列(好像90個神經元),首先訓練猴子通過手臂玩遊戲喝果汁(遊戲就是用手臂操控控制桿,命中屏幕中的點),建立腦電信息到手臂運動的映射(手臂運動信息是通過貼在猴子手臂的膠條記錄的),同樣是用多元線性迴歸,然後將腦電信息映射到機械臂的運動(因爲手臂運動獲取後,到機械臂是線性的),機械臂會擬合手臂的運動軌跡(實驗同時在杜克大學和麻省理工進行,控制2個機械臂),最後撤除操縱桿,讓猴子用機械臂玩遊戲喝果汁(大腿實驗是相似的,只不過更具挑戰性,因爲是日本-美國的合作,讓猴子通過腦電信息控制大洋另一邊的機械腿行走,最需要克服的困難是延時,需要在300ms內,因爲超過延時後,猴子就會失去反饋驗證的耐性,300ms就是P3波,意識產生的時間,腦與意識那本書我知道的)。這些實驗概括來看,其實是做了一個decoder,驗證了我們能夠解碼腦電信息,而且僅僅通過收集40~90個神經元的放電信息,就可以用多元線性迴歸建立映射關係,這是一個很重要的啓發,因爲之前我在思考agi如果不像現在的神經網絡固定的前向反向,而是有環,那如何解碼信息,這個就是答案了,另外作者的一句話更有啓發,那就是“大腦是電的海洋”,這讓我思考引入“睡眠”“潛意識”的概念到agi設計中,當然還有2個重要的問題沒有解決,一個是神經元具體的計算,另一個是utility的表示。本書作者還是反覆的強調一個論點,那就是意識的產生不是依賴單個神經元(例如,“祖母神經元”),而是神經元集羣在時間空間上的連續放電,也就是全局論,而非局部論。這點我非常認可,單從計算機Neural Network角度來看,單個神經元的複雜度不足以表示,必然是神經元集羣的共同輸出(作者能通過隨機的神經元腦電信號得到有效映射其實已經證明了這一點,當然還有大腦的可塑性,例如,幻肢)。作者用很優美的比喻,將它形容爲神經元的大合唱,就像是他描述的,巴西反抗獨裁的幾百萬人的抗議。當然也不能說局部論完全是沒有意義的,因爲像“小矮人圖”還是說明了不同腦域的功能由特定的分化,但是其實實驗也說明大腦會根據特定任務徵用不同的腦域,就像是腦與意識那本書裏說的,意識是全腦激活的P3波。當然,這本書的研究還是有很多侷限性的,比如說,對於反饋而言,用的是視覺或者觸覺,也就是讓猴子控制機械臂的時候看到機械臂的運動,這裏其實漏掉了很重要的一點,那就是encoder,因爲不論是視覺還是觸覺,本質上腦電信號的加工還是由生物自己來的,當然書中的其他實驗,比如說腦對腦(大鼠鬍鬚探測,將一個大鼠的腦電信號以電刺激的方式作用於另一隻大鼠,另一隻大鼠能夠辨別洞穴的大小),這些其實都是依賴於生物自己的encoder,也就是智能最核心的祕密,腦電信號的表達(不論是頻率,電位正負,電位差,共振,方向...),這也是我要突破的關鍵,agi的核心祕密了。還有一些大腦的功能的瞭解,比如身體圖式(大腦能夠同化工具作爲身體的延伸),大腦神經元動作電位的頻率極限是550個/秒,數字永生的可能性探討,等等。不過不論如何,這本書都是巨大的啓發,特別是這項技術廣闊的應用場景和市場價值,例如,阿凡達所描繪的,又例如黑客帝國所描述的,現實來講,比如癱瘓的人再次行走、或者用意念駕駛汽車、做飯、打字等等,都是可期的,還是要看非植入性腦電信息收集的技術發展了。

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# 如果時間倒流,人類是否還會進化? 古爾德(Stephen Jay Gould)《奇妙的生命》(Wonderful Life)中,提出他命名爲“重播生命錄像帶”的思想實驗: 【確定你把實際發生的事情已經徹底抹掉後,按下倒帶鍵,然後回到過去任何一個時間點或地點,讓錄像帶再轉一遍,看一看副本跟最初的版本是否完全一樣。如果每一段重放都與實際的生活路徑非常相似,那麼我們只能說,真實發生的事情幾乎必然會發生。但是,假設實驗得出的結果與實際的生活歷程明顯不同,那我們的結論會是什麼?對於有自我意識的智能的可預測性我們能說什麼?】 接下來,古爾德爲這個實驗最可能的結果提供了他最喜歡的預測: 【“重播生命錄像帶”將把進化引入一條與實際路徑完全不同的道路。然而,不同的結果並不表示進化是愚蠢的、沒有意義的。重放時出現的岔路就像實際路徑一樣,是可以事後進行解釋的。不過,可能路線的多樣性並不表明在一開始就能預測最終的結果。每一步都事出有因,但在開始時,結局是無法確定的……改變早期的任何事件,即使是非常輕微的改變,在當時看來或許並不重要,之後的進化都會將它逐步帶入完全不同的軌道。】 決定人類大腦進化的大量偶然性,也許不會在宇宙中任何地方再次出現。以硅爲基礎的意識,即使能夠出現,也幾乎可以肯定,它的表現形式與人類的意識會截然不同。 同樣,特定的歷史也不能被概括爲計算算法,而希望機器、計算機程序或人造生命形式能夠經受住同樣的進化壓力的願望也必然會落空。 在古爾德看來,無論人們能支配多少億的微處理器、浮點運算以及多少兆字節,或者幾百萬的人造核苷酸,如果創造人工智能的主要目的是建成一個與我們自己的頭腦相類似的頭腦,那麼這種巨大的努力終將面臨悲慘的失敗。

書籍信息

作者[巴西]米格爾·尼科萊利斯
譯者黃珏蘋,鄭悠然
出版社浙江人民出版社
出版時間2021-08-31
ISBN9787213065835
分類計算機-人工智能
格式EPUB
完結狀態連載中
章節數75