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[其他] 脑电波里有意识吗?---多学科研讨脑电波

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发表于 2019-5-10 15:06 | 显示全部楼层 |阅读模式

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脑电波里有意识吗?
Are your brain waves conscious?
---多学科研讨脑电波
都世民
摘要:本文主要讨论脑电波与意识有无关联。有关脑机界面的研究,有诸多报道,这些报道的故事很神奇,这项研究中核心问题是什么?研究方向最终要达到什么目的?脑电信息里有没有人的意识?人脑与电脑能不能相互连接或嫁接?是人脑改变电脑还是电脑改变人脑?
关键词:脑电波,AI,脑机界面,意识
引言
《环球科学》2019年第5期,刊登两篇文章:“从科幻到现实:脑机接口的20年”;“用意念操控机器”。这两篇文章用“脑机接口”这个词,来阐述意念控制,也就是用残疾人脑电波控制机体的某种活动,应该说这种研究是有益的,是可以改变一些疾病患者的生活质量。
有关这方面问题,所采用的词汇是多种的,例如脑机界面、意念控制、脑机接口、意志控制,实际上是“脑电波+电子计算机”&“脑电波+机器”来控制机器或人。
“脑机界面”能改变“人类”定义吗?
2018-01-15,腾讯科技 刊登一篇文章:“经济学人封面文章:脑机界面或将改变“人类”定义”。英国《经济学人》杂志发表封面文章,对脑机界面的前景和挑战进行了探讨,甚至认为这种技术可能改变“人类”的定义。
什么是脑机界面?
1973年,美国加利福利亚大学洛杉矶分校雅克·比达尔(Jacques Vidal)首先发表脑机界面(Brain-computer interface)的论文,给出了大脑与外界的直接信息通道,提出了脑机界面的信息系统框架。这个系统他是从大脑提取脑电信号,输入电子计算机,然后再返回大脑的过程。
应当指出的是,获取脑电信号,有两种方法:
一种是植入电极于大脑,从中提取脑电信号[2];
另一种,不是植入电极,是无创伤提取脑电信号[3]。
埃隆·马斯克(0Elon Musk)认为,如果人类想要在人工智能出现时生存下去,就必须要升级。企业家设想这样一个世界:人类通过心灵感应与他人或机器进行沟通,或者像“超人”那样听到极高频率的声音。
如果实现这些能力,要等几十年。在此之前,脑机界面可以为我们打开一扇大门,让我们接触到全新的应用。试想脑机界面可以通过刺激视觉皮层帮助盲人重见光明;可以为中风患者建立新的神经连接;或者通过监控大脑找到抑郁症的神经信号。通过把神经元放电的生物电转化成可以利用的资源,也就是说脑机界面或许可以改变“人类”的定义。[2]
上述观点都能实现吗?笔者怀疑这种说法,其原因如下:
·在古代,東西方国家都不分学科。早先“意识”的研究归属于哲学和佛学范畴。“意识”后来又归属生理学。近代又归属生物学、信息学、脑科学和医学。涉及的学科愈来愈多,变成多学科问题。如今AI技术也参与其中,脑机界面技术设计了一个闭环系统,有两组人工电极,一组采集脑电波信号,另一组接收刺激器的微弱电流信号,用了模拟机械手的触摸和位置信息,传输到躯体的感觉皮层,返回大脑的后顶叶皮层。由此看来,A.I.技术认为脑电信号中有人的意识,这是否意味着自然科学的四大难题之一,意识是怎么产生的?这个问题被A.I.技术破解了吗?否则怎么会称为意念操控?[4-7]
·脑机界面想通过刺激视觉皮层帮助盲人重见光明,这一构想是有问题的,因为对视觉感官相关研究还存在问题,至今反馈通道不明,对眼球与视网膜之间的研究,存在不同层面,有宏观与微观对话,显然是不合适的。人眼不是相机,这之间是无线传输,因为光是电磁波,想用电极代替感光细胞,是不可行的。有关问题,详见文献[7]。
·关于神经性疾病的机理,比如帕金森、忧郁症、痴呆症,知之甚少,也缺乏治疗方法,随着老龄化的进程加快,这些问题要急需解决,因为还有7000多种疑难病症,尚不知如何解决。就中风病人而言,有的人左脑出问题,却激活了右脑,已经有了报道,想用脑机界面来解决,这可能吗?但是这样的情况还是比较罕见的。
