中国科学家生物技术获突破,让猴子用意念抓取物品,科幻走入现实

以山爱科学 2024-06-12 09:35:44

只要在猴子的头颅里放入一片薄膜,就可以让猴子不用动手,使用意念控制机械臂,抓取一枚草莓。

很神奇的一幕。

这套设备,在四月二十五号的时候,2024中关村论坛上亮相了。

这项技术属于人机混合智能的前沿技术,用专业术语叫脑机接口。

听名字就能明白,大脑和机械进行对接的一种技术。

那么这套技术继续发展下去有什么成果,就不用说了。

往小了说可以让身体残疾的人士,再获肢体运动的可能,往大了说,是不是可以让人类通过意识驾驶庞大的机械设备。

今天就围绕脑机接口这项前沿的生物技术,来讲一讲。

什么是脑机接口?

脑机接口的定义是:让大脑和外部世界进行直接联系的设备,或者叫做渠道也可以。

在过去不管是人类还是各种生物,都是大脑发出信号,然后通过肢体来实现对外部世界的操作。

说到这里很多人就理解不了,这怎么进行联系呢?原理是什么?

这么说吧!

计算机所有人都了解,它对外部世界的判断是通过0和1的组合来进行。

这套操作看起来很有趣,其实计算机的这套工作过程就是模拟人脑的工作模式发明出来的。

那么大脑又是一个什么样的操作结构呢?

学习过生物的都知道,大脑是通过神经元对外发送信号的,但不知道这些信号的内容是什么?

其实这些信号的内容非常的简单,就两个信号,有或者没有。

所以大脑其实就是通过简单的有或者没有的判断,从而控制肢体的行动的,这和计算机的0和1的组合又有什么区别呢?

这也是如今人工智能得以实现的基础。

不过人工智能目前和人类的大脑比,还是差了很多。

说到这里,很多人会下意识的认为,说反了吧?

确实人工智能在一些领域确实超过了人类的大脑,但有一些能力还是差很多的。

比如从能量的使用效率来说,人工智能目前还是没有办法和大脑来比较的。

说一组数据就明白了,大脑消耗的功率其实只有十五瓦左右,也就是一个灯泡消耗的能量。

而想要维持这种能量的消耗,一天吃一到两个苹果就足够了。

在科学家们的眼里,很难想象这一两个苹果的能量,如此巨大,可以让大脑完成很多匪夷所思的任务。

比如控制人体做事,并对看到的东西进行记忆,遇到高兴或者悲伤的事情,产生各种情绪,对一件事进行判断,并预测一件事的未来走向等等。

这是何其复杂的一项工程,却依靠一两个苹果办到了。

那么人工智能给它一个十五瓦灯泡消耗的能量,估计连启动都是一件非常困难的事情。

比如美国人工智能研究实验室推出的一款人工智能,它是使用神经网络搭建起来的。

虽然这台人工智能被叫做聊天机器人,但它的功能很多,不仅可以制作视频,文案,甚至可以写论文,写代码。

就是这么一台人工智能,一天消耗的电能就高达五十万千瓦时,这个数据相当于美国一万七千个家庭用电。

所以在科学家这里,真正实现人工智能,是从两个方面来判断的。

其一就是产生人类一样思维,就像上文提到的聊天机器人;其二就是让人工智能的能量消耗可以媲美大脑。

而一般人只注重到了第一点,忽略了第二点的存在。

这也是没有办法的事,人脑的结构太过复杂,到现在都没有研究明白。

不说别的光神经元就有八百六十亿个,就算是最简单的有和没有,通过这么庞大的神经元进行组合,会组合出多少个结果?

这还不算每一个神经元之间的沟通,是通过成千上百个突出,进行彼此的联系。

这又让输出的结果呈几何倍的增加。

所以到现在科学家们都解释不清楚如此庞大的神经元结构,它们在进行分析一件事的时候,是从那个点开始,到那个点结束,整个事件在神经元中的运作机制是什么?

