“腦控”一直被認為是最具科幻色彩同時也是最具潛力的未來計算機的控制/交互方式,一方面,由于直接從腦部神經傳輸信息,其操作延遲將會更低,命令信息將會更準確,另一方面,對于很多殘疾人而言,盡管面臨著肢體行動的障礙,但是卻可以通過這種方式去拓展自己的能力。
就在今天,馬斯克旗下的腦機接口研究公司 Neuralink發布了一項技術,可以通過一種類似“縫紉機”的機器向人腦內部植入電極,它的最終目標是在截癱病人身上植入設備,幫助其控制手機或電腦。同時,這也是Neuralink公司成立兩年以來第一次發布技術或者產品。它在技術原理上與之前出現過的類似技術做法相同,都是通過在人類的頭骨打孔并植入一些設備來實現的。
利用激光打孔對線路進行植入
與傳統技術不同的是,這種新技術可以像微創手術一樣安全無痛地植入腦機接口芯片。它使用激光在頭骨上鉆孔,旨在盡可能減少損害并且可以提供更高的打孔精準度。在打孔完成后,會有一臺類似“縫紉機”的機器將一條電線植入腦中,為了確保放置位置和操作過程的精準度,Neuralink公司宣稱將利用鏡片和計算機視覺軟件幫助機器人避免撞擊血管,放置入人腦的電線每根的寬度是4至6微米,相當于人類頭發的四分之一,并用幾十個電極固定。
這些柔韌的線實際上是一種用類似玻璃紙的材料來做絕緣體,里面包含有一系列連接微小電極或傳感器的導線,看起來就像一串珍珠,它將柔韌的電極線放置在神經元附近。神經元是大腦的基本構成單位。從大量腦細胞中捕獲信息,然后將其無線發送到計算機進行后續分析,根據不同實驗或應用,你可以將它們插入到大腦不同的位置和深度。醫學研究和治療可能側重于大腦的不同部分,如言語、視覺、聽覺或運動中心。
USB-C接口模組
在本周的一次演示活動中,Neuralink展示了一個連接到實驗鼠身上的系統,可以從1500個電極讀取信息,它比目前嵌入人體的系統好15倍。另外,Neuralink還展示了一顆芯片,它主要用于讀取大腦的信號,并進行降噪和信號放大,以及一個為芯片定制的接口模組,該系統通過普通的USB-C接口傳輸數據。
對于Neurallink公司本身來說,這個項目同樣意義重大,這家公司于 2016 年 7 月成立,這個公司創立的初衷就是“研究怎樣將人腦與計算機系統更好地融合在一起”。馬斯克認為:這種利用腦機接口實現的融合,將有助于治療人類的腦部疾病,在未來甚至可能改變人類的操控方式。
用于實驗的老鼠
根據公開資料顯示,Neuralink目前團隊人數約90人,其共同創始人包括Lawrence Livermore 國家實驗室的工程師和柔性電極專家 Vanessa Tolosa,加利福尼亞大學舊金山分校教授 Philip Sabes(主要研究大腦如何控制運動),波士頓大學教授 Timothy Gardner(他曾給小鳥植入微電極,研究鳥類鳴叫),擁有哈佛醫學院、MIT 電氣工程與計算機系兩個博士學位的 Benjamin Rapoport。
更多精彩內容,關注鈦媒體微信號(ID:taimeiti),或者下載鈦媒體App
日伊利諾斯大學的John Rogers和他的同事開發了一種柔軟、可變形、置于皮膚表面的電極,可用來探測大腦信號。戴上這些金質地的電極就好像貼了紋身一樣,不會對普通皮膚造成影響,同時在高強度的運動如游泳之后不會脫落。這項研究成果被發表在 3 月 16 日的期刊 Proceedings of the National Academy of Sciences 上面。