如上所述,脑机界面技术想改变人类的定义,有些夸大其词。
对“脑机界面”技术的疑问与思考[9-11]
 ·2012年,一个特殊的传感器植入到一位瘫痪女士的大脑表层,它拥有96个电极,仅为阿司匹林药片大小。女士在无人帮助的情况下,用意念控制机器人手臂,完成了喝饮料动作:拿起杯子,将嘴凑到吸管边,顺利喝完它。
·2012年5月,据媒体报道,台湾一位全身瘫痪病人,目不能转、口不能言,在妻子的帮助下,仅依靠眨眼示意,竟写就一本书。香港中文大学研发出一个“脑机界面”系统,能将脑电波转换成繁体中文字,让全身瘫痪无法说话的病人,有机会“打开心窗”。
·2013年,华盛顿大学的两位计算机科学家坐在两间不同的房间里,戴着通过互联网连接他们的大脑的帽子。这是无创非植入式电极的连接方式。两人要合作玩一款涉及“开火”的视频游戏。科学家A有控制器,但看不到屏幕;科学家B则坐在屏幕面前,但没有控制器。每一次科学家B想要开火的时候,他就会想象这个动作,然后科学家B的手指会不自觉地抽动,用武器开火。
·2014年6月12日,一位名为胡利亚诺·平托(Juliano Pinto)的年轻小伙子站在球场上,他是一位腰部以下瘫痪近十年的病人,他借助一个脑机界面,通过他的大脑控制的机器人外骨骼,他能够将球踢到几英尺以外的地方。
·2017年,脑机界面技术先驱、杜克神经工程中心联席主任(Miguel Nicolelis)曾在华尔街日报发表文章称,脑机界面技术会改变我们的大脑,致使同情心、直觉、社交等种种定义人类的东西被削弱甚至被抹除。一旦大脑与电脑连接起来,它们可能就成了同一个可控的系统,那样被连接的个人的想法就能够被获取,他们的动作也能够被操控。[9]
·2019年,美國哥倫比亞大學研究人員在英國《科學報告》雜誌上發表論文說﹐他們利用語音合成技術與神經網絡算法新開發出一種“聲碼器”﹐可將受試者傾聽數字時產生的腦電波還原為他們聽到的聲音。測試顯示﹐約75%的情況下﹐“聲碼器”能將人腦電波還原為可被人類理解的一串數字。
上述故事,说明脑机界面十分神奇,研究者对这方面的问题加以想象性猜测,使它更为神奇。脑机界面技术真的是那么神奇吗?它真的能改变人类吗?还是人类去改变它?
·百度网百科词条“脑波”与“脑电波”解释的意思有相同也有不同,“脑波”增加了脑电波的应用,也就是脑机界面技术,词条的解释内容与诸多报道是有些不同,也就说它不能概括所有的研究内容。
·人脑与机器的学习方式的差异,使得学习能力无法直接融合。如何让人脑与机器在系统层面实现在线相互学习相互适应,达到更高级的脑机融合?这个问题能否解决?
·从神经环路到小宇宙的神经网络,因为涉及更广泛的神经区域,过程极为复杂,目前研究相对有限。因此两层之间的交互方式与技术相差甚远,有待诸多学科进一步协同深入研究。
·人脑与机器的相容性:生物自身的排异性,使得电子器件难以长久地保持与生物系统畅通连接。要达到脑机一体化的融合程度,设计实现生物相容的各种电子材料与器件,是构建真正实用的脑机一体化混合智能系统的关键所在。这方面问题能否解决?与脑机界面技术是相关的,不可忽视。
·在脑神经科学领域,要完全弄清楚脑智能还相当遥远;而从人工智能角度看,AI的认知功能还远弱于人类自身。人类智能(脑)和机器智能(人工智能)是不同智能问题。人脑与电脑毕竟不是一回事!不能混淆这两者的概念。
·脑机界面的另有解读:有些研究人员认为,受试者头上带的是个肌电采集器,白鼠带的是电刺激器,通过视频能够看见受试者通过眨眼和皱眉两种肌肉动作,通过肌电变化释放两种电信号。大家可以看看视频里白鼠的行动,完全就是如同触电一样,一走错,被电击得一抖。这种控制根本就不是通过脑电波,更不是意念控制。如果控制者脸上肌肉没必要动,真要是脑电波控制,用“电波”记录下脑电波特征就可以了, 不需要人看实验装置去控制。
·有些脑机界面技术的做法,与同“查字典”一样,事先将语言、动作通过计算机软硬件的结合,形成对应的关系,一旦遇到类似情况,就可以通过这字典来翻译。例如朗读0~9的阿拉伯数字,就可以这样去做,常用语言也可以这么做。如果文字是新创造,就很难再去查字典,也就是说脑机界面技术就行不通了。