所以想要将人工智能做到和人脑一样,不仅费时还会消耗很多的资金。

欧洲早在十年前推动一个叫做欧洲人脑计划,结果推动了十年,没有得到什么结果。

所以脑机接口,也是一条出路。

脑机接口的运作方式

目前脑机接口的运作方式,一共有三种途径可以实现。

其一,是最简单的,将电极贴到头皮上,通过电极收集大脑发出的电波,进行操作。

其二,需要动手术,将电极直接贴到大脑皮层上边,显然这种方式要比贴在头皮上接受到的信号要好很多。

其三,同样动手术,和第二点不一样的地方在于,电极上会有各种微小的细针,也就是说将电极插在大脑组织里。

根据这三种方式的描述,其实就感觉得到,第三种的模式接受的信号是最好的,毕竟距离大脑是最近的。

当然了,任何事情都是有原因的,得科学的解释一下。

上文已经说了,大脑的结构很复杂,它会处理很多的事情,比如情感,判断一件事的走向,目前这件事应该怎么去做,耳朵和眼睛还会接受到其他的信息,判断这些信息对眼前这件事有没有干扰等等。

其实大脑的每一秒需要做出来的信息比写出来的这些还要多,还要让人意想不到。

所以大脑在同一时间对外发出的脑电波信息是及其复杂多样的,那么收集这些脑电波,就如同在一片信息汪洋中寻找需要的那片信息。

贴在头皮上,就相当于隔着一堵墙在收集,收集起来的信息模糊不清;贴在大脑皮层上相当于直面这片信息汪洋,得到的信息是混杂的;而插入大脑组织,就相当于给每一份信息做了标注,清楚的知道每一份信息的目的是什么?

所以这三条路中,最高级的是第三种模式。

第三种模式可以清晰的判断出大脑想要干什么?

而脑机接口就可以通过这些精准的,不通过躯体的动作,就能让外部设备得到反馈。

最终就出现了文章开头的那一幕,猴子通过意念,使用机械臂拿到一枚草莓。

而这套设备被叫做北脑二号。

在中关村论坛上出现的这只猴子,其实植入电极的时间,已经有一年了。

这是全世界第一次实现,让猕猴通过意识控制二维运动目标的脑控拦截。

虽然这个名字很啰嗦,实际意义也看不明白,但大体意思也能理解,这里就不多做解释了。

这个技术让中国科学家掌握了大规模单细胞信号纪录、解码生物技术的前沿难题。

不过需要承认的是,在系统的集成度方面和国际上比较还是差了一截。

脑机接口的未来方向

其实关于脑机接口的未来走向,在很多科幻电影中都有见过。

比如《未来战警》中描述的世界,很多人都利用机器人代理来上班工作,进行交际,而人类本身却躺在家里操作代理机器人。

还有《黑客帝国》中人类干脆直接就进入到了一个虚拟的世界生活,而本体却躺在一个营养槽里。

从出生到死亡,就在一个棺材一样的容器里呆着。

这都是脑机接口发展到最后,出现的情况。

那么现在呢?

在今年的四月份,清华大学和宣武医院合作,进行了第一例无线微创脑机接口的临床试验。

这两个试验对象是两位高位截瘫患者,手术之后,他们就可以通过这个无线微创脑机接口进行活动,用意念控制机械外骨骼活动了。

其中一名高位截瘫整整十四年了,而手术之后,他就可以用手拿着水杯给自己喝水了。

所以现在脑机接口更多的是和医疗挂钩,帮助残疾人士恢复一定的肢体功能,让他们具有一定的运动能力。

据说现在科学家们还在研究,让人接入脑机接口,可以和游戏里的人物进行互动,操控游戏里的人物进行游戏体验。

听着是不是像一类小说?

人类进入到游戏中,以游戏中创建的人物打怪升级,获取装备,用自己的眼睛,耳朵,身体,挥动游戏装备。

当然了,想要实现这些,以现在的技术还是无法达到小说里的情节描写。

这不仅仅包括上文提到的大脑信号的收集技术,还包括将这些技术进行缩小化,轻量化,更加精准的采集信号技术。

再有就是,信号收集起来,还要进行对这些信号进行解读的技术。

虽然这种解读技术已经不错了,但想要实现上边说的情景,还需要更加优秀的解读技术,更高质量的解读脑电波。

这项技术就像是网络延迟一样,解读的不够好,延迟的时间就长,甚至出现误读,流畅感不仅没有,还会出现错误操作。

比如本来是去饭馆吃饭,结果跑到了厕所里方便,这就尴尬了。

总之脑机接口的不断突破,会让人和机械的沟通变的更加的高效,到时候就可以抛弃掉传统的输入方式,直接通过意念控制就可以实现对机械的控制。

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以山爱科学

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