美國每日科學網(wǎng)站今天刊發(fā)的報道內(nèi)容顯示,瑞士和美國的神經(jīng)信息學研究人員攜手,首次成功研制出一種新奇的微芯片,能夠?qū)崟r模擬大腦處理信息的過程。最新研究將有助于科學家們制造出能同周圍環(huán)境實時交互的認知系統(tǒng)。
做到這一點面臨的主要挑戰(zhàn),是配置由人造神經(jīng)元組成的網(wǎng)絡,讓其能執(zhí)行特定的任務。瑞士科學家現(xiàn)在已經(jīng)成功地攻克了這一難關(guān),他們研發(fā)出一種神 經(jīng)形態(tài)系統(tǒng),能夠?qū)崟r執(zhí)行復雜的感覺運動任務,并借用這一系統(tǒng),演示了一個需要短期記憶以及前因后果的決策任務,這一任務對于認知測試不可或缺。

在演示過程中,他們將這種人造神經(jīng)元合并成能執(zhí)行神經(jīng)處理模塊的網(wǎng)絡,這些處理模塊與所謂的“有限狀態(tài)機”一樣,能夠?qū)⑿袨橛霉奖硎境鰜?,?此能采用一種自動化的方式,將其轉(zhuǎn)移到神經(jīng)形態(tài)硬件內(nèi)?!坝邢逘顟B(tài)機”是一個數(shù)學概念,用來描述邏輯過程或者計算機程序。因迪韋里說:“這種網(wǎng)絡連接模式 與哺乳動物大腦內(nèi)發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)非常類似?!?BR>這是科學家們首次演示如何構(gòu)造出這種實時的硬件神經(jīng)處理系統(tǒng)。因迪韋里總結(jié)道:“我們采用新方法研制出的神經(jīng)形態(tài)芯片可以像‘變形金剛’一樣, 構(gòu)造出不同類型的行為模式。新研究對研發(fā)出新的腦啟發(fā)技術(shù)至關(guān)重要?!崩?,科學家們可以借用這一技術(shù),將芯片同傳感神經(jīng)形態(tài)元件(例如人造耳蝸或視網(wǎng) 膜)結(jié)合在一起,制造出復雜的能同周圍環(huán)境實時交互的認知系統(tǒng)。
由于神經(jīng)形態(tài)芯片可以實時處理輸入的信息并作出回應,有關(guān)專家認為這項技術(shù)將有望走向?qū)嵱没?,從而允許機器人在復雜環(huán)境中,在不受人類遠程遙控的情況下實現(xiàn)自動作業(yè)。
這項技術(shù)的采用還將有望在未來讓計算機能夠在有部件損壞的情況下繼續(xù)運作,就像人類的大腦那樣,每天損失數(shù)以百萬計的腦細胞,但是其整體的思維能力卻仍然繼續(xù)正常運轉(zhuǎn)。
大腦“發(fā)功”:收郵件、玩游戲、調(diào)電視
美國布朗大學神經(jīng)動力學專家約翰·多諾古教授歷經(jīng)10多年苦心研究,開發(fā)出了一套名為“大腦之門”(BrainGate)的仿生系統(tǒng)。他首先將 一塊4毫米見方的電子芯片植入癱瘓患者大腦運動皮層的中央前回處,因為這里的大腦皮層控制著全身肢體的運動。然后,他開始訓練患者借助意念完成各項動作。
“大腦之門”系統(tǒng)的工作原理是:當患者開始想像自己運動時,芯片上總共100枚比頭發(fā)絲還細、1毫米長的電子傳感器將大腦發(fā)出的脈沖信號記錄下來,然后通過一根根細小的導線傳輸?shù)借偳对诨颊哳^皮內(nèi)的一塊一英寸大小的鈦基座上,再將脈沖信號通過導線傳輸給電腦,電腦將信號轉(zhuǎn)換成動作指令,由一個個 電子裝置去執(zhí)行。
多諾古教授表示:即使脊髓受損,大腦中的運動信號仍然能夠被記錄和發(fā)送至大腦外,并且可以被解碼成控制信號。在獲得這一發(fā)現(xiàn)后,他們在實驗室內(nèi),研究和測試了這種裝置,最后決定將這一裝置試用到癱瘓者身上。
