腦機(jī)接口:保護(hù)人類以抵御邪惡的人工智能?

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馬斯克曾說腦機(jī)接口的終極目標(biāo),就是保護(hù)人類以抵御邪惡的人工智能。這篇文章,我們來討論下關(guān)于“腦機(jī)接口抵御邪惡的人工智能”這個(gè)目標(biāo)所衍生的幾個(gè)問題。

前一段時(shí)間,馬斯克的Neuralink公司將腦機(jī)接口這個(gè)技術(shù)帶到了大眾的視野,Neuralink期望大腦芯片幫助神經(jīng)系統(tǒng)有問題的人,比如肌萎縮側(cè)索硬化(ALS)患者,讓他們能與計(jì)算機(jī)互動(dòng)。當(dāng)時(shí)就覺得腦機(jī)接口是一個(gè)很酷的東西。

后來又在馬斯克的傳記中看到馬斯克說:“我們?nèi)绻苷业胶玫纳虡I(yè)用途來為Neuralink提供資金,那么在幾十年后,就可以將人類世界與數(shù)字機(jī)器緊密結(jié)合起來,從而實(shí)現(xiàn)最終目標(biāo):保護(hù)人類以抵御邪惡的人工智能?!笨吹竭@句話之后我產(chǎn)生了幾個(gè)問題:

  1. 腦機(jī)接口真的可以保護(hù)人類以抵御邪惡的人工智能嗎?
  2. 我的這個(gè)問題問的有意義嗎?
  3. 在這個(gè)問題之外結(jié)合目前社會商業(yè)化現(xiàn)狀又有什么值得反思的呢?

為了明確以上問題,我們就需要了解下腦機(jī)接口,以下我將分為如下三個(gè)部分闡述BCI。

  1. 未來&現(xiàn)在:對腦機(jī)接口(Brain-Computer Interface, BCI)有期待的同時(shí),也要看看這些期待目前到了什么進(jìn)度,要不然就和核聚變發(fā)電一樣永遠(yuǎn)的50年之差
  2. BCI實(shí)現(xiàn)方式:知道它的實(shí)現(xiàn)方式,現(xiàn)在的研究進(jìn)度,才能更好的看清他的可能性
  3. 商業(yè)化:就像馬斯克的spaceX一樣,遠(yuǎn)大的理想需要現(xiàn)實(shí)(商業(yè)化)的推動(dòng),因此我們來看看有什么比較有意思的產(chǎn)品,以及明確商業(yè)化和學(xué)術(shù)界的差異。

一、未來&現(xiàn)在

未來在哪里?按照我現(xiàn)在的認(rèn)知,它在能夠看見的科幻電影和科幻小說里。

1.1 未來和現(xiàn)在的初步實(shí)現(xiàn)

1.2 腦機(jī)接口與認(rèn)知變化

橡膠手實(shí)驗(yàn)(Rubber Hand Illusion)是一個(gè)著名的心理學(xué)實(shí)驗(yàn),用來研究人類對自己身體的感知和認(rèn)知,以及這種感知是如何受到外部環(huán)境的影響。這個(gè)實(shí)驗(yàn)由瑞典心理學(xué)家Petkova和Ehrsson在2005年首次進(jìn)行。

實(shí)驗(yàn)過程大致如下:

  1. 準(zhǔn)備階段:實(shí)驗(yàn)參與者坐在一張桌子前,他們的兩只手都放在桌子上,其中一只手(通常是參與者自己的真實(shí)手)被一塊板子遮擋,使其無法被參與者看到。在板子的另一側(cè),放置一只與參與者真實(shí)手外觀相似的橡膠假手。
  2. 同步觸摸:實(shí)驗(yàn)者會用兩把刷子同時(shí)輕觸參與者的真實(shí)手和假手的手指。在視覺上,參與者只能看到假手被觸摸,而他們的真實(shí)手在板子后面,無法被看到。
  3. 觀察和報(bào)告:經(jīng)過一段時(shí)間的同步觸摸后,參與者會被問及他們的感覺。大多數(shù)參與者報(bào)告說,他們感到好像假手就是他們自己的手,這種錯(cuò)覺被稱為“橡膠手幻覺”。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)視覺和觸覺信息不一致時(shí),大腦會根據(jù)視覺信息調(diào)整對身體的感覺。即使知道那是假手,參與者的感知系統(tǒng)也會被欺騙,產(chǎn)生一種錯(cuò)覺,認(rèn)為假手是身體的一部分。這個(gè)實(shí)驗(yàn)證明了身體擁有和身體認(rèn)知的可塑性,即我們的身體感知是可以被外部環(huán)境改變的。

橡膠手實(shí)驗(yàn)不僅對心理學(xué)領(lǐng)域有重要意義,也證明了腦機(jī)接口可以成為人類的一部分,在看見聽見世界的方式變化后更加有意思的是我們的認(rèn)知會發(fā)生變化,我很期待見證那樣的世界。

