博舍

美国将对华禁运“脑机接口”技术 人工智能和脑机接口

美国将对华禁运“脑机接口”技术

摘要:2月21日消息,据美国媒体报道,美国商务部将继续强化对中国高科技产业制裁,继去年10月出台限制中国获取人工智能和超算等相关技术所需的芯片技术后,目前正在考虑在脑机接口(BCI)技术领域对中国进行技术禁运。

2月21日消息,据美国媒体报道,美国商务部将继续强化对中国高科技产业制裁,继去年10月出台限制中国获取人工智能和超算等相关技术所需的芯片技术后,目前正在考虑在脑机接口(BCI)技术领域对中国进行技术禁运。

报道称,美国商务部工业与安全局(BIS)本周将举行两天会议,与脑科学行业的相关专家学者讨论新兴的脑机接口技术,为可能将制定的出口管制措施征询专业意见。

美国商务部负责出口管理的副助理部长马修·波尔曼(MatthewBorman)2月17日在会议上说:“我们必须能够准确地限制那些可能对其进行滥用的国家和地区获取它们(此类技术),但这样做的方式不能削弱我们自己的创新、研究和技术领导力。”

2018年签署成为法律的《出口管制改革法案》(ECRA)要求美国政府列入对国家安全有重要影响的“新兴和基础技术”,并责成商务部工业与安全局(BIS)对包括中国在内的受关注国家和地区制定有关这些技术的出口管制规定。

脑机接口技术被认为具有潜在的“军民两用”特性,与生物技术、人工智能、先进材料等技术类别一同被列在这份敏感技术名单之上。

脑机接口技术拥有广阔市场前景

脑机接口(Brain-ComputerInterface,BCI)技术:是指在人或动物脑(或者脑细胞的培养物)与计算机或其他电子设备之间建立的不依赖于常规大脑信息输出通路(外周神经和肌肉组织)的一种全新通讯和控制技术。

脑机接口的分类,则通常是根据“侵入性”被分为:非侵入式(脑外)、侵入式和半侵入式。

(如上图,不同的接口类型所获得的信号强度有很大差异)

非侵入式:是指无需通过侵入大脑,只需通过附着在头皮上的穿戴设备来对大脑信息进行记录何解读。这种技术虽然避免了昂贵和危险的手术,但是由于颅骨对于大脑信号的衰减作用,以及对于神经元发出的电磁波的分散和模糊效应,使得记录到的信号强度和分辨率并不高,很难确定发出信号的脑区或者相关的单个神经元的放电。

侵入式:是指通过手术等方式直接将电极植入到大脑皮层,这样可以获得高质量的神经信号,但是却存在着较高的安全风险和成本。另外,由于异物侵入,可能会引发免疫反应和愈伤组织(疤痕组织),导致电极信号质量衰退甚至是消失。另外伤口也易出现难以愈合及炎症反应。

半侵入式:即将脑机接口植入到颅腔内,但是在大脑皮层之外。主要基于皮层脑电图(ECoG)进行信息分析。虽然其获得的信号强度及分辨率弱于侵入式,但是却优于非侵入式,同时可以进一步降低免疫反应和愈伤组织的几率

目前,脑机接口技术主要应用在医学相关领域,例如为遭受严重创伤或患有先天残障的患者制造可以凭“意念”控制的轮椅和假肢,让同时患有语言和肢体障碍的患者藉由脑机接口,将其所思所想呈现在电脑屏幕上,实现与外界交流。脑机接口技术也可被脑部或神经受创的患者用于相关的康复训练。

脑机接口技术的应用也可以被应用于教育领域,因为其可以训练孩子的专注力。游戏领域则是脑机接口技术的另一大颇具想象力的应用领域,用户直接通过大脑就能够直接畅玩电脑游戏。

而脑机接口技术在军用领域的应用,则是各国关注的焦点。

美国乔治亚理工学院副教授、技术政策专家玛格丽特‧科萨尔(MargaretKosal)说,人脑对机器人进行直接控制的技术,极有可能被用在未来战场上,而中国的战争伦理与西方定义不同,这可能造成在脑机接口技术的军事应用上的中西方不对称。

科萨尔说:“脑机接口技术进行调整后,你可以让操作者或让一名士兵……直接操控更高的精度移动机器人。”此外,脑机接口也可以让士兵身着功能强大的“外骨骼”,“让士兵能够承受更大的负荷,而能够更长时间地移动,减少对自身体能的需求。”

脑机接口技术的隐忧

美国政府和业界人士担心,在医学和商用领域之外,脑机接口可能将会被滥用到军事领域,因此有必要对敏感国家获取此类技术施加限制。

“有一个很大的担忧是,一些国家在强迫士兵做某些事情方面可能不会有那些美国会有的顾虑。”科萨尔说:“因此,人们担心的是,这些能力是否会被强加给士兵,或者他们是否愿意接受我们不愿意接受的东西,这可能会造成这些不同能力之间的不对称。”

另外,如果将脑机接口与人工智能技术无差别融合的战略,也将引发众多伦理和道德担忧。专家担忧,脑机接口的潜在作用不仅在于用人脑控制机器,未来也可以让外部机器控制人类的情绪和认知,这样的双向能力将“重新定义”人类。

乔治城大学安全与新兴技术中心首席分析员威廉·汉纳斯(WilliamC.Hannas)表示,脑机接口技术可以调节人类的情绪,这一技术领域被称做“情感计算”(affectivecomputing),中国在这方面“非常活跃”,已经出现了“数百篇关于这一主题的中国学术论文”。

汉纳斯说:“尽管脑机接口技术在恢复数百万人的认知平衡,也就是心理健康方面具有巨大潜力,但其明显的危险在于出于其他目的驱动人类情绪的能力。更进一步说,在神经元水平上也存在所谓‘思想控制’的潜在能力。”

美国商务部副助理部长波尔曼提到了对滥用人工智能的担忧。他说:“人工智能有大量合法的民用商业用途。它在各种国家安全应用中也有着重要的应用,无论是武器建造、战场情报,还是在人权方面,例如用于辨识异议人士等。”

然而,颇具讽刺意味的是,美国一直在推动脑机接口技术应用于军事领域。美国国防部就资助了使用脑机接口技术来控制无人机的研究,如DARPA(美国国防部高级研究计划局)和美国陆军资助的Brain-SwarmInteractionandControlInterfaces项目。​

2018年9月,DARPA就公布了一个2015年启动的项目,这个项目研发的新技术能够赋予飞行员借助思维同时操控多架飞机和无人机的能力。据防务一号网站报道,DARPA生物技术办公室的负责人JustinSanchez称:“截至今天,大脑信号已经能够用于下达命令,并且同时操控三种类型的飞机。”

此外,脑机接口技术还有可能引发的潜在的法律和安全问题。比如,黑客可能会利用恶意软件来拦截或窃取,甚至是篡改脑信号数据;如果脑机接口将脑信号翻译为错误的语言或指令,也可能会对用户造成危害。

中国能否直线超车?

