焊接思想和機器：我們有多近？

正如古希臘人幻想飛行一樣，今天的想象力和夢想將心靈和機器融合在一起，是對人類死亡的煩惱問題的補救。通過腦電腦界面（BCI）技術，心靈能否直接與人工智慧、機器人和其他心靈聯繫，以超越我們的人的局限性？

在過去50年中，全球大學實驗室和公司的研究人員在實現這一願景方面取得了令人矚目的進展。最近，諸如Elon Musk（Neuralink）和Bryan Johnson（Kernel）等成功的企業家，已經宣布了通過腦機介面來提高人類能力的新創公司。

我們真正成功地將我們的大腦連接到我們的技術有多近？當我們的思想被插入時，會有什麼影響？

起源：健康和康復

感恩運動神經工程中心（CSNE）研究員 Eb Fetz 是將機器與心靈連接起來的最早的先驅之一。在1969年，在甚至個人電腦之前，他表明，猴子可以放大他們的大腦信號來控制在錶盤上移動的針頭。

最近在BCI上的大部分工作旨在提高癱瘓，或嚴重運動障礙者的生活質量。你可能已經看到最近的一些成就：匹茲堡大學的研究人員利用記錄在大腦中的信號來控制機器人手臂。斯坦福大學的研究人員可以從大腦信號中提取癱瘓患者的運動意圖，讓他們無線使用平板電腦。

類似地，一些有限的虛擬感覺可以通過在腦內或腦表面傳遞電流而被發送回大腦。

我們主要的視覺和聲音感覺如何？對於嚴重視力障礙的人來說，早期版本的仿生眼已經被商業化部署，現在正在進行改進的版本。另一方面，耳蝸植入物已經成為最成功和最普遍的仿生植入物之一 ——全世界超過30萬的用戶使用植入物來聽。

最複雜的BCI是「雙向」BCI（BBCI），可以記錄和刺激神經系統。在華盛頓大學感覺運動神經工程中心，正在探索BBCI作為一種激進的中風和脊髓損傷康復工具。該中心已經表明，BBCI可以用於加強兩個腦區域之間或大腦和脊髓之間的連接，並重新路由損傷區域周圍的信息以重新生成癱瘓的肢體。

迄今為止所有這些成功，您可能會認為腦電腦界面將成為下一個必備的消費者小工具。

還很早

但是，仔細看一下目前BCI的一些示範活動，顯示我們還有一條路要走：當BCI產生運動時，比起健康的人，它們的速度要慢得多，不太精確。仿生眼睛提供非常低解析度的視覺; 耳蝸植入物可以電子地攜帶有限的言語信息，但扭曲了音樂的體驗。為了使所有這些技術發揮作用，電極必須通過手術植入——今天大多數人不會考慮的前景。

不是所有的BCI都是侵入性的。確實存在不需要手術的無創BCI; 它們通常基於來自頭皮的電（EEG）記錄，並且已被用於證明對游標，輪椅，機器人手臂，無人機，人形機器以及腦對腦通信的控制。

但是所有這些演示都在實驗室里，房間很安靜，測試對象不會分心，技術設置長而有條理，實驗只能持續一段時間才能顯示一個概念是可能的。證明這些系統是非常困難的——足夠快速，足夠強大，可以在現實世界中得到實際應用。

即使使用植入電極，嘗試閱讀心靈的另一個問題來自於我們的大腦結構如何。我們知道，每個神經元及其成千上萬的連通鄰居形成了一個難以想象的大而不斷變化的網路。這對神經工程師來說意味著什麼？

想象一下，您正在嘗試了解一大群朋友之間關於複雜主題的對話，但您只能聽取一個人的意見。你可能能夠弄清楚談話的粗略主題，但絕對不是整個討論的細節。因為即使我們最好的植入物只能讓我們一次聽幾個大腦的小塊，可以做一些令人印象深刻的事情，但是我們無法理解完整的對話。

還有我們認為是語言障礙。神經元通過電信號和化學反應的複雜相互作用相互通信。這種本機電化學語言可以用電路解釋，但這並不容易。同樣的，當我們使用電刺激來回傳大腦時，它具有重的電氣「口音」。這使得神經元難以在所有其他正在進行的神經活動中了解刺激正在嘗試傳達什麼。

最後還有損壞的問題。腦組織柔軟而柔韌，而大多數導電材料——連接到腦組織的電線——往往是非常剛性的。這意味著植入式電子產品通常會導致疤痕和免疫反應，這意味著植入物隨著時間的推移而失去效力。靈活的生物相容性纖維和陣列可能最終在這方面有所幫助。

共同適應，「同居」

儘管面臨所有這些挑戰，華盛頓大學感覺運動神經工程中心對仿生未來感到樂觀。BCI不一定要完美。大腦令人驚奇的適應性，並且能夠以類似於我們如何駕駛汽車或使用觸摸屏界面的新技能來學習使用BCI。類似地，即使當使用例如磁脈衝非侵入地傳送時，大腦也可以學習解釋新類型的感覺信息。

最終，一個「共同適應」的雙向BCI，其中電子學習與大腦並且在學習過程中不斷地回到大腦，可能被證明是建立神經橋樑的必要步驟。構建這種共同適應的雙向BCI是我們中心的目標。

對於使用「electroceuticals」進行靶向治療糖尿病的最新成果，通過直接向內部器官傳達命令來治療無藥物的實驗性小植入物。

研究人員已經發現了克服電生化語言障礙的新途徑。例如，可注射的「神經花邊」可能被證明是一種有希望的方法，以逐漸允許神經元與植入的電極一起生長而不是拒絕它們。靈活的基於納米線的探針，柔性神經元支架和玻璃碳界面也可能使生物和技術計算機在未來的幸福中共存於我們的身體。

從輔助到增強

Elon Musk的新創業公司Neuralink具有明確的最終目標，即通過BCIs增強人類，使我們的大腦在人與人工智慧之間持續的軍備競賽中脫穎而出。他希望能夠連接到我們的技術，人的大腦可以增強自己的能力——可能允許我們避免潛在的反烏托邦的未來，AI遠遠超過自然的人類能力。這樣的想法肯定可能看起來很遙遠或是幻想，但是我們不應該單獨地忽略一個陌生的想法。畢竟，自駕車在十年半前就被歸入科幻界，現在卻分享道路。

在更近的未來，隨著腦機計算機界面超越了殘疾人恢復功能，增加超出人力的能力的人，我們需要敏銳地意識到許多與共識，隱私，身份，機構和不平等有關的問題。在華盛頓大學感覺運動神經工程中心，哲學家，臨床醫師和工程師團隊正在積極地處理這些道德，道德和社會正義問題，並在領域進展太遙遠之前提供神經病學指南。

將我們的大腦直接連接到技術可能最終將是一個自然的進步，人類如何通過技術增強自己的技術，從使用輪子，克服我們的雙足限制，在粘土片和紙張上增加記憶，以增加我們的記憶。像現在的電腦，智能手機和虛擬現實耳機一樣，增值BCI當他們終於到達消費市場時，會令人振奮，令人沮喪，有風險，同時充滿希望。

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