反之腦機(jī)接口技術(shù)的研究和應(yīng)用可以幫助我們更好地理解大腦如何處理感覺信息,以及如何構(gòu)建和維持對身體及其周圍環(huán)境的認(rèn)知。這些知識對于開發(fā)更高級的BCI系統(tǒng)、改善假肢的功能性、以及開發(fā)新的治療和康復(fù)策略都具有重要意義。

二、BCI實(shí)現(xiàn)方式構(gòu)成和分類

1. 總體架構(gòu)

首先我們結(jié)合經(jīng)典的腦機(jī)接口(BCI)實(shí)驗(yàn):猴子“月球行走實(shí)驗(yàn)”來看下腦機(jī)接口是如何實(shí)現(xiàn)的:

  1. 獲取數(shù)據(jù):在“月球行走實(shí)驗(yàn)”中,研究人員將電極植入猴子的大腦,這些電極能夠檢測到猴子打算移動(dòng)其肢體時(shí)產(chǎn)生的神經(jīng)活動(dòng)。
  2. 處理&分析數(shù)據(jù):然后,這些神經(jīng)活動(dòng)被無線傳輸?shù)揭慌_計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)通過算法將神經(jīng)信號轉(zhuǎn)換成控制命令。
  3. 輸出數(shù)據(jù):這些命令被用來驅(qū)動(dòng)一個(gè)外部設(shè)備,比如一個(gè)假肢或一個(gè)虛擬環(huán)境中的虛擬肢體。在猴子“月球行走實(shí)驗(yàn)”中比較有意思的是遠(yuǎn)在杜克大學(xué)的猴子,控制了在東京的機(jī)器人,真的跨越了空間限制,像魔法一樣,通過意念移動(dòng)遙遠(yuǎn)的物體。
  4. 輸入數(shù)據(jù):外部設(shè)備執(zhí)行的動(dòng)作會產(chǎn)生感覺反饋,這些反饋可以通過感覺替代技術(shù)(如觸覺反饋)傳輸回用戶的大腦,形成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。如在該實(shí)驗(yàn)中就可以通過電腦來給猴子查看機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)

接下來我們略微詳細(xì)的了解下以上各部分是如何實(shí)現(xiàn)的有哪些類型。

2. 數(shù)據(jù)獲取

神經(jīng)元活動(dòng)所產(chǎn)生的電生理信號——腦電信號。由于顱骨、頭皮及毛發(fā)等的干擾,越靠近表層的腦電信號,信號噪聲越大,而越靠近顱內(nèi)的腦電信號,其準(zhǔn)確性和有效性都是更高的,在BCI領(lǐng)域,BCI信號源可以分為以下幾類:

綜上不同的數(shù)據(jù)獲取方式,有不同的的特點(diǎn),也導(dǎo)致這兩種方式的商業(yè)化方向,成都都存在不同。

3. 處理&分析數(shù)據(jù)

腦機(jī)接口數(shù)據(jù)處理主要流程如下:

  1. 信號預(yù)處理:對原始信號進(jìn)行去噪、濾波、歸一化等處理,以提高信號質(zhì)量。預(yù)處理步驟可能包括去除偽跡(如眼動(dòng)、肌肉活動(dòng)產(chǎn)生的信號)、消除直流偏移、放大信號、應(yīng)用帶通濾波器等。
  2. 特征提?。?/strong>從預(yù)處理后的信號中提取有用的特征,這些特征應(yīng)該能夠代表用戶的意圖或大腦狀態(tài)。特征提取可能包括時(shí)域特征(如信號的均值、方差、頻率成分等)、頻域特征(如功率譜密度)、空間特征(如不同腦區(qū)之間的信號相關(guān)性)等。
  3. 特征選擇:在提取了大量特征后,選擇對分類或回歸任務(wù)最有效的特征子集。特征選擇有助于減少數(shù)據(jù)維度、提高處理速度和分類準(zhǔn)確性。
  4. 模式識別:使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法對提取的特征進(jìn)行分類或回歸分析,以識別用戶的意圖或大腦狀態(tài)。常用的算法包括支持向量機(jī)(SVM)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)、深度學(xué)習(xí)模型(如卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)CNN、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)RNN、長短期記憶網(wǎng)絡(luò)LSTM)、k最近鄰(k-NN)、隨機(jī)森林等。
  5. 解碼和翻譯:將模式識別的結(jié)果解碼為控制信號,這些信號可以用于驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備或軟件。例如,將大腦活動(dòng)解碼為控制輪椅移動(dòng)的指令或生成文本的命令。
  6. 反饋:在某些BCI系統(tǒng)中,將外部設(shè)備的響應(yīng)或系統(tǒng)的狀態(tài)反饋給用戶,形成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。這有助于用戶調(diào)整他們的思維模式,以更好地控制外部設(shè)備。