早在1970年,美国国防高级研究计划局(DARPA)开始组建团队研究脑机接口技术。1989年,美国又率先提出全国性的脑科学计划,并把20世纪最后10年命名为“脑的10年”。白宫于2013年4月提出被认为可与人类基因组计划相媲美的“脑计划”,旨在探索人类大脑工作机制、绘制脑活动全图、推动神经科学研究、针对目前无法治愈的大脑疾病开发新疗法。美国政府公布“脑计划(USBRAINInitiative)”启动资金逾1亿美元,后经调整,计划未来12年间共投入45亿美元。

相比之下,2016年中国“脑科学和类脑研究”才被列入“十三五”规划纲要。对“中国脑计划”,各领域科学家提出了“一体两翼”的布局建议:即以研究脑认知的神经原理为“主体”,研发脑重大疾病诊治新手段和脑机智能新技术为“两翼”。目标是在未来15年内,在脑科学、脑疾病早期诊断与干预、类脑智能器件三个前沿领域取得国际领先的成果。经粗略估算,我国对该领域的主要经费投入,从2010年的每年约3.48亿,增长到2013年的每年近5亿元人民币。

可以看到,美国政府层面对于脑科学研究的推动较早,并且投入相对较大。而中国则起步较晚,投入也相对较少。

从企业层面来看,根据第三方研究机构数年前通过对于相关脑机接口公司的技术、团队/合作伙伴、发展计划、产品、融资情况这五个维度,评出了世界十大最受关注脑机接口公司。其中,有7家来自美国,1家来自中国,另外3家分别来自瑞士、加拿大、奥地利。

在这10家公司当中,最为知名的技术公司则是由特斯拉创始人马斯克创立的Neuralink,其在脑电信号采集上都采用的是侵入式脑机接口的技术路线,在2020年就推出了硬币大小的Neuralink植入物和进行设备植入的手术机器人,并利用活猪展示了其全新的脑机接口技术。2021年,Neuralink又展示了猕猴利用其脑机接口技术用意念玩电脑游戏。

值得一提的是,在2021年,总部位于澳大利亚的脑机接口初创公司Synchron成功在Neuralink之前获得了FDA的许可,开始对六名严重瘫痪的美国患者进行人体试验。2022年7月,Synchron公司在一位美国瘫痪患者中进行了脑机接口植入,帮助瘫患者完成日常任务。这也是在美国进行的首次脑机接口人体实验。

此外,成立于2001年的美国侵入式脑机接口企业BrainGate,也已获得FDA的脑机接口技术人体试验研究设备豁免。BrainGate的神经技术使用植入大脑的微电极阵列,让人类仅凭意念就能操作计算机或机械臂等外部设备。BrainGate系统已经允许脊髓损伤、脑干中风和渐冻症患者通过思考自己瘫痪的手和手臂的运动来控制电脑光标。其在2021年还首次实现了人类大脑信号与计算机之间的无线高带宽传输。

相对于侵入式脑机接口技术来说,非侵入式的脑机接口领域门槛和风险要更低一些,因此,大部分的脑机接口技术公司偏向于侵入式脑机接口技术路线。目前中国的脑机接口创业企业也主要集中于此。

北京强脑科技有限公司是BrainCo公司创始人韩璧丞于2017年回中国成立的,并在北京和深圳组建了脑机接口的研发和销售团队。这是一家基于非侵入式脑机接口技术公司,最先从教育领域切入,同时也涉足医疗及游戏领域。根据智慧芽数据,强脑科技及其子公司目前已经拥有脑机接口相关专利80余件,是国内脑机接口行业专利数量最多的公司。

整体来看,在脑机接口技术领域,美国目前是处于全球领先地位,中国则相对落后。

不过,近年来,中国也在持续加大对于“脑科学与类脑研究”领域的投入。2021年,中国科技部正式发布科技创新2030“脑科学与类脑研究”重大项目2021年度项目申报指南的通知,涉及59个研究领域和方向,国家拨款经费预计超过31.48亿元人民币。中国脑计划整体规模有望达到百亿甚至千亿级,比肩美国2013年开始的“脑计划”。另外,要想实现更精准的脑机接口技术,就需要充分的认识人脑,而目前中国在“脑结构绘制成像”领域也已达到全球领先水平。

中国科学院上海微系统与信息技术研究所副所长、研究员陶虎2021年在《光明日报》撰文说,脑机接口技术是中国在国际科技竞争中“最有可能迎头赶上”甚至“直线超车”的领域之一。

中国人大代表、国脉科技高管陈国鹰2022年更进一步表示,中国应该将人体与网际网络相连接的网络技术“身联网”发展提升到国家科技战略层面。

美国限制或将加码

美国专家指出,由于中国在科技伦理和隐私要求方面限制较低,中国很可能在脑机接口的一些技术研究和应用方面领先各国一步,获取先发优势。但是中国脑机接口技术研发很大程度上依靠国外核心技术,特别是在系统级产品及核心器件方面。

为了限制脑机接口等前沿技术的出口,早在2018年11月,美国商务部工业安全署根据2018年国会通过《出口管制改革法案(ExportControlReformAct)》要求,出台了一份针对最新的14大类的关键技术和相关产品的出口管制框架。

而这14项技术当中就包括了“脑机接口技术”:(i)神经控制界面;(ii) 意识-机器界面;(iii)直接神经界面;(iv)脑机接口。足见美国对于“脑机接口技术”的重视。

2021年10月,美国商务部工业和安全局(BIS) 宣布计划出台新规拟将脑机接口技术纳入出口管制。

​2022年9月,美国国会的下属机构政府问责局(Government Accountability Office,GAO)发布了题为《脑机接口》(Brain-ComputerInterfaces)的焦点报告,介绍了脑机接口技术的原理与技术成熟度,脑机接口技术的风险、机遇与挑战,并提出了政策制定者应考虑的4个问题。其中就有指出,要限制外国利用美国出口的脑机接口技术获得相关竞争优势。​

“如果美国想继续成为这一研究领域的领导者,出口管制政策将变得至关重要”,美国乔治亚理工学院的科萨尔说:“因为我们是领导者,我们需要确保我们正在推进的研究受到保护。”

和其他科技领域一样,美国政府对脑机接口技术进行出口管制的挑战在于,在截断竞争对手国家获取相关技术的同时,避免影响美国科研人员同外国的研究交流和冲击本国科技公司的商业利益。

彭博社报导说,一些从事人体植入式脑机接口技术的公司表示,相关科技仍处于研发和审批的初始阶段,军事应用遥遥无期。此外,许多公司依赖全球供应链和外国投资,许多研究人员也来自包括中国在内的许多国家。

相关文章:《【深度解析】脑机接口技术的现状与未来!》

《脑机接口技术:正从科幻逐步走向现实》

《马斯克利用活猪展示全新脑机接口技术:可实时读取猪脑信息》

《骆清铭院士:中国在“脑结构绘制成像”领域已全球领先!》 -芯智讯(icsmart.cn)

编辑:芯智讯-浪客剑

融合人脑智能与人工智能,脑机接口开启“黑科技”新风口

1、目前,在人工智能的整体概念下,有哪些细分的研究方向?

人工智能(ArtificialIntelligence,AI)是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人类智能理论、方法、技术及应用系统的一门新兴技术科学。1955年被誉为人工智能之父的美国计算机、认知科学家约翰.麦卡锡(JohnMcCarthy)提出人工智能概念为“制造智能机器的科学与工程(thescienceandengineeringofmakingintelligentmachines)”。人工智能旨在深入学习了解人类智能的实质运作机理并参照人类大脑中枢神经系统结构与功能目标以人类智能相似方式对外部事物做出反应及处理,由此创新一种具备人类相近甚至超越其功能的智能化计算技术与自动化机器设备,实现比人力更高效率的功能产出效果或获得更理想的精神文化享受。该领域研究包括文字解读、图像识别、语言翻译、专家系统和智能机器人等。人工智能从诞生以来,理论和技术日益成熟,应用领域也不断扩大,可以设想,未来人工智能带来的科技产品,将会是人类智慧的大“宝库”并极有可能与人类智能融合。可以说,人工智能是当代全世界最具颠覆性创新前景的高科技领域。

近几年我们经常在科技新闻中见到诸如无人驾驶、智能医疗、智能助理、聊天机器人、工业机器人、围棋高手阿尔法狗(AlphaGo)等报道,这些都是人工智能技术在相关领域中的应用,也代表了人工智能应用研究的最新前沿方向。而这些尖端科技背后是以众多具体的人工智能技术作为支撑,如机器感知(包括机器视觉、模式识别、自然语言处理等)、机器行为(包括智能机器人、智能控制、智能检索、智能调度与指挥等)、机器学习(包括符号学习、神经学习、数据挖掘和知识发现等)、计算智能(包括神经计算、进化计算、模糊计算等)、人工心理与人工情感等细分研究方向,这些都是人工智能研究一直在努力的方向。

近些年,伴随我们对大脑认识的不断深入,以模拟和拓展大脑功能为主要途径的人工智能技术研究获得重要进展,如深度学习、神经芯片、大规模仿脑计算等。特别是由于神经接口技术的进步,以融合机器智能和生物智能为主要途径的人机混合智能被公认为将是未来人工智能进化的最终极目标。并且,通过计算机技术的发展和人们对群体智能行为认识的深入,未来人工智能和人机智能将向着网络化、协同化、群体化发展。

2、您的主要研究方向是神经工程学,在这一研究领域,人工智能发挥着怎样的作用?

