【科技.未來】腦機介面研發熱潮從治療病患到思想互動 - 香港01
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... 自主研發的腦機介面(brain-computer interface, BCI)藉接駁人腦與電腦,可助神經病患重拾原 ... 馬斯克開發腦機介面Neuralink 冀與人工智能共生.
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馬斯克透露已用猴子測試,揚言明年輪到人類。
承接上文:馬斯克開發腦機介面Neuralink 冀與人工智能共生Neuralink預期,BCI可協助多種有腦神經問題的病人,如運動障礙、脊髓受傷等,讓他們重獲活動能力,或重拾聽力、視力和說話能力。
Neuralink主席及共同創辦人MaxHodak聲稱患者接受手術後,單靠思想就能輸入文字訊息或電郵、移動滑鼠、瀏覽網頁,目標是每分鐘輸入40字,比已故物理學家霍金(StephenHawking)用的逐個字母串寫方法快得多。
美國匹茲堡大學BCI研究員AndrewSchwartz預期,癱瘓者未來可透過BCI,用「念力」駕駛汽車、操控連接到輪椅的義肢,又或是洗衣服。
NathanCopeland是少數正在使用BCI的人,他在一次車禍中脊髓受傷,頸部以下癱瘓。
自2014年起,他參與了Schwartz與同校另一學者MichaelBoninger的BCI研究,讓四支尖銳的電極插到腦上,以頭頂插頭連接至外界。
Copeland可用BCI控制機器和電腦,藉此獲取對外界的感覺:「我在大腦『體覺皮質區』(somatosensorycortex)有兩個植入裝置。
(植入裝置後)壓力、溫暖、刺痛、震動等感覺可以很不同,有時更有跳動感。
這些感覺都是從我的手指近手掌位置或手指關節而來。
」研究人員把電極插入NathanCopeland腦部,讓他透過BCI控制機械臂。
(UniversityofPittsburghSchoolsoftheHealthSciences)至於這些感覺是否真實,Copeland回應:「有些真,有些不太真。
例如壓力和跳動感,都很接近現實世界;刺痛感不能說是不自然,但比起我受傷前的感覺,變得不太明顯。
但這些感覺已成為了我的第二天性,對我來說已變得自然。
」他笑言平常最喜歡用BCI來打機,若有了Neuralink研發的BCI,最想也是用來打機。
Neuralink只是眾多研發BCI的公司之一,Facebook、Kernel、CTRL-labs、Paradromics等科企亦正積極研發相關技術。
近年公、私營方面的投資,亦大力推動了神經技術的發展,像2013年奧巴馬政府推出了「腦啟動計劃」(BrainInitiative);2016年起,Paradromics和CTRL-labs等初創企業也從不同的創業投資者、機構投資者合共集資了逾2.6億美元。
病患如何以腦機介面「說話」醫療正是BCI的主要應用研究範疇。
《自然》(Nature)期刊4月刊登了一篇研究,論文作者、加州大學三藩市分校(UCSF)神經外科教授張復倫(EdwardChang)表示,「這是第一次……我們可以基於一個人的腦部活動,產生一句完整說話。
」張復倫的團隊先以機器學習演算法,把人說話時不同發音所需的嘴形、聲帶動作與相應的大腦運動皮層活動配對,再以此訓練一個可經BCI控制的虛擬嘴巴。
接着,團隊找來五位即將接受癲癇手術的病人當志願者,以腦皮質腦波監測(ECoG)方式,藉手術前夕開腦機會,要求他們讀出幾百句完整句子並記錄大腦活動,最後把這些病人的腦部活動數據輸入BCI,就可讓虛擬嘴巴「說話」,完全正確辨識率最高為43%。
他們上月底還有新進展:開顱後向病人隨機發問選擇題,演算法不但能從腦部活動解碼出61%他們選擇的答案,還有75%被問的問題。
各研究團隊乘着病患接受手術開顱,使用腦皮質腦波監測(electrocorticography,ECoG)插入電極讀取大腦活動。
(WikimediaCommons)「這是現時的熱門題目,很多優秀的團隊也在研究。
」荷蘭馬斯垂克大學(MaastrichtUniversity)電腦科學家ChristianHerff說。
理論上,BCI可直接把大腦活動的訊息轉化為語音,Herff的團隊正是從此途徑研發,步驟與張復倫的團隊很相似,不同之處是跳過了模擬嘴巴,並嘗試產生單字而非句子。
美國哥倫比亞大學神經聲學處理實驗室助理教授NimaMesgarani亦採用了類似的方法,但他是把電極插入病人大腦後讓他聽別人讀出一堆數字,並記錄聽覺皮質區活動,再把相關數據以演算法轉回語音,從而讀出那串數字。
馬斯克不乏同路人,一些科學家已着手研究各種BCI。
美國國防部高等研究計劃署(DARPA)在5月宣布,其神經科技項目將資助六個機構,「研發高解像、雙向BCI,供身體健全的服役成員使用。
」項目經理AlEmondi解釋:「DARPA正為未來無人系統、人工智能和網絡行動的結合做準備,中間或有衝突,人類以現有科技未必能在短時間內妥善處理。
」藉着建造毋須進行手術的裝置,「DARPA可向任務指揮官提供工具,令他們有意義地參與在高速開展的動態行動中。
」換言之,他們想要提升士兵的腦力。
Facebook計劃以腦機介面結合AR和VR,改變人類互動方式。
(FacebookRealityLab)Facebook在2017年亦宣布會開展BCI研究,創辦人朱克伯格(MarkZuckerberg)說:「我們正研發一個可讓你直接用腦袋打字的系統,比現時用手機打字快五倍。
」今年2月,他在與哈佛大學法律教授JonathanZittrain對談中,預見BCI將會配合擴增實境(AR),從根本上改變互動方式:「今天我們手機運作的方式及所有電腦系統,都圍繞着應用程式和各種工作來整合,這不是我們腦袋運作和接觸世界的方式。
這正是長遠來說AR令我極為興奮的一大原因—它能提供一個符合我們思考模式的平台。
我們將能夠把運算產生的東西放進世界,但更根本的是,我們會與它們周遭的人互動。
」上月底,Facebook在網誌宣布,將資助張復倫的研究:「研究員希望最終能做到每分鐘實時解碼100字,可處理1,000個詞彙,錯誤率低於17%。
」Facebook希望利用這研究成果,開發一個完全非侵入式、可穿戴的裝置:「能夠辨認到少許想像操控,例如『主頁』、『選擇』和『刪除』,也會為今天的虛擬實境(VR)系統和未來的AR眼鏡提供新互動方式。
比起仍然看手機熒幕或使用電腦,我們可保持眼神接觸,取得有用資訊和背景脈絡,而沒有一刻延遲停頓。
」相關文章:人腦接駁電腦將通往怎樣的未來?腦機界面衝擊私隱人類難與超人類競爭?追趕技術奇點馬斯克:人腦要接駁AI上文節錄自第174期《香港01》周報(2019年8月5日)《馬斯克再創狂想曲 電腦駁人腦 智商增值擊退AI?》。
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