這項發明可以被用于一種全新的交互方式:BCI(brain-computer interface)也就是人腦與電腦之間的直接交互。Rogers 認為,這項技術成熟后,一方面可以幫助如后天失去聽說能力的殘疾人更方便地與外界溝通,也可以用于檢測睡眠情況或者人們學習、工作時的注意力集中情況。
幾十年來,科學家一直在試圖通過外接型設備記錄腦電圖(EEGs),來分析人類的大腦活動。也就是我們能夠想象的,在頭上沾一些涂有導電液的電極,但這些材料通常無法持續很久。新研發的“貼金紋身”由質地較軟、可折疊的金質電極構成,厚度只有 300 納米,寬度為 30 微米,依附在一片片柔軟的塑料上,如下圖所示。
這種極小的材料粘附在皮膚上依靠的是范德華力,也就是原子間的靜電作用,與壁虎能貼壁行進的原理相同,因此持久性上比導電液好很多。通過實驗,“貼金紋身”可以保持將近 14 天,其中還包括皮膚細胞自身的新陳代謝和表皮脫落造成的影響。
事實上,這件“可穿戴設備”由兩部分構成,在顳骨乳突的部分用來記錄大腦的活動情況,而耳朵內的其實是地線。在實驗室研究中顳骨乳突的部分可以被連接到監控裝置上。目前技術還無法達到使數據無線傳輸,這也是研究團隊下一步努力的方向之一。不過一旦實現無線傳輸了,恐怕那么小的體積也很難配備儲電和續航裝置吧。
另一個努力的方向是交互的速度。在研究人員發布的視頻中,看得到志愿者確實可以用“腦力”通過這種交互方式拼寫出了 computer 這個詞,但是速度極慢,每分鐘只能輸入 2.3-2.5 個字母。不禁讓人想起《萬物理論》里男主角剛開始失去表達能力時使用拼寫板的樣子。所以,我覺得這項技術在未經面世之前,一定要讓霍金教授先試用一下。
[本文參考以下來源:spectrum.ieee.org,pnas.org]
下,甚至未來相當長的一個時期,你都要注意你的大腦安全了!
1988年11月,美國人羅伯特·塔潘·莫里斯研制出一種能夠自我復制而且無法控制這種復制行為的蠕蟲病毒,通過互聯網感染了數千臺電腦,造成了數百萬美元的損失,并迫使美國政府針對電腦創建了應急響應系統——這是過去近30年中10大最具破壞性的黑客攻擊事件之一,而且類似的事件還在不斷發生著。
黑客攻擊電腦和互聯網如此容易,那么會不會用相關技術攻擊人腦呢?人腦能夠被輕易攻擊嗎?如果攻擊能夠發生,黑客究竟會施展哪些秘技呢?
其實大腦沒那么“堅強”
很多人以為,自己的大腦是獨立王國,如果自己意志很堅定,那就很難受到外界的干擾,所以黑客要想攻擊大腦,無異于癡人說夢。那么,我們的大腦真的是那么“堅強”嗎?
早些時候,加拿大科學家設計了一個幻覺實驗。參加實驗的志愿者戴著一頂能制造磁場的特制帽子,磁場強度僅相當于普通電腦屏幕產生的磁場。結果顯示,80%的志愿者都或多或少感覺到了意識和身體分離的現象。有的感覺自己飛上了屋頂,俯視自己的睡姿,有的甚至跑出了實驗室,在實驗大樓里游蕩了好久。科學家認為,出現這種幻覺是因為磁場影響了大腦顳葉,改變了神經細胞的電信號導致的。后來瑞士科學家用電流代替磁場刺激人的右腦顳葉,結果參加實驗的志愿者也產生了和前面實驗類似的幻覺。
科學家指出,大腦在外界電磁場的干擾下可以變得十分脆弱,這只是一個方面。另外,催眠術也可以證明人腦很容易受到干擾和控制。例如美國一個錄像資料顯示:當一個小姑娘被催眠的時候,催眠師對她說:“忘記數字5”。她醒來以后,讓她數手指頭,她就:“1、2、3、4、6”地數起來;另一個原本不很會跳舞的大漢,被催眠師說:“現在你是貓王”,很快這大漢就開始蹦蹦跳跳,一副貓王的明星范兒……當他們后來看到他們的錄像資料后,都不敢相信是真的!