神经工程学(NeuralEngineering,NE)是一门利用生物医学工程(BiomedicalEngineering,BME)技术实现理解、补充、修复、拓展、增强、以至于替代神经系统功能的学科,其最终目标是通过神经系统和人造设备间的信息交互与功能整合来修复和增强人体效能。

人工智能作为一门新兴信息科学技术,可对神经工程的发展起到重要支撑与推动作用。人工智能技术能够帮助解决神经工程研究中遇到的诸多具体难题,比如从高维度空间解析人类大脑的工作原理:通过神经成像获取的大脑结构和功能成像数据可借助人工智能技术进行深度学习与特征分析,从而揭示人类视觉、语音处理、图像识别、语言交流等其它技术难以发现的规律和现象。而通过神经工程技术查明的人类大脑运行机制又能够对开发新的人工智能技术提供研发思路,包括人工神经网络、类脑芯片等仿脑计算的软硬件技术即是其典型示例。

总之,人工智能是神经工程最亲近的学科领域,也是其研究开发的最得力工具,能够有效促进其技术的发展;同时二者又相辅相成,神经工程技术的新发现、新成果又可及时应用于人工智能理论研究和技术开发、有力推动其新发展。

3、脑-机接口技术在临床康复、人机交互、航空航天等领域有巨大的应用价值。我们知道,目前的医学研究已发现超过500种神经系统疾病,这些疾病给患者及其家庭带来很大负担。目前,脑-机接口技术给患者带来了怎样的福音?

脑-机接口(Brain-ComputerInterface,BCI)可以说是神经工程领域最重要的一张“名片”,一直是其领先发展、重点研发的前沿热点。BCI通过解码大脑活动信号获取思维信息,实现人脑与外界直接交流,能够为残疾人提供不依赖外周神经和肌骨系统的人机交互技术,帮助残疾病人恢复正常生活、重建其对生活和康复的信心。例如脑控智能轮椅、脑控打字机、脑控机械外骨骼、脑控智能假肢等均是以脑-机接口为核心技术。例如,2014年巴西世界杯足球大赛上,28岁截瘫青年朱利亚诺•平托凭借身穿的“机械战甲”为世界杯开球,电视解说员激动地称:“平托行走的一小步,成为脑-机接口技术发展的一大步。”,充分展现了神经工程与脑-机接口的魅力。正如上述报道中专家所言,神经疾病患者的康复原来是一个难以翻越的高山,而脑机接口则为这个领域打开了非常光明的前景。

国内BCI典型应用成果如基于脑电BCI打字机能够快速准确用脑电信号拨通电话号码、BCI控制的电动轮椅可为下肢残疾病人提供代步工具等。2014年和2015年由天津大学神经工程团队研制的两款“神工”系列人工神经康复机器人系统可为脑中风患者提供新型的脑-机-体主动交互康复训练技术,目前已通过国家药监局(CFDA)检测,在天津、山东等多地三甲医院临床试用成功,受益患者超数千例。这些技术均为肢体残缺或瘫痪病人带来了新的康复希望,使他们有望重新自身恢复或借助机械外骨骼、智能假肢等技术重建肢体运动功能。

对外信息交流是人类生活中最重要的基本活动。然而神经系统疾病因素可能会使患者部分或完全丧失对外语言交流能力,甚至不能通过视听感官或肢体动作与外界沟通,以致其行为意图无法得到有效表达。如肌萎缩性脊髓侧索硬化症、脊髓损伤、脑卒中(俗称中风)等常见多发神经系统疾病会阻碍患者行为控制神经通路、造成对外信息交流功能障碍,严重时甚至会使人体完全丧失思维表达或行为控制能力。该类病患人群极易失去与外界进行信息交流沟通的能力,进而成为自我闭锁的个体。因此,修复或改善该类病人运动或交流功能,帮助其与外界环境进行有效信息交流沟通,或探索研究能替代大脑常规依赖外周神经与肌肉系统对外交流方式的人机交互新模式,具有显然重要的创新意义。

目前主要存在三种修复或替代大脑常规对外信息交流能力的可能途径。第一种:利用功能尚存的神经通路或肌肉取代已受损神经通路或肌肉。如,患者可以通过眼动、手势或肢体动作与外界进行交流对话,但该途径只能用于有限场合。

第二种:通过检测受损神经或肌肉部位的残存活动功能来制定具体的外部设备替代方案,如神经假手可以用来帮助脊髓损伤患者恢复手部功能,但其功能恢复状况极大地受限于原残存功能。

第三种:为大脑提供全新的无需依赖常规外周神经与肌肉系统的对外交流通道,此即脑-机接口(BCI)用武之地。

大脑思维活动提供了可检测的反映心理或行为特征的神经电生理信号(可经头皮电极、皮层表面电极或皮层内部植入式等多种传感器拾取)。BCI通过解码这些特征脑电信号获得大脑思维意图信息,再由工程技术手段将其转换成可用于控制外部设备工作的指令信号,从而实现无需常规外周神经与肌肉系统参与、按大脑思维意图照办的对外信息交流与互动。因此,BCI技术的出现与发展不仅为上述残障人群带来了全新的功能康复希望,而且也为健康人士开拓了前所未有的人机交互新天地。

在神经康复或辅助医学领域,脑-机接口机器人可以帮助肢体运动障碍患者提高他们的生活质量,如:(1)信息交流:BCI机器人可以帮助残疾人使用电脑、拨打电话等;(2)环境控制:BCI机器人可以帮助残疾人或老年人控制轮椅、家庭电器开关等;(3)康复护理:BCI康复机器人可以帮助残疾人或失去运动能力的病患或老年人进行主动康复训练,BCI护理机器人可以从事基本护理工作,提高残疾人或老年人的生活质量。

此外,脑-机接口技术还对航空航天等领域有巨大的应用价值,能够为航天员等特殊人群提供肢体约束环境下的“第三只手”和神经功能层面融合的自适应自动化人机协作,帮助他们完成更多更复杂的工作任务。2016年在我国天宫二号与神州十一号载人飞行任务中,天津大学神经工程团队与中国航天员训练中心合作开展了世界首次在轨脑-机交互实验即是为对实现这一目标的成功尝试。

4、脑-机接口技术目前在全球范围内的研究进展怎样?取得了哪些最新成果?我国的研究在全球处于怎样的水平?