在整個(gè)數(shù)據(jù)處理流程中,算法的選擇和優(yōu)化是至關(guān)重要的。不同的BCI應(yīng)用可能需要不同的算法和參數(shù)設(shè)置。例如,對于運(yùn)動(dòng)想象BCI,可能需要能夠捕捉時(shí)間序列信息的算法,如RNN或LSTM。而對于基于P300的BCI,可能更依賴于能夠檢測特定事件相關(guān)電位的算法。

4. 輸入數(shù)據(jù)

輸入數(shù)據(jù)的方式主要有如下這些:

  1. 植入電極:用于治療
  2. 視覺:顯示器
  3. 聽覺:外放聲音
  4. 觸覺:手臂上貼一些材料
  5. 經(jīng)顱磁刺激(TMS):是一種利用脈沖磁場,作用于大腦中樞神經(jīng)系統(tǒng),改變大腦皮層神經(jīng)細(xì)胞的膜電位,使之產(chǎn)生感應(yīng)電流,影響腦內(nèi)代謝和神經(jīng)電活動(dòng),從而引起的一系列生理、生化反應(yīng)的磁刺激技術(shù)。是一種無痛、無創(chuàng)的綠色治療方法。

三、BCI商業(yè)化

1. 目前商業(yè)畫情況

按照數(shù)據(jù)獲取方式的差異,在商業(yè)化上,和大眾娛樂健康認(rèn)知改善等比較相關(guān)的是非侵入式的腦機(jī)接口,因此我主要介紹下非侵入式腦機(jī)接口目前有哪些有意思的產(chǎn)品以及一些相關(guān)的理論支持。

睡眠監(jiān)測與改善:

腦機(jī)接口技術(shù)可以用于監(jiān)測睡眠質(zhì)量和睡眠階段,例如通過分析腦電信號的特征和模式來識別入睡時(shí)間、醒來時(shí)間、睡眠深度和清醒時(shí)段等指標(biāo)。這種方法為個(gè)人提供了更客觀、準(zhǔn)確和全面的睡眠健康評估 。

冥想訓(xùn)練與認(rèn)知注意力提升:

腦機(jī)接口訓(xùn)練已被證明在提升認(rèn)知能力方面具有潛力,包括注意力、記憶、問題解決和創(chuàng)造力。通常,這種訓(xùn)練使用腦電圖(EEG)來監(jiān)測大腦的電活動(dòng),并通過可視或聽覺反饋幫助個(gè)體學(xué)習(xí)和控制自己的大腦活動(dòng),從而改善這些認(rèn)知能力 。

冥想訓(xùn)練被發(fā)現(xiàn)可以提升腦機(jī)接口的控制效果。研究表明,與未接受過冥想訓(xùn)練的參與者相比,接受過冥想訓(xùn)練的參與者在腦機(jī)接口控制方面表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。這表明,通過冥想訓(xùn)練可以增強(qiáng)大腦對腦機(jī)接口的控制能力 。

目前在睡眠改善、冥想、認(rèn)知注意力提升有以下比較主流的產(chǎn)品:

綜上所述,腦機(jī)接口技術(shù)在睡眠監(jiān)測、冥想訓(xùn)練以及認(rèn)知注意力提升方面展現(xiàn)出巨大潛力,并在商業(yè)化方面取得了一定進(jìn)展。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新,未來這些應(yīng)用領(lǐng)域有望進(jìn)一步擴(kuò)大,為個(gè)體提供更加個(gè)性化和精準(zhǔn)的服務(wù)。

2. 侵入式BCI工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的對比

最近,馬斯克的腦機(jī)接口公司Neuralink屢次成為外界議論的焦點(diǎn)。從獲得4300萬美元的風(fēng)險(xiǎn)投資、被傳實(shí)驗(yàn)導(dǎo)致猴子死亡到宣布將做人體試驗(yàn)。

這個(gè)以實(shí)現(xiàn)“人腦意識上傳”為長遠(yuǎn)目標(biāo)的公司,卻遭到了“腦機(jī)之父”、該領(lǐng)域?qū)W術(shù)奠基人米格爾·尼科萊利斯直接而犀利的批評。

他認(rèn)為,Neuralink根本沒有作出任何創(chuàng)新,稱馬斯克本人甚至不知道大腦的位置。

作為一名神經(jīng)學(xué)家,尼科萊利斯表示,即使他發(fā)明了“侵入式”腦機(jī)接口,也不會向每個(gè)人推薦,“腦機(jī)接口面臨的挑戰(zhàn)不僅是技術(shù)上的,更是醫(yī)學(xué)和社會上的”。(財(cái)聯(lián)社)

四、回答最初的問題

1. 腦機(jī)接口真的可以保護(hù)人類以抵御邪惡的人工智能嗎?