·文[4]中给出的意念驱动的框架图,有两条虚线,这是问题的关键,信息的采集到底采集了什么信息?文中所言的海量信息,是低级神经信息还是高级神经信息?该怎样去区分?电脑产生的刺激信号,对脑区的感觉皮层产生了什么影响?对整个小宇宙又产生什么影响?这电脑与人脑怎么融合?与人的意念到底产生了什么样的关联?人工研制的”空间滤波器”、”信息处理器”、”无线电接收器”之类的设备,都是电子技术,他们与生物电之间产生了什么影响?该如何解释?生物学家认为,人体的视觉感官反馈通道不明,那么搞计算机的专家,他又怎么能够认为反馈通道已经明确了?令人不解!
总之,脑机界面技术的研究,认为是意念控制,理由不充分,多学科没有解决的问题,搞计算机的专家却认为解决了,这很难使人相信。这里面有一个很重要的问题,这就是宏观与微观之间的关系,到底解决了没有?笔者认为这个问题没有解决。[13]
参考文献
[1]楊心舟,“从科幻到现实:脑机接口的20年”,《环球科学》,2019年第5期。
[2]“经济学人封面文章:脑机界面或将改变“人类”定义”。来源:腾讯科技 ,2018-01-15。
http://www.eeworld.com.cn/xfdz/article_2018011579589.html
[3]脑波(医学名称)本词条由“科普中国”科学百科词条与应用工作项目 审核 。
[4]理查德·安德森,“用意念操控机器”,《环球科学》,2019年第5期,P22。
[5]意识研究的历史回顾,来源:科学网,2018-6-23,本文来自都世民科学网博客。
链接地址:http://blog.sciencenet.cn/blog-1339385-1120511.html 
[6]意识研究简史,整理 廖红艳,《环球科学》,2018年第1期p.32-33
[7]李喜先主编,自然科学四大基本问题的交叉与统一,21世纪100个交叉科学难题,科学出版社。
[8]都世民,“多学科论眼”,中国知网CNKI大诚编客网页,2019-03-08,http://z.bianke.cnki.net/collection/2035310
[9]脑机界面技术能够改变人脑思维,来源:沙发网,Oct 24, 2017,
http://www.shafa.com/articles/AbSrabAnd5P0QDaf.html
[10]“脑机界面”系统能用意念“写”字(新知),来源: 人民网,2012-05-17 05:24:00 
[11]美國研究人員將腦信號直接轉化為語言,來源﹕新華網,2019-02-01 09:24
[12]脑机界面的发展之路:用意念控制机械臂不是梦,来源: 互联网,2014-12-09
[13]童勤业,张宏,丁炯,“理论神经信息学初探”[M],浙江大学出版社,2018年2月。
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发表于 2019-5-10 17:53 | 显示全部楼层
脑电波里应该有意识的,可控制潜在的意识,学习了。
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发表于 2019-5-10 18:42 | 显示全部楼层
用脑电波可以控制机械义肢吧
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发表于 2019-5-11 06:44 | 显示全部楼层

RE: 脑电波里有意识吗?---多学科研讨脑电波

HONGXIAJIE 发表于 2019-5-10 18:42
用脑电波可以控制机械义肢吧

可以,而且已经有比较成熟的产品了,还可以配人工皮肤,国内也有售,就是贵。
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发表于 2019-6-29 11:46 超大游击队员 | 显示全部楼层
脑电波不就是一种电流么,只要找到规律了,就能模拟。
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