早期脑-机接口应用主要面向残疾人群,用于替代或辅助残缺或瘫痪肢体的运动功能,帮助他们恢复生活能力。近十几年来,脑-机接口快速拓展其应用领域,已在众多领域显示出广阔应用前景。尤其在军事、航天等特殊环境场合,脑-机接口能够发挥其不可替代的优势作用,这也是美国国防高级研究计划局(DARPA)等机构大力支持发展BCI技术的重要原因。近十年来,以DARPA为代表的军事技术研究机构在BCI领域的投入持续增加,其热度尤其在各国“脑计划”陆续启动之后更为明显。

除高新科技、军事场景外,BCI技术也逐步走入民众生活。在医疗领域,BCI技术在脑外伤、肢体残疾、神经系统疾病等患者的康复和功能重建中已经发挥着重要作用。此外,BCI系统应用在神经机制研究及有效性评价方面具有显著优势,主要在于BCI对神经功能活动的测量和反馈使人脑运作过程变得可观察,为此,国外纷纷开展面向人脑信息解读与调控相关技术产品研发。例如,2017年4月Facebook创始人兼首席执行官马克•扎克伯格(MarkZuckerberg)在年度开发者大会上曝出了其秘密B8计划中开展的BCI研究,预期在18个月内研制出可每分钟输入100个字的脑控拼写器原型系统,最终力图实现意识控制一切;素有科学狂人之称的埃隆•马斯克(ElonMusk)2017年初也宣布创办全新的Neuralink公司,将在4年内开发出首个用于治疗脑部疾病的BCI产品,未来长远计划是开发高生物相容性的植入神经接口,以实现人工智能植入人脑,并取代人类的自然语言交流、实现颠覆性的智能人机接口技术。未来,伴随虚拟现实、机械外骨骼、经颅电磁刺激等外设技术的发展为BCI控制应用提供了更多可能,凸显了人-机智能交互的优越前景,且将BCI技术植入到人们日常随身携带的智能手机、可穿戴设备内是必然发展趋势。

相比于欧、美等发达国家,我国在BCI方面的研究虽起步稍晚,但得力于国家大力支持,近些年来发展势头良好、速度迅猛,也取得了长足的进步,无论在民用或国防领域都显示出不俗的研究潜力,尤其在航天、康复等领域,我国BCI研究涌现了一批突出的技术成果。例如实现了目前世界上最快的视觉诱发BCI技术,创造了平均325比特/分钟的最高信息传输速率记录;实现了国际最大指令集的复合运动想象BCI技术并率先应用于中风病人的临床康复;开展了国际首例航天在轨BCI的空间适用性测试及应用研究。包括清华、华南理工、国防科大、电子科大、浙大、华东理工、上交大、西交大、北师大以及天津大学等在内的很多国内高校和研究机构的BCI团队均在基础技术和应用研究中有优秀的成果。从总体上看,我国的BCI技术已与国际保持同步发展,部分领域甚至处于国际领先地位。

5、下一步,脑-机接口技术研究和应用的发展方向何在?在不远的将来,还可能取得哪些突破性的进展?会怎样改变人们的生活?

从近中期和长远发展两个方面来看:脑-机接口未来近中期将主要围绕解决现有BCI技术瓶颈和提高解码信息维度两个方向发展,而长远发展趋势则是从目前脑-机单向“接口”进化为双向“交互”并最终“智能”融合。即:近中期需攻克刺激范式依赖性难题,摆脱现有强视觉(或听觉)刺激调制弊端(被动式、易疲劳),改用感觉意念(主动式、随意放松)、多模态(眼电、肌电、心率和近红外光谱等多生理信号组合)诱发范式实现高准确性、大指令集、快速无创BCI技术;还需提高BCI解码信息维度,即从现有低维度离散信息(一维或二维视听)解码扩展至更复杂(多组分、高维度)、更自然交互所需信息(视图、记忆、语言等高级思维)解码的BCI技术。要特别指出的是,除努力改进无创脑电信号采集、处理技术之外,植入式BCI(将检测电极埋入大脑皮层组织内)因其所得皮层脑电信源优质而将是一个重要发展方向,并依赖于植入电极模式取得突破性改进。

从长远发展来看,现有BCI技术主要是单向解读大脑信息,尚难以顾及其将来必须建立起人脑智能与人工智能、生物智能与机器智能之间有机交互融合的最终目标。因此,BCI技术最重要的长远发展趋势将是从目前脑→机单向“接口”(interface)进化为脑↔机双向“交互”(interaction)并最终实现脑※机完全“智能”融合(intelligence),将生物智能的模糊决策、纠错和快速学习能力与人工智能的快速、高精度计算及大规模、快速、准确的记忆与检索能力结合,从而发展出更先进的人工智能技术,并组建由人脑与人脑及与智能机器之间交互连接构成的新型生物人工智能网络,必将彻底改变现有人类与智能机器之间的关系,为人类创造出前所未有的智能信息时代新生活。

作为一种构建人脑与外界直接信息交互联系的新技术,脑-机接口正在向与我们生活息息相关的众多方面拓展其应用领域,如智能医疗、智能家居、智能娱乐等近年来均出现了非常有创新意义的研究开发。随着这些技术的不断进步,可以想见未来BCI将如现在的鼠标、键盘一样非常普遍地应用于各种需要人机交互的场合。

近年在多媒体和娱乐领域,出现了一种新颖的BCI应用模式:将BCI技术与虚拟现实(virtualreality,VR)相结合,构成基于虚拟现实的脑-机接口(BCI-VR)新形式。实现BCI与VR相结合的最简单方式是设计一个可为用户提供身临其境的3D虚拟现实环境和可现场传感反馈以便实时使用的BCI系统。BCI-VR新技术一出现即在两个层面上显示出意外情景效果和诱人应用前景。一方面,BCI作为BCI-VR系统的输入设备,革新了传统VR系统输入方式,可能彻底改变与虚拟环境(virtualenvironments,VE)互相影响的方式;同时,BCI比传统VR系统输入方式更直观,可视为类似触觉传感与VE进行交互与控制。另一方面,VR技术在BCI系统中成为非常有用的信息反馈工具。与BCI的传统简单反馈模式(屏幕显示伸缩变化的2D色条以反映大脑思维信息输出)相比,VE则能为BCI用户提供更积极主动、更丰富多彩、更具激励性的情境反馈(与大脑思维信息输出密切关联)模式。因此,VR反馈可以提高BCI的可学习性并缩短训练时间,而且VE可作为BCI用户在实地使用之前最廉价、最逼真、最可靠、最安全的训练和测试场景。BCI-VR新技术的出现不仅使其传统用户-残障病人大为受益,而且得到广泛健康大众用户的特别欢迎,有望成为智能游戏和时尚娱乐的新宠。鉴于BCI-VR新技术能兼取BCI与VR各自所长,同时又相得益彰,开拓了这两种技术的结构改造与应用革新之路,展示出一片脑科学信息时代的新生活天地,给人以无限遐想。

尽管目前脑-机接口技术水平尚处于幼儿发育成长期,但作为人机交互的新生一代,确信其未来发展潜力无限。犹如早年发明的蒸汽机车仅能以比马车还慢的蜗速爬行,而今时速300公里的高速列车已飞驰在大江南北,成为最重要的交通工具。众所周知,二十一世纪是脑科学的时代,世界主要科技强国均启动了目标宏大的“脑计划”,脑-机接口技术将伴随脑科学的发展而成长壮大,相信未来BCI将成为新一代颠覆性信息技术,成为融合人脑智能和人工智能不可分割与替代的坚固桥梁。

6、脑-机接口这项神奇的技术使意念控制从科幻成为现实,您有没有担心过未来机器会操控人类的意识?机器会不会控制地球、引发战争和灾难?人类应该如何思考和面对此类问题?