a.首先腦機(jī)接口的數(shù)據(jù)分析中,做的比較好的運(yùn)用了深度學(xué)習(xí)算法,和現(xiàn)在大家認(rèn)為的人工智能如出一折,因此我的擔(dān)憂是,運(yùn)用AI的腦機(jī)接口并不一定可以如實(shí)傳遞我想要的信息,且有的腦機(jī)可以獲取給大腦的刺激,因此AI甚至可以控制大腦;同時(shí)

聯(lián)合國提出了類似擔(dān)憂,通過AI解碼大腦,AI可以直接反向刺激。

2. 我的這個(gè)問題問的有意義嗎?

a.深度學(xué)習(xí)是一個(gè)黑盒,目前人類對大多數(shù)算法只能按照訓(xùn)練經(jīng)驗(yàn)控制結(jié)果,而無法明確其實(shí)際的原理,不像數(shù)學(xué)有明確的理論支撐,因此用一個(gè)不清楚的東西去研究一個(gè)不清楚的東西,如果真的搞清楚那才是魔法。

b.如果我是一個(gè)種族主義者像馬斯克一樣,那這個(gè)問題有意思,如果我和google的CEO拉里佩奇一個(gè)是一個(gè)非種族主義者,那這個(gè)問題就像是A國和B國斗爭,誰會贏,對我來說就沒有那么有意思

c.可能到最后控制與否變得不那么的重要,就像我們體內(nèi)的細(xì)菌會影響我們的思考,腦結(jié)構(gòu)的變化會影響我們的性格,在神盾局里你可能都不知道ai對你的限制,因此對于作為人的我來說,沒有辦法感受到被限制,那就是沒有限制

3. 在這個(gè)問題之外結(jié)合目前社會商業(yè)化現(xiàn)狀又有什么值得反思的呢?

a.兩股敵對勢力,我們?yōu)锳I投入了巨大的資金投入,最近open ai甚至有個(gè)7萬億計(jì)劃,而我們對人類的基因發(fā)展,大腦發(fā)展,身體素質(zhì)的提升又投入了什么呢?

b.腦機(jī)接口技術(shù)有潛力為人類帶來許多積極的變化,但它并不是抵御人工智能威脅的萬能解決方案。確保人工智能的安全和符合人類利益,需要綜合多種手段和技術(shù),以及全社會的參與和合作。

最后,我問自己你期望一個(gè)有腦機(jī)接口,人工智能的世界還是現(xiàn)在的世界,我回答:我期待遇見更加有意思的未來。

五、參考內(nèi)容來源

【手上長著仿生手臂的少女】https://www.bilibili.com/video/BV1tA411b7zG/?share_source=copy_web&vd_source=ca9ea0e22eea39c61d75ac3f10aa43f2

【國內(nèi)首例植入式腦機(jī)接口讓意念控制機(jī)器臂https://www.bilibili.com/video/BV1FJ411E7DA/?share_source=copy_web&vd_source=ca9ea0e22eea39c61d75ac3f10aa43f2

【【CAA科普大講堂】華中科技大學(xué)伍冬睿教授:腦機(jī)接口——原理與應(yīng)用】https://www.bilibili.com/video/BV1qY4y1N7HV/?share_source=copy_web&vd_source=ca9ea0e22eea39c61d75ac3f10aa43f2

書籍:《腦機(jī)穿越:腦機(jī)接口改變?nèi)祟愇磥恚?021年版)》《腦機(jī)簡史》《心靈的未來》

[2309.14030] DeWave: Discrete EEG Waves Encoding for BrainDynamics to Text Translation (arxiv.org)

《腦機(jī)接口總體愿景與關(guān)鍵技術(shù)研究報(bào)告(2022年)》

https://mp.weixin.qq.com/s/hxj5C5yD2OkkZozsyGdDGg

https://arxiv.org/pdf/2310.14928

https://mp.weixin.qq.com/s/Vqn2Mg1WfvKrCBAyUUnPGQ

https://mp.weixin.qq.com/s/QZIxfLJq57_GtxTxq5E-Zw

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1746396221449681973&wfr=spider&for=pc

賀斌教授團(tuán)隊(duì):多少冥想訓(xùn)練才能提高腦機(jī)接口的性能?:https://blog.csdn.net/zyb228/article/details/131039724

廣州日報(bào)專訪 | 腦機(jī)接口:機(jī)器讀懂你的心:https://www.pazhoulab.com/2023/05/2690/

網(wǎng)站:Neuralink官網(wǎng)

大模型:智譜清言

作者:4T

本文由 @4T 原創(chuàng)發(fā)布于人人都是產(chǎn)品經(jīng)理。未經(jīng)作者許可,禁止轉(zhuǎn)載。

題圖來自Unsplash,基于CC0協(xié)議。

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