研究人與機器之間的融合為我們對未來提供了啟示。科學界在腦/計算機接口 (BCI) 技術(如腦圖譜繪制和類神經形態電路)的發展上已取得顯著進展。
將大腦直接連接至外部設備的系統被稱為腦/計算機接口 (BCI) 。這類技術利用植入輔助設備的傳感器采集大腦信號,并用這些信號驅動外部設備。這意味著大腦信號向各種動作甚至指令的轉化,無須依賴人體的運動。腦/計算機接口 (BCI) 通常依靠傳感器記錄的大腦活動,并將其轉換成數字形式,便于設備解讀。
腦/計算機接口 (BCI) 結合類神經形態計算的目標在于模仿大腦的能效與處理潛力。為此,必須重新設計系統架構以支持內存計算 (IMC) ,同時研發出能模擬突觸與神經元動作的電子設備。
類神經形態發展
腦/計算機接口 (BCI) 擁有超過一百年的歷史。1924 年,漢斯·貝格 (Hans Berger) 發現了大腦的電活動。他的研究利用電極記錄了人體頭皮上的電信號,從而產生了首批腦電圖 (EEG) 記錄。1988 年,他實現了首例非侵入式腦/計算機接口 (BCI) 輔助機器人控制。2005 年,Cyberkinetics 的 BrainGate 計劃成功實現了對假手的控制。關于腦/計算機接口 (BCI) 的詳細歷史,請參閱:The history of Brain-Computer Interfaces (BCIs) - Timeline - RoboticsBiz 。
2018 年,由國防高級研究計劃局 (DARPA) 資助的研究證明,植入大腦芯片的人可以利用大腦信號操縱無人機群。此后,各類研究和實驗層出不窮,毫無疑問,神經網絡與人工智能的結合正朝著增強甚至升級人類認知能力的方向邁進。未來,我們或許會在大腦中植入納米芯片,以提升認知能力并實現智能數據上傳。
到 2025 年,腦/計算機接口 (BCI) 技術取得了迅速進展,一項突破正影響著大腦與機器之間的交融。新加坡國立大學 (NUS) 的研究表明,在非常規使用條件下,一個單一的傳統硅晶體管可以模擬一個生物神經元和突觸。該研究由新加坡國立大學設計與工程學院材料科學與工程系的副教授 Mario Lanza 領導,其發現為構建可擴展、能效高的人工神經網絡 (ANN) 硬件提供了可能。Lanza 教授指出:“我們需要既具可擴展性又高能效的硬件,以實現真正意義上的類神經形態計算,讓微芯片表現得如同生物神經元和突觸。”
埃隆·馬斯克 (Elon Musk) 一直是類神經形態領域的先行者。他在 2016 年創立的 Neuralink 成為研發腦/計算機接口 (BCI) 技術的核心企業。Neuralink 正在開發植入式腦/計算機接口 (BCI) ,以實現大腦與計算機的直接通信,從而提升人類潛能,并賦予殘障人士更多自由。該技術通過手術機器人在大腦中植入設備,幫助癱瘓患者恢復控制能力,使用戶可僅憑思維操作計算機或其他設備。
美國亞利桑那州一位 30 歲的男子 Noland Arbaugh 首次接受了 Neuralink 的大腦芯片植入,這標志著神經科技領域的一個重大里程碑。2016 年的一次潛水事故使他肩部以下癱瘓。BBC 報道指出,自 2024 年 1 月植入芯片以來,他的恢復效果堪稱奇跡。借助這一技術,Arbaugh 現已能夠僅憑思維利用腦/計算機接口 (BCI) 操控計算機。回憶早年癱瘓的經歷,他表示:“你完全失去了控制和隱私,生活非常艱難。”然而,手術后他僅憑想著手指移動,就成功控制了電腦光標。
《Frontiers in Science》雜志上一篇涉及科學家、機構和學者合作的文章進一步凸顯了人機接口的潛力。文章結論寫道:“我們可以想象人腦與機器接口未來所帶來的無限可能。”基于神經納米機器人技術的人腦/計算機接口 (BCI) 系統有望通過讓人們快速訪問云端中所有知識來提升人類智力和學習能力。此外,它還可能將全沉浸式虛擬現實與增強現實提升到前所未有的高度,使用戶能更充分展現自我,獲得更有意義的體驗。通過應對人類所面臨的新挑戰,這些技術進步或將幫助人類適應新興的人工智能系統與人類增強技術。* 請參閱 Frontiers | Interface between Human Brain and Cloud (frontiersin.org) 。
此外,人們對構建由能通過物理變化進行學習的智能材料制成的量子大腦抱有希望。在追求這種“量子大腦”的過程中,物理學家已取得顯著進展。他們證明了可以復制大腦中神經元和突觸的獨立動作,并對單個原子構成的網絡進行模式化及連接。詳情請參閱 The Initial Steps Toward a Quantum Brain: An Intelligent Substance That Acquires Knowledge by Changing Itself Physically (scitechdaily.com) 。
未來的腦/計算機接口 (BCI) 應用可能實現即時通訊、思維傳輸、夢境記錄以及 AI 意識整合。雖然這些進展為人類增強帶來了潛力,但它們也引發了諸多倫理問題,如賽博格權利及超級 AI 的監管問題。此外,由于腦/計算機接口 (BCI) 直接與腦信號交互,網絡安全和隱私問題尤為關鍵,這些技術可能面臨濫用或被攻擊的風險。隨著該技術的普及,保護用戶數據并確保倫理使用將顯得愈發重要。
盡管面臨技術、安全與倫理挑戰,人機交互的時代已經到來。它將塑造我們的未來,甚至有望定義第五次工業革命。關鍵在于以積極的方式引導其應用,從而提升人們的生活品質。
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