人工智能的本质是对人类思维信息过程的模拟。该思维模拟可以由两个途径进行:一是结构模拟,仿照人脑结构机理、制造出“类人脑”的机器;二是功能模拟,直接模拟人类思维功能、创建新的智能机器。现代电子计算机的产生与发展便是对人脑思维信息过程与功能的模拟及创新,即师从人类而(某些功能)高于人类。前不久,机器人阿尔法狗大胜全球围棋名段高手即为一例。

人工智能已在机器视觉、指纹识别、人脸识别、视网膜识别、虹膜识别、掌纹识别、专家系统、自动规划、智能搜索、定理证明、博弈、自动程序设计、智能控制、机器人学、语言和图像理解、遗传编程等诸多领域得到广泛应用。例如,人工智能对自然科学研究的帮助不言而喻,尤其在需要使用高性能数学计算工具解决科学问题研究中所发挥的作用为人类望尘莫及,而更重要的是人工智能反过来有助于人类自身智能发展的突破。与此同时,人工智能也对人类生活、知识、政治与经济、科学与技术各方面带来巨大且深刻的影响,甚至引发安全问题。典型意见是,有学者认为让计算机拥有智商很危险,它可能会反抗人类。这种隐患也在多部科幻电影中出现过并引发伦理道德议论。2017年4月,著名英国物理学家史蒂芬威廉霍金(StephenWilliamHawking)在北京举办的全球移动互联网大会上做了视频演讲,再次强调:人工智能也可能是人类文明的终结者。演讲中霍金重申人工智能崛起要么是人类最好的事情,要么就是最糟糕的事情。他认为,人类需警惕人工智能发展威胁。因为人工智能一旦脱离束缚,以不断加速的状态重新设计自身,人类由于受到漫长的生物进化限制,将无法与之竞争,从而被取代。

另一方面,人工智能深入各行各业,促进经济发展、带来巨大效益的同时也引发劳务就业问题(不仅让很多蓝领工人失业,且令不少下层白领丢职),造成社会结构剧烈变化;人工智能为人类文化生活提供崭新的高智能交互娱乐模式与手段也对社会有潜移默化的深远影响,如今计算机游戏中的人工智能应用已深入到各大游戏制造商的研发中和刻印进玩家脑海里。伴随着人工智能和智能机器人的发展,人类可能迟早不得不面对讨论人工智能很可能触及社会伦理底线的敏感难题。人工智能发展前景广阔,但同时它又模糊了物理现实与主观感受的心理界限,衍生出错综复杂的伦理、法律和安全问题,需要及早预防、提前布局,审慎应对、避免冲突,免得措手不及。

回过头来冷静考虑,目前人工智能虽已在个别领域取得了瞩目成就,但相对人脑高级智能而言在诸多方面仍然相差甚远,基本上仍然处在通过大量样本的深度学习解决非常具体问题的阶段,其学习、容错、模糊决策等能力尚难与人脑匹敌,更少有人类情感、自我认知等高等智能特征。可以预见,人工智能这些方面在今后很长一段时间内难以达到或超越人脑,将来更大可能是人工智能与人脑智能有机融为一体,成为新一代的赛博人(Cyberman,人机复合),人工智能将成为未来人类自身密不可分的有益智产而非伤身资材。

与人工智能相似,神奇的脑-机接口技术使意念控制从科幻成为现实,也引发了不少对未来BCI技术广泛深入应用不良后果的担心。甚至有人担心BCI需记录操作者脑电活动信息,若在上网时使用,可以被黑客盗取用户神经活动模式、猜出用户密码,个人财产信用等将受到侵犯…,但其实冷静思考这个问题,会发现它与目前登陆互联网可能被黑客盗取用户密码类似,风险还都处于可控的范围。

如前述,面对人工智能、脑-机接口新技术的蓬勃发展,人类如何趋利避害确是值得认真思考的重要问题。近年来,人工智能技术在医疗、安全等一些关乎人类福祉的领域取得了很多突破性进展,但同时也不乏一些国家或机构将人工智能或脑-机接口技术用于进攻性、杀伤性武器研发的报道,一旦毫无情感的智能机器被用于战场、或者被不法恐怖分子掌握,将给人类带来沉重祸害。这是人类当前即应认真思考和面对的问题,须及早达成全球共识、提前防范。

众所周知,任何一项新兴技术常是兼有利害得失的双刃剑。人类已从数千年文明发展历史吸取了诸多切身教训,只能因势利导、合理利用和发展新技术,让人工智能、脑-机接口更多地为人类和社会发展谋福利,同时建立健全的相关法律法规共同遵守,防止技术被不法分子利用,使之造福人类而无祸害。

7、您认为,未来人类的哪些职业最可能被人工智能代替,而哪些职业又是人工智能在短时间内无法取代的?

目前,在一些工业生产或生活领域逐渐替代人工的主要是是机器人技术。机器人是一种半自动化的机器,是人工智能技术的具体应用和体现。智能机器人与一般机器人不同,它具备一些与人或生物相似的智能能力,如规划能力、感知能力、协同能力和动作能力,是一种具有高层次人工智能的自动化机器。

机器人现在已经被广泛地用于生产和生活的许多领域,按其拥有的智能水平一般被认为可以分为三个层次:(1)传统工业机器人,只能死板地按规定程序工作,不管外界条件有何变化,机器人皆不能对程序与所做工作进行相应调整。若要改变工作就必须人为地调整程序,因此并无智能可言。(2)初级智能机器人,具有像人那样的感受、识别、推理和判断能力。可以根据外界条件的变化在一定范围内自行修改程序,即相应地对自己性能做一些调整。不过,修改程序的原则需由人预先给以规定。这种初级智能机器人已拥有一定的人工智能,虽然还没有自动规划能力,但该智能机器人也开始走向成熟,达到实用水平。(3)高级智能机器人,与初级智能机器人一样具有感受、识别、推理和判断能力,同样可以根据外界条件的变化在一定范围内自行修改程序。所不同的是修改程序的原则不必由人规定,而是机器人已拥有一定的自动规划能力,能自己安排所需做的工作。这种具有高级人工智能的机器人可以无需人的照料完全独立工作,故称为高级自律智能机器人并也已开始走向实用。

所谓智能机器人即是集人工智能技术于一身的机器,能进行自我控制的独特“活物”。其实这个自控“活物”并无像真人那样微妙而复杂的器官结构,有的只是具备视觉、听觉、触觉、嗅觉等功能的各种内外信息传感器。除感受器外,它还有各种能作用于周围环境的效应器(如同人体筋骨肉)或称自整部电机以使机器人的手、脚、眼鼻口、触角等动起来。更为重要的是,智能机器人之所以视为有智能,是因为它具有很发达的“大脑”。在智能机器人脑中起作用的是中央计算机,这种计算机能够理解人类语言、分析出现情况、可以安排行为且具有自适应能力。这样的智能机器人称之为“类脑智能机”。二十一世纪是智能革命的时代。以脑科学为主导、人工智能技术为核心的高科技将掀起一次新的智能技术革命。特别是智能技术、生物技术与纳米技术相结合,研制具有生物特征的类脑智能机,将是二十一世纪高新技术革命的突破口。智能技术革命是实现人工智能的转换与利用,将开启并创造人类智能社会后文明史。因此,人工智能与人类智能不存在简单的替代关系,可以说人工智能是人脑智能的扩展、延伸和补充,人工智能应该与人类智能协同配合,通过人机智能融合来共同提高社会生产效率。

以目前的技术水平,人工智能可以从事的工作大致有两类:一类是简单重复性低智能工作,如现有的汽车自动装备生产线上蓝领工作或棉纺厂操作纺纱织布机工人工作,皆可由人工智能机器人顶岗代替;另一类是需要处理大量信息、不容有过失的高智商工作,比如医院影像科的看片医生、公交或高铁司机以至飞行员等岗位,一旦出错就可能造成医疗事故、交通伤害、飞机失事等不良后果或重大灾害,则目前人工智能在短时间内尚无法取代,仅可由人工智能辅助完成,一方面可有效减轻人的劳动负担,另外也能取得更高工作绩效。上述两类职业皆不可完全脱离人的智能管理作用,尤其在人工智能无法完全胜任的关键工作环节上仍需要一定的人为高智商干预。