從2004年起,多諾古教授牽頭的科研小組先后對4名癱瘓患者進行了“大腦之門”系統(tǒng)植入試驗。第一名試驗對象是現(xiàn)年25歲的美國馬薩諸塞州小 伙馬休·納格爾。納格爾3年前參與一樁行刺事件時脊柱被利刃切斷,高位截癱,身體從脖頸以下失去所有知覺,四肢更是無法動彈。經(jīng)過9個月的刻苦訓練之后, 納格爾可以通過意念完成許多以前望而興嘆的動作:移動光標、打開電子郵件、玩簡單的電腦游戲、調(diào)節(jié)電視音量、切換電視頻道等。日前,他甚至還學會通過意念 控制假手的手指,抓住并移動物體這類高難動作。
一心多用,做事聊天互不耽誤
納格爾可以一邊和別人聊著天,一邊借助意念完成上述各種活動,即使偶爾開點小差,他移動電腦屏幕光標的準確率也高達75%至85%,也就是說, 納格爾在用大腦發(fā)出各項運動指令時,并不需要100%集中注意力,這一點對于他的未來生活來講非常重要。2005年,納格爾在初次試驗成功后曾經(jīng)激動地 說:“太神奇了!自從我受傷之后,整整消沉了2年。今年是我受傷的第3年,是‘大腦之門’改變了一切,簡直難以置信。我想告訴那些殘疾朋友,永遠不要放 棄,生活可以變得更加美好?!?BR>值得指出的是,并非所有試驗對象都像納格爾那般幸運。另一位現(xiàn)年55歲、于1999年脊柱受傷的患者大腦里植入了“大腦之門”系統(tǒng)之后,一開始也可以通過意念控制運動,但是不到一年時間電子傳感器就無法接收到大腦信號。目前科學家們正在徹查故障原因。
在80年代的cyberpunk科幻小說中,出現(xiàn)所謂的“神經(jīng)植入裝置”,一種把人腦和電腦直接相連的東西。在顱骨內(nèi)植入電極后,患者就可以僅靠大腦神經(jīng)信號來控制假肢。
這為一項新的科學研究拉開了序幕,而這項研究的最終目的是,繞開由于中風癱瘓的肢體,讓大腦的指令得到有效執(zhí)行。其實神經(jīng)電信號是從大腦向外界 傳遞的。同樣,科學家也在研究電信號如何反方向傳遞,即通過電信號刺激猴子的大腦皮層,形成反饋,能讓猴子真實地感覺機器手臂在觸摸的東西。
人類智慧發(fā)展超越身體極限
不過,在制造大腦和神經(jīng)系統(tǒng)其他部分的替代品方面,我們又能走多遠呢?除了控制電腦指針或機械手外,這項技術(shù)能否通過某種方式,讓大腦中大約1,000億個神經(jīng)元成為一個“秘密數(shù)據(jù)庫”,就像小說中的情節(jié)那樣,用來存放偷來的工業(yè)機密或其他數(shù)據(jù)表格呢?
其實關(guān)于人類智慧發(fā)展超越身體極限的夢想,有很多的科學家都曾經(jīng)憧憬過,我們對于高級認知活動的大腦回路幾乎一無所知。只有了解神經(jīng)系統(tǒng)工作機制,我們才能把信息輸入大腦,從而把賽博朋客中描述的種種神奇真正變成現(xiàn)實。
然而,要把人類的思維,包括日常我們的作息習慣、情感交流,亦或者對這個世界的主管判斷,全都簡單的直接的復制到某個機器中去,恐怕是無法實現(xiàn)的事情了。
可是真的能把一部《戰(zhàn)爭與和平》輸入大腦,或者像《黑客帝國》里那樣把直升機駕駛手冊“下載”到大腦中嗎?能不能在當事人毫無察覺的情況下,把一句話存儲到他的記憶中? [!--empirenews.page--]
有人也許會問,機器與大腦的結(jié)合交互到底能給我們的生活帶來哪些改變。舉個例子來講,技術(shù)發(fā)展到今天,用思維控制機器手和電腦屏幕上的光標,雖然這樣的操作算不得多么高端,但是至少可以往腦子里輸一些高級認知信息,這是否一個必然的發(fā)展進程?