神秘網頁能讓人“癲狂”
正因為人腦容易遭受干擾,所以黑客用網絡攻擊人腦也絕非難事。而且這樣的事件,已經開始接連發生了。
2007年11月和2008年3月,有黑客先后攻擊了美國一個癲癇病患者救助網站:黑客將快速閃動的動畫添加到該網站的網頁上,最終致使一些對圖片敏感的患者發病。這表明,確有一些用心險惡的黑客企圖利用電腦網絡影響他人健康。
此后,美國警方還經常接到患有癲癇病的網友的報案,他們稱在瀏覽一些網站的時候,發覺出現意識不清的現象,甚至有被人控制的感覺。警方經過調查后發現,有一個秘密的黑客組織經常使用一種特殊技術,使網頁出現大量不斷閃爍的圖像,當癲癇病患者瀏覽這些偽裝成可以治療他們疾病的網站時,這些閃爍的圖片會誘使他們的癲癇病發作。
為了進一步證實黑客確實能借助電腦攻擊人腦,前不久,美國科學家進行了模擬電腦黑客攻擊人類大腦的實驗。雖然在實驗中沒有發現模擬攻擊可以控制人大腦的確切證據,但是科學家發現一些攻擊確實能讓人腦功能出現異常反應,說明黑客攻擊人類大腦的事實是客觀存在的,不是什么突發的“意外事件”。
網絡游戲也會讓大腦“傷不起”
早些時候,我國天津某醫院在對200名中學生進行腦像圖檢測時發現,其中40%的學生出現了左前腦發育不良的現象,后來證實,幾乎出現這種現象的孩子都有長時間玩網絡游戲的經歷,而且學習成績出現下滑趨勢。
網絡游戲為何會傷害大腦呢?原來一般網絡游戲的內容符合人的右腦的感知特征,卻有悖于左前腦的邏輯思維習慣,長期玩這種游戲自然會抑制左前腦的發育,而左前腦負責基礎知識的儲備,如果受損,自然會影響對基礎知識的儲備能力以及再學習能力等。這就可以解釋,為什么許多學生看似很聰明,但實際的學習成績卻在下降的情況了。
日本科學家研究還發現,每天玩一般的電腦游戲超過7個小時的人,大腦額葉區域會受到永久性傷害,該區域對情緒和創造性思考具有重要影響。造成這種現象的原因是,電腦游戲內容能極大地刺激游戲者的緊張和恐懼心理,長時間的刺激將損害他們的神經,因此會造成相關大腦區域受損。
這些事實其實意味著,如果黑客利用網絡游戲或者一般的電腦游戲來攻擊人腦,就更容易得手,因為只要他們通過特殊手段,在有關游戲中偷偷加入更刺激大腦神經的程序,那么就會把游戲傷害大腦的效果放大百倍,從而達到害人的目的。
劫持大腦,并非神話
而最可怕的黑客攻擊,就是劫持人的大腦了。因為現在很多電子控制系統已經直接被安置到人的大腦里,控制人腦。
例如2004年6月,一個精巧裝置放入了一名美國24歲的四肢癱瘓者的大腦運動皮層中。這個只有藥片兒大小的裝置被稱作“腦門”,由96根電極組成,共能探測到大概1000多個神經單元的活動。而這些神經細胞的電信號發送出來,通過電腦的處理和硬件設備的綜合,就可以實現大腦和電腦的相互結合了。經過不斷地練習和實驗,這位病人已經能通過它控制電腦,收發電子郵件,甚至打電子游戲了——類似這樣的“腦門”裝置還有許多,而且未來會越來越多。所以如果黑客攻擊人腦里的裝置,就等于劫持人腦,可以為所欲為了。
科學家推測,未來黑客對大腦劫持可能有這樣幾種方式:一是讀取電腦和人腦已經相互連接的信息,然后進一步操控人類大腦;二是改變大腦的內部信息,就是利用插入大腦的電極可以讀取大腦信息的方式,把刺激指令傳入人的大腦,借此改變大腦的儲存信息,讓人不知不覺地產生錯誤的知覺、錯誤的記憶、錯誤的自我意識,甚至能讓人精神失常或者死亡。
科學家指出,面對黑客種種攻擊人腦的秘技,未來人腦面臨黑客攻擊的風險是越來越大,所以當務之急是要快速提高電腦和互聯網系統的防攻擊能力,而且要保持這種能力始終處于最先進水平,這樣人腦的安全才能有充分的保障。