而对于需要创造性智慧的职业,如高等教育的教学与科研,目前尚无迹象显示有人工智能机器人欲取代高校教师,至少短时期难以被机器人顶岗。比如高校教师所从事的科研工作,很难想象智能机器人能够独立构思科研课题、设计实验方案、分析实验结果、撰写研究论文,当然一些人工无法完成的大数据复杂计算、大量实验数据精密测试分析等还需要由专门智能机器人来辅助完成,不仅为减少人的工作量,而且是必须发挥智能机器人的专长。但目前已有意向引进人工智能帮助教师答疑解题、批改作业、阅卷判分,甚至参与网络讲课助教,尤其近年人气旺盛的网络教学“大规模开放在线课程”(MassiveOpenOnlineCourse)、简称慕课(MOOC),可能会成为率先被智能机器人替代的教学职位。可以想见,随着人工智能技术的高度发展,那些无需很高学历教育背景、专业知识要求明确、岗位职责界限清晰的职业被智能机器人顶岗的可能性较大,如旅馆饭店服务人员甚至大堂部门经理、金融保险窗口客服人员以至门店经理均有可能被智能机器人替代;而那些故步自封、保守求稳、不努力上进、少改革创新的自由职业人(如作家、画家、音乐家等)也有被智能机器人创作水平所超越而存在淘汰危险;只有高学历教育背景培育下且不断努力学习、更新知识结构、不断改革创新的教育家、科学家和发明家的职业将不会被人工智能所替代,因为正是他们在不断促进人工智能发展,也在不断提升人类智能水平、开发新的智能机器人,造就了未来智能社会的热门职业。

人工智能新技术的出现,必然会填充一些智能含量虽不很高但社会需求量较大的职业(如各种生产线上重复简单操作的装配工)岗位,也促使低效益、少需求的职业(如现有各类商业经营促销客服人员)退出历史舞台,同时也会催生新职业(如会借助人工智能自由创作的新式文学家、美术家、音乐家等)。正因为如此人类才能进入更高文明的智能社会。

8、放眼整个人工智能技术的研究,您对未来发展趋势有怎样的预期?发展的重点方向何在?

2017年7月8日国务院发布的《新一代人工智能发展规划》特别指出我国人工智能未来以类脑智能、混合智能、协同智能、群体智能等前沿技术为重点发展方向。

类脑智能致力于采用硬件和软件技术模拟人脑的工作原理以实现人类水平的智能系统,将人脑记忆、推理和注意等认知机制相关的神经计算模型应用于人工智能算法和硬件系统,实现从神经元到神经细胞集群再到全脑认知功能的模拟,发展可自适应的类脑学习方法和认知结构,构建更高效能的新一代人工神经网络模型,开发全新的神经形态芯片、类脑计算机、神经机器人及类脑智能机器人。

混合智能则着力于融合生物智能与人工智能,充分利用各自优点,发展“人在回路”的混合增强智能、人机智能共生的行为增强与脑-机智能协同、人机群组协同和脑-机组网等新型智能技术,结合协同智能、群体智能技术,最终实现借助人工智能突破生物智能的局限,发展出兼有生物智能与人工智能优势互补的新型智能形态。

因此,未来人工智能将是以类脑技术、脑科学技术、脑机智能融合技术为核心,从微观到宏观、从结构到功能全面模拟和融合生物智能的全新智能形态。

最后引用数句在今年5月25日在上海的中国脑-机接口学组成立仪式上所致的《苦昼短》贺词,作为对人工智能与脑机接口发展的思考与感言:返回搜狐,查看更多

美国将对华禁运“脑机接口”技术

0分享至(如上图,不同的接口类型所获得的信号强度有很大差异)

2月21日消息,据美国媒体报道,美国商务部将继续强化对中国高科技产业制裁,继去年10月出台限制中国获取人工智能和超算等相关技术所需的芯片技术后,目前正在考虑在脑机接口(BCI)技术领域对中国进行技术禁运。

报道称,美国商务部工业与安全局(BIS)本周将举行两天会议,与脑科学行业的相关专家学者讨论新兴的脑机接口技术,为可能将制定的出口管制措施征询专业意见。

美国商务部负责出口管理的副助理部长马修·波尔曼(MatthewBorman)2月17日在会议上说:“我们必须能够准确地限制那些可能对其进行滥用的国家和地区获取它们(此类技术),但这样做的方式不能削弱我们自己的创新、研究和技术领导力。”

2018年签署成为法律的《出口管制改革法案》(ECRA)要求美国政府列入对国家安全有重要影响的“新兴和基础技术”,并责成商务部工业与安全局(BIS)对包括中国在内的受关注国家和地区制定有关这些技术的出口管制规定。

脑机接口技术被认为具有潜在的“军民两用”特性,与生物技术、人工智能、先进材料等技术类别一同被列在这份敏感技术名单之上。

脑机接口技术潜力巨大

脑机接口(Brain-ComputerInterface,BCI)技术:是指在人或动物脑(或者脑细胞的培养物)与计算机或其他电子设备之间建立的不依赖于常规大脑信息输出通路(外周神经和肌肉组织)的一种全新通讯和控制技术。

脑机接口的分类,则通常是根据“侵入性”被分为:非侵入式(脑外)、侵入式和半侵入式。

非侵入式:是指无需通过侵入大脑,只需通过附着在头皮上的穿戴设备来对大脑信息进行记录何解读。这种技术虽然避免了昂贵和危险的手术,但是由于颅骨对于大脑信号的衰减作用,以及对于神经元发出的电磁波的分散和模糊效应,使得记录到的信号强度和分辨率并不高,很难确定发出信号的脑区或者相关的单个神经元的放电。

侵入式:是指通过手术等方式直接将电极植入到大脑皮层,这样可以获得高质量的神经信号,但是却存在着较高的安全风险和成本。另外,由于异物侵入,可能会引发免疫反应和愈伤组织(疤痕组织),导致电极信号质量衰退甚至是消失。另外伤口也易出现难以愈合及炎症反应。

半侵入式:即将脑机接口植入到颅腔内,但是在大脑皮层之外。主要基于皮层脑电图(ECoG)进行信息分析。虽然其获得的信号强度及分辨率弱于侵入式,但是却优于非侵入式,同时可以进一步降低免疫反应和愈伤组织的几率

目前,脑机接口技术主要应用在医学相关领域,例如为遭受严重创伤或患有先天残障的患者制造可以凭“意念”控制的轮椅和假肢,让同时患有语言和肢体障碍的患者藉由脑机接口,将其所思所想呈现在电脑屏幕上,实现与外界交流。脑机接口技术也可被脑部或神经受创的患者用于相关的康复训练。

脑机接口技术的应用也可以被应用于教育领域,因为其可以训练孩子的专注力。游戏领域则是脑机接口技术的另一大颇具想象力的应用领域,用户直接通过大脑就能够直接畅玩电脑游戏。

而脑机接口技术在军用领域的应用,则是各国关注的焦点。

美国乔治亚理工学院副教授、技术政策专家玛格丽特‧科萨尔(MargaretKosal)说,人脑对机器人进行直接控制的技术,极有可能被用在未来战场上,而中国的战争伦理与西方定义不同,这可能造成在脑机接口技术的军事应用上的中西方不对称。

科萨尔说:“脑机接口技术进行调整后,你可以让操作者或让一名士兵……直接操控更高的精度移动机器人。”此外,脑机接口也可以让士兵身着功能强大的“外骨骼”,“让士兵能够承受更大的负荷,而能够更长时间地移动,减少对自身体能的需求。”

脑机接口技术的隐忧

美国政府和业界人士担心,在医学和商用领域之外,脑机接口可能将会被滥用到军事领域,因此有必要对敏感国家获取此类技术施加限制。

“有一个很大的担忧是,一些国家在强迫士兵做某些事情方面可能不会有那些美国会有的顾虑。”科萨尔说:“因此,人们担心的是,这些能力是否会被强加给士兵,或者他们是否愿意接受我们不愿意接受的东西,这可能会造成这些不同能力之间的不对称。”