簡單的接通大腦的裝置其實已經(jīng)存在于成千上萬人的顱骨內(nèi)。耳聾患者和聽力重度受損的患者會植入人工耳蝸(cochlea),把麥克風采集到的聲 音轉(zhuǎn)化為刺激聽覺神經(jīng)的信號,從而產(chǎn)生人工聽覺。這種裝置被美國加利福尼亞大學圣巴巴拉分校的神經(jīng)科學家邁克爾·S·加扎尼加 (MichaelS.Gazzaniga)譽為人類歷史上第一個成功的神經(jīng)修復裝置。用作人工視網(wǎng)膜的電極陣列也已經(jīng)出現(xiàn)在實驗室中。如果這項技術(shù)可行, 它將會讓人類具備夜視能力。
德國蒂賓根大學的尼爾斯·拜爾博默(NielsBirbaumer)是這項技術(shù)的主要研究者之一,他聲稱,采用顱骨外的磁信號對大腦皮層進行反 復刺激,同時用電極帽記錄哪些神經(jīng)元被激活,就可以找到“see”和“run”這些詞在大腦皮層上的位置。一旦這種映射建立起來,就可以通過控制特定區(qū)域 神經(jīng)元的電發(fā)放來誘發(fā)相應的記憶——至少理論上如此。
機器人將來是否會在智能上超越人類
其實在2010年出現(xiàn)的一種人腦接口計算機引發(fā)了普遍關(guān)注,當時這是世界上第一臺可以用人腦輸入的機器,它為閉鎖綜合征和其他對正常通信有影響 的疾病患者設計。其實人腦計算機,顧名思義,專家們希望其能夠模擬整個人類大腦,并結(jié)合迄今揭示關(guān)于大腦神秘運行方式的所有信息,并將這些信息復制在屏幕 上,表達出單個細胞和分子等級的信息。
這種人腦——電腦協(xié)同工作的技術(shù)由一家叫GugerTechnologies的科技公司打造,命名為Intendix,它通過腦電圖來確定屏幕上的字符,用戶只需要被訓練大約10分鐘就可以輕松輸入文字。
雖然當時用起來感覺還不那么方便,但Intendix已經(jīng)為人腦計算機接口的研究方向和商業(yè)化程度邁出了一小步。
歐盟、美國和瑞士目前正在緊鑼密鼓地研制模擬大腦處理信息的神經(jīng)網(wǎng)絡計算機,希望通過模擬生物神經(jīng)元復制人工智能系統(tǒng)。這種新型計算機的“大腦 芯片”迥異于傳統(tǒng)計算機的“大腦芯片”。它能運用類似人腦的神經(jīng)計算法,低能耗和容錯性強是其最大優(yōu)點,較之傳統(tǒng)數(shù)字計算機,它的智能性會更強,在認知學 習、自動組織、對模糊信息的綜合處理等方面也將前進一大步。
不過也有人表示了擔憂:裝上這種芯片的機器人將來是否會在智能上超越人類,甚至會對人類造成威脅?
不少科學家認為,這類擔心是完全沒有必要的。就智能而言,目前機器人的智商相當于4歲兒童的智商,而機器人的“常識”比起正常成年人就差得更遠 了。美國科學家羅伯特·斯隆日前說:“我們距離能夠以8歲兒童的能力回答復雜問題的、具有常識的人工智能程序仍然很遙遠。”日本科學家廣瀨茂男也認為:即 使機器人將來具有常識并能進行自我復制,也不可能對人類造成威脅。
值得一提的是,中國科學家周海中在1990年發(fā)表的《論機器人》一文中指出:機器人并非無所不能;它在運算速度和記憶功能方面可以超越人類,但在意識、推理等方面不可能超越人類。另外,機器人會越來越“聰明”,但只能按照制定的原則綱領行動,服務人類、造福人類。
專家們希望其能夠模擬整個人類大腦,并結(jié)合迄今揭示關(guān)于大腦神秘運行方式的所有信息,并將這些信息復制在屏幕上,表達出單個細胞和分子等級的信 息。由此延伸出來,便可以帶來更多醫(yī)學上的幫助。像是老年癡呆癥和帕金森癥,甚至能夠揭曉人類大腦是如何思考和作出決定的,對于像這種理解致命性神經(jīng)學疾 病都有革命性的幫助。
人類與機器融合,人類文明終結(jié)
除了上面提的這些,不得不說的是最近又實現(xiàn)了人腦信息讀取技術(shù),來自加利福尼亞大學的研究小組人腦信息讀取的準確率甚至高達90%,那些在科幻 電影中常見的“讀心術(shù)”似乎要成為現(xiàn)實。并且該技術(shù)不僅在語言輔助設備中有巨大潛力,而且為人腦—機械系統(tǒng)提供了鋪墊,為人工智能研究提供了新的模式。
近來蘋果深陷中國代工廠問題,而曾經(jīng)轟動一時的富士康十幾連跳的慘劇,結(jié)合上此前郭臺銘引進百萬機器人的消息,人工智能、機器人能否取代人類等 等,雖然不能杞人憂天,但是卻也是值得深思的問題。近來美國科學家一項關(guān)于機器讀取大腦思想活動的研究,給人工智能的發(fā)展提供了一個新的思路:人腦-機械 系統(tǒng),電腦通過讀取人腦的指令進行操作。即可解決工作環(huán)境的問題,又不會使得眾多工人下崗。
一些科學家認為,正如天體物理學上存在著一個讓所有物理定律都失效的“奇點”(Singularity)一樣,信息技術(shù)也正朝著“超人類智能” 的“奇點”邁進?!稌r代》雜志文章指出,發(fā)明家、計算機科學家雷蒙德·庫茲韋爾相信,信息技術(shù)的奇點將在2045年到來,屆時,人工智能將超越人腦,人類 的意義徹底改變,與機器融合為“超人類”,并借助科技的發(fā)展而獲得“永生”。
當人工智能超越人類智慧時,人類的身體、思維乃至人類文明都將發(fā)生徹底且不可逆轉(zhuǎn)的改變。庫茲韋爾相信,這一刻不但無法避免,而且還迫在眉睫。 根據(jù)他的推算,大約34年之后,人類與機器融合,人類文明即將終結(jié)。