阿凡达里的“大脑魔术”


卡梅隆可能想象不到,中国观众为了看一部美国电影有多拼。

图片来源:网络


12月16日,詹姆斯·卡梅隆的最新力作《阿凡达:水之道》在全国的IMAX影院公映。中国多地出现了图片中的场景,观众全套防护武装到牙齿,排着长队检票入场。


遥想13年前,《阿凡达1》上映,这部电影绝对是一个划时代的作品,不仅电影为电影工业带来了全新的技术革命,在电影的情节中,也充满了对前沿技术的超前想象,例如超越时代并贯穿整个剧情的“脑机接口”。


2022年,随着《阿凡达:水之道》的热映,脑机接口被大家再次谈起。



阿凡达式的“脑机接口”


在卡梅隆的多部电影中,都出现了脑机接口的技术。


在以2154年作为故事背景的《阿凡达1》中,脑机接口技术让人类突破身体的局限,变得更高、更快、更强。


在潘多拉星球上,潘多拉基地给下身瘫痪的前海军战士培养了一个人造人,当这个士兵进入睡眠舱,将一个复杂的设备戴在头上,通过这一设备,他只需要动动脑,便可以操控人造阿凡达按照他的想法来行动。


人造人骑着当地潘多拉星的飞龙,二者通过“辫子”联系在一起,人造人还可以通过意念来控制这个飞龙。


《阿凡达》剧照


在卡梅隆的另一部电影《阿丽塔:战斗天使》中,也出现了脑机接口的技术。


女主角阿丽塔大脑保存完好,但在依德医生为她安装了机械肢体后,阿丽塔奇迹般地复活了。该片呈现了一个人机融合极为普遍的未来世界。


《阿丽塔:战斗天使》剧照


虽然电影中的脑机接口技术应用,是要远于现实的,但实际上我们也正不断地逼近电影里的场景。


5G时代的到来,将科幻电影中的场景一个个变为现实,相关研究应用已越来越多。例如,利用“意念”操控物体,早已不只是人们的美好愿景。



大脑“魔术”


1924年,德国医生汉斯•贝格尔发现了脑电波,简单地说,就是人的意识可以电信号的形式被发现和读取。据研究,人类在进行思考时,大脑会产生0.2毫伏至1毫伏的电压,这被称为脑电信号。脑电信号与大脑意识之间存在着一定对应关系,并呈现出规律性的特点。


脑机接口技术与此密切相关、


脑机接口技术就是通过在人脑与计算机等外部设备之间建立直接的连接通路,采集脑电信号,通过算法来解码神经信号,从中分析出人的意图,再将人的思维活动进行转换,来控制外部设备或形成对外交流的信号。


2012年美国国防部高级研究计划局实施了一项名为“阿凡达”的科研计划,希望使后台人脑与前台机械合而为一,打造一支像电影《阿凡达》中那样用人脑远程控制的“生物机器军团”,提高无人作战装备的自主性和精确性。


紧接着,在2013年3月,英国也有了突破。


英国研究人员开发出了第一种用于控制飞船模拟器的脑机接口装置,戴在头上后通过人脑意念便可控制飞船模拟飞行。


士兵可以通过脑机接口更方便地控制战场上的探测器和信息终端,指挥员通过脑机接口能实现自己与战场信息系统的无缝对接。


在民用领域,脑机接口技术的研究应用也早已开始。


脑控义肢、脑控家电等可以帮助很多重残者重新回归正常生活。同时脑机接口技术可以监测儿童的脑部活动,及早发现一些心理症状甚至是神经疾病。而且科学家还能使用脑机接口来判断人的运动意愿,并在相应的肌肉上施加电刺激来帮助患者重新构建大脑与目标肢体之间的神经信息通路,以帮助中风患者恢复肢体功能。



与人工智能“共生”的“超人”

如果说神经学、医学背景的科学家们热衷于将脑机接口应用于临床医学,以马斯克为代表的新型企业家则是希望通过脑机接口将人脑与计算机结合起来,让人脑可以利用外界的计算力,或者与人工智能(AI)结合起来,提升人类能力,变成与人工智能“共生”的“超人”。


目前,脑机接口主要分为两类:侵入式和非侵入式。后者已经有比较广泛、成熟的应用,例如脑电图(EEG)、功能性磁共振成像(fMRI)等,通过多重保障触点紧密接触头皮的脑电帽,间接获取大脑皮层神经信号。


而马斯克选择的是更难的侵入式脑机接口,需要开颅后往试验对象的大脑里植入电极、神经芯片、传感器等外来设备,以获取更精准的神经信号。


马斯克曾在多个场合提及,他研究创建脑机接口的原因之一:加快人机的交互速度。


2019年7月,马斯克旗下脑机接口公司Neuralink首次对外公布了其研发的一款脑机接口系统。在报道中,该系统是用长得像缝纫机一样的机器人,向大脑中植入超细柔性电极来监测神经元活动。整个系统包含3000多个电极,它们与比头发丝还细的柔性细丝相连。


Neuralink还定制了一款微小芯片,可以通过USB-C 的有线连接方式传输数据。2020年8月29日的展示进一步增加了新的内容,马斯克向现场观众介绍了一只大脑中植入脑机接口设备的小猪,该脑机接口的功能仍很简单:可以直观观察小猪大脑活动的电波信号,设备和系统可以根据小猪的脑电波信号,对小猪的下一步运动进行预测。


这意味着新的脑机接口产品不仅能够从大脑中获取信息,并可以进行初步的信息解码和理解判读。马斯克称,这款设备可以帮助解决许多神经系统问题,例如记忆力减退、中风和成瘾等。


作为人体中最复杂的器官,我们对大脑的了解还太少。随着脑科学的发展,脑机接口的功能也会越来越强大。使盲人复明,使瘫痪者行走,使聋哑人开口说话,这些传说中的神迹会因科学来到人间。


脑机接口技术最先广泛应用于医疗领域,能最快看到成果的也是这一领域。像宜信的生态圈伙伴济峰资本、元生创投等,都已在这个领域有所布局。

同时在其他领域,脑机接口被认为是元宇宙的终极解决方案,是人与人、人与世界沟通方式的革命。


脑机智能在数字经济、医疗、互联网等诸多领域,都拥有广阔前景。以电、光、磁、声等多手段综合的脑机信息交互,可以开创未来脑机设备与仪器的崭新产业。


在脑机智能的逐步发展过程中,将渐渐由最基础的行为能力深入到感知乃至高级认知功能,这为未来的智能机器人研究开辟了新途径。大脑和心智领域将成为下一个颠覆性演变的前沿阵地。


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