另外,如果将脑机接口与人工智能技术无差别融合的战略,也将引发众多伦理和道德担忧。专家担忧,脑机接口的潜在作用不仅在于用人脑控制机器,未来也可以让外部机器控制人类的情绪和认知,这样的双向能力将“重新定义”人类。

乔治城大学安全与新兴技术中心首席分析员威廉·汉纳斯(WilliamC.Hannas)表示,脑机接口技术可以调节人类的情绪,这一技术领域被称做“情感计算”(affectivecomputing),中国在这方面“非常活跃”,已经出现了“数百篇关于这一主题的中国学术论文”。

汉纳斯说:“尽管脑机接口技术在恢复数百万人的认知平衡,也就是心理健康方面具有巨大潜力,但其明显的危险在于出于其他目的驱动人类情绪的能力。更进一步说,在神经元水平上也存在所谓‘思想控制’的潜在能力。”

美国商务部副助理部长波尔曼提到了对滥用人工智能的担忧。他说:“人工智能有大量合法的民用商业用途。它在各种国家安全应用中也有着重要的应用,无论是武器建造、战场情报,还是在人权方面,例如用于辨识异议人士等。”

然而,颇具讽刺意味的是,美国一直在推动脑机接口技术应用于军事领域。美国国防部就资助了使用脑机接口技术来控制无人机的研究,如DARPA(美国国防部高级研究计划局)和美国陆军资助的Brain-SwarmInteractionandControlInterfaces项目。

2018年9月,DARPA就公布了一个2015年启动的项目,这个项目研发的新技术能够赋予飞行员借助思维同时操控多架飞机和无人机的能力。据防务一号网站报道,DARPA生物技术办公室的负责人JustinSanchez称:“截至今天,大脑信号已经能够用于下达命令,并且同时操控三种类型的飞机。”

此外,脑机接口技术还有可能引发的潜在的法律和安全问题。比如,黑客可能会利用恶意软件来拦截或窃取,甚至是篡改脑信号数据;如果脑机接口将脑信号翻译为错误的语言或指令,也可能会对用户造成危害。

中国能否直线超车?

早在1970年,美国国防高级研究计划局(DARPA)开始组建团队研究脑机接口技术。1989年,美国又率先提出全国性的脑科学计划,并把20世纪最后10年命名为“脑的10年”。白宫于2013年4月提出被认为可与人类基因组计划相媲美的“脑计划”,旨在探索人类大脑工作机制、绘制脑活动全图、推动神经科学研究、针对目前无法治愈的大脑疾病开发新疗法。美国政府公布“脑计划(USBRAINInitiative)”启动资金逾1亿美元,后经调整,计划未来12年间共投入45亿美元。

相比之下,2016年中国“脑科学和类脑研究”才被列入“十三五”规划纲要。对“中国脑计划”,各领域科学家提出了“一体两翼”的布局建议:即以研究脑认知的神经原理为“主体”,研发脑重大疾病诊治新手段和脑机智能新技术为“两翼”。目标是在未来15年内,在脑科学、脑疾病早期诊断与干预、类脑智能器件三个前沿领域取得国际领先的成果。经粗略估算,我国对该领域的主要经费投入,从2010年的每年约3.48亿,增长到2013年的每年近5亿元人民币。

可以看到,美国政府层面对于脑科学研究的推动较早,并且投入相对较大。而中国则起步较晚,投入也相对较少。

从企业层面来看,根据第三方研究机构数年前通过对于相关脑机接口公司的技术、团队/合作伙伴、发展计划、产品、融资情况这五个维度,评出了世界十大最受关注脑机接口公司。其中,有7家来自美国,1家来自中国,另外3家分别来自瑞士、加拿大、奥地利。

在这10家公司当中,最为知名的技术公司则是由特斯拉创始人马斯克创立的Neuralink,其在脑电信号采集上都采用的是侵入式脑机接口的技术路线,在2020年就推出了硬币大小的Neuralink植入物和进行设备植入的手术机器人,并利用活猪展示了其全新的脑机接口技术。2021年,Neuralink又展示了猕猴利用其脑机接口技术用意念玩电脑游戏。

值得一提的是,在2021年,总部位于澳大利亚的脑机接口初创公司Synchron成功在Neuralink之前获得了FDA的许可,开始对六名严重瘫痪的美国患者进行人体试验。2022年7月,Synchron公司在一位美国瘫痪患者中进行了脑机接口植入,帮助瘫患者完成日常任务。这也是在美国进行的首次脑机接口人体实验。

此外,成立于2001年的美国侵入式脑机接口企业BrainGate,也已获得FDA的脑机接口技术人体试验研究设备豁免。BrainGate的神经技术使用植入大脑的微电极阵列,让人类仅凭意念就能操作计算机或机械臂等外部设备。BrainGate系统已经允许脊髓损伤、脑干中风和渐冻症患者通过思考自己瘫痪的手和手臂的运动来控制电脑光标。其在2021年还首次实现了人类大脑信号与计算机之间的无线高带宽传输。

相对于侵入式脑机接口技术来说,非侵入式的脑机接口领域门槛和风险要更低一些,因此,大部分的脑机接口技术公司偏向于侵入式脑机接口技术路线。目前中国的脑机接口创业企业也主要集中于此。

北京强脑科技有限公司是BrainCo公司创始人韩璧丞于2017年回中国成立的,并在北京和深圳组建了脑机接口的研发和销售团队。这是一家基于非侵入式脑机接口技术公司,最先从教育领域切入,同时也涉足医疗及游戏领域。根据智慧芽数据,强脑科技及其子公司目前已经拥有脑机接口相关专利80余件,是国内脑机接口行业专利数量最多的公司。

整体来看,在脑机接口技术领域,美国目前是处于全球领先地位,中国则相对落后。

不过,近年来,中国也在持续加大对于“脑科学与类脑研究”领域的投入。2021年,中国科技部正式发布科技创新2030“脑科学与类脑研究”重大项目2021年度项目申报指南的通知,涉及59个研究领域和方向,国家拨款经费预计超过31.48亿元人民币。中国脑计划整体规模有望达到百亿甚至千亿级,比肩美国2013年开始的“脑计划”。另外,要想实现更精准的脑机接口技术,就需要充分的认识人脑,而目前中国在“脑结构绘制成像”领域也已达到全球领先水平。

中国科学院上海微系统与信息技术研究所副所长、研究员陶虎2021年在《光明日报》撰文说,脑机接口技术是中国在国际科技竞争中“最有可能迎头赶上”甚至“直线超车”的领域之一。

中国人大代表、国脉科技高管陈国鹰2022年更进一步表示,中国应该将人体与网际网络相连接的网络技术“身联网”发展提升到国家科技战略层面。

美国限制或将加码

美国专家指出,由于中国在科技伦理和隐私要求方面限制较低,中国很可能在脑机接口的一些技术研究和应用方面领先各国一步,获取先发优势。但是中国脑机接口技术研发很大程度上依靠国外核心技术,特别是在系统级产品及核心器件方面。

为了限制脑机接口等前沿技术的出口,早在2018年11月,美国商务部工业安全署根据2018年国会通过《出口管制改革法案(ExportControlReformAct)》要求,出台了一份针对最新的14大类的关键技术和相关产品的出口管制框架。

而这14项技术当中就包括了“脑机接口技术”:(i)神经控制界面;(ii)意识-机器界面;(iii)直接神经界面;(iv)脑机接口。足见美国对于“脑机接口技术”的重视。

2021年10月,美国商务部工业和安全局(BIS)宣布计划出台新规拟将脑机接口技术纳入出口管制。

2022年9月,美国国会的下属机构政府问责局(GovernmentAccountabilityOffice,GAO)发布了题为《脑机接口》(Brain-ComputerInterfaces)的焦点报告,介绍了脑机接口技术的原理与技术成熟度,脑机接口技术的风险、机遇与挑战,并提出了政策制定者应考虑的4个问题。其中就有指出,要限制外国利用美国出口的脑机接口技术获得相关竞争优势。

“如果美国想继续成为这一研究领域的领导者,出口管制政策将变得至关重要”,美国乔治亚理工学院的科萨尔说:“因为我们是领导者,我们需要确保我们正在推进的研究受到保护。”

和其他科技领域一样,美国政府对脑机接口技术进行出口管制的挑战在于,在截断竞争对手国家获取相关技术的同时,避免影响美国科研人员同外国的研究交流和冲击本国科技公司的商业利益。

彭博社报导说,一些从事人体植入式脑机接口技术的公司表示,相关科技仍处于研发和审批的初始阶段,军事应用遥遥无期。此外,许多公司依赖全球供应链和外国投资,许多研究人员也来自包括中国在内的许多国家。

编辑:芯智讯-浪客剑

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice:Thecontentabove(includingthepicturesandvideosifany)isuploadedandpostedbyauserofNetEaseHao,whichisasocialmediaplatformandonlyprovidesinformationstorageservices.

/阅读下一篇/返回网易首页下载网易新闻客户端

人工智能+脑机接口可以带来什么

前段时间,一则新闻引发了广泛争议:国内一所小学利用头环来监控孩子的脑电波,以判断孩子上课是否走神。暂且不论该事件是否是一场打着高科技幌子的闹剧,头环本身所代表的脑机接口技术正在受到越来越多的关注。

脑科技是最近几年热度正在上升的一项前沿技术。其中,脑机接口技术(BCI:Brain-ComputerInterface或BMI:Brain-MachineInterface)是其中重要的研究方向。

脑机接口技术是一项融合了人类思维和机器的新兴技术。该技术最大的价值在于:通过人脑与机器的融合,可以打破当前人类与机器、人类与环境的交互方式,让人类能够突破肉体和工具的局限,特别是帮助那些存在认知和行动障碍的残障人士能够再次恢复行动并融入社会。

正因为如此,脑机接口技术吸引了众多的科研人员、科技企业、风险投资家、国防机构的关注和投资,而其市场预期也在逐渐升温。据预测,2020年,全球脑机接口技术的市场规模有望达到14.6亿美元。

需要注意的是,由于大脑研究过于复杂,很多相关的技术还处在研究或小范围实验阶段,能够真正大规模商业化的技术少之又少。

尽管这些新型技术距离普及还有很长一段时间,但先行者也正在为我们规划出一个未来蓝图:在脑机接口技术的背后,人工智能扮演着非常重要的角色,这也意味着人工智能与脑机接口技术的融合是该领域走向成熟的一个重要途径。

“增强人类”、“赛博格”、“生化人”、人机融合、意念操控机器、“读心术”、意识上传和下载、让残障人士重新站起来……人类对科技力量的探索与发现,对自身的认识和改变一直在路上。

1.从Neuralink到Facebook:巨头在行动

在以往的文章中,我们已经介绍了一些国外的脑机接口公司及其技术进展。例如,特斯拉公司CEO埃隆·马斯克在2017年就成立了脑机接口技术公司Neuralink,旨在通过机器学习技术连接人类大脑和机器,增强人类的计算能力,以帮助那些受到严重脑损伤的患者。为实现这一目标,该公司已筹集了1.58亿美元资金,其中大部分资金来自马斯克本人。

今年7月,Neuralink公司宣称已经在猴子大脑中成功测试了该技术。马斯克表示,明年将进行人体实验,以期能够治疗人类的大脑和脊髓损伤。

今年9月,该领域还发生了一件大事:Facebook收购美国脑控技术初创企业CTRL-Labs。尽管没有对外披露收购金额,据外媒估计这笔交易金额可能在5亿到10亿美元之间。

CTRL-Labs成立于2015年,于今年2月获得谷歌风投(GV)和AmazonAlexaFund等机构的2800万美元融资。在被Facebook收购前,公司共获得6700万美元融资。

据悉,Facebook将基于CTRL-Labs的技术开发一款能够接受大脑信号的腕带产品,为未来社交提供新型人机交互方式。

2.DARPA:一个重要的参与者

在该领域,还有一个不得不提的重要机构,那就是美国国防部高等研究计划局(DARPA)。

DARPA对BCI的研究与资助已经长达20年之久,最近,它一直在推动机器学习和其他AI技术与BCI技术的融合,及其在军事上的应用,例如让士兵通过大脑控制无人机群的行动,或与计算机系统一起执行复杂的多任务等。

DARPA通过多种方式和渠道资助了很多该领域的科技公司,例如使用机器学习帮助瘫痪患者重新获得对手指、手和腕部的有意识控制的脑控技术公司Battelle。该公司获得了DARPA的100万美元资助,而这笔资金来自DARPA的一项额度为20亿美元的“AINext”计划。

3.更多初创公司加入前沿阵营

除了上述科技巨头和政府科研机构外,还有一些初创公司同样在利用人工智能推动脑机接口技术的发展:

(1)挖掘大脑潜力的初创公司Emotiv

美国加州公司Emotiv成立于2011年,致力于使用脑电图技术了解人类大脑的研究和相关软硬件产品的开发,并通过机器学习算法将脑电波信号转换成数字命令。

公司已经推出了面向研究人员的研究级头戴设备EPOC+和EPOCFlex,面向消费者的消费级头戴设备Insight,以及可以分析员工压力和注意力变化的企业级蓝牙耳机MN8。

同时,公司还开发了多种软件产品,可帮助用户更好地了解大脑活动,甚至可以控制无人机、机器人、汽车、游戏等。

EMOTIV是一家典型的平台型创业公司,其研发的软硬件产品已经获得了多个国际奖项,包括红点奖、AutoVision创新奖、澳大利亚国际设计奖、澳大利亚工程卓越奖和爱迪生奖。其产品组合可以应用于设计、艺术、心理学、医学、汽车、运输、国防安全等领域。目前公司已累计融资160万美元。

(2)改善神经创伤患者生活的BrainQ

以色列神经科技初创公司BrainQ成立于2011年,公司的使命是改善神经创伤患者的生活,使他们能够重新站立起来。

公司主要使用非手术植入方式来帮助中风和脊髓损伤患者。通过自主研发的AI算法对患者的大脑活动进行记录及分析,并生成高分辨率图像,为患者进行个性化电磁治疗。

公司已经将其AI神经干扰疗法应用于动物研究,并对中风患者进行了临床试验。目前公司已累计融资890万美元。

(3)下一代人机交互初创公司NextMind

法国初创公司NextMind成立于2017年,致力于开发下一代大脑计算机接口。公司试图开发可用于AR/VR头戴设备的大脑感应技术,为消费者提供新型人机交互方式。

通过机器学习算法,NextMind的大脑分析技术可以将大脑视觉皮层的信号实时转换为数字命令。无需键盘和鼠标等外部手持设备,用户就可以直接通过思想来控制一些电子设备或玩游戏。目前公司已累计融资460万美元。

(4)利用脑电波突破沟通障碍的初创公司Congixion

美国加州初创公司Congixion成立于2014年,公司开发了一款基于AI的BCI接口,可以将脑电波转换为单词来帮助语言功能障碍患者进行正常交流,使其能够更好的融入社会,从而改善生活质量。

公司研发的无线BCI技术可以读取并优化用户的大脑信号,并通过AI技术可以识别甚至预测用户想要表达的内容,使用户的交流更加智能和高效。

公司已经推出了一款名为Speakprose的移动APP,通过眼动追踪技术,让行动不便用户用眼睛在移动设备上选择单词,从而与他人进行交流。去年2月,公司完成了100万美元的种子轮融资。

责任编辑:ct

版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容,一经查实,本站将立刻删除。

上一篇

下一篇