<big id="ku1yr"></big>

  • <noscript id="ku1yr"></noscript><menu id="ku1yr"><bdo id="ku1yr"></bdo></menu>
    <blockquote id="ku1yr"><menuitem id="ku1yr"><cite id="ku1yr"></cite></menuitem></blockquote>

      1. <noscript id="ku1yr"></noscript>
        <meter id="ku1yr"></meter>

         首頁 >> 哲學 >> 科學技術哲學
        腦機融合技術的哲學審思
        2021年06月08日 11:13 來源:《科學技術哲學研究》 作者:張學義/潘平平/莊桂山 字號
        2021年06月08日 11:13
        來源:《科學技術哲學研究》 作者:張學義/潘平平/莊桂山

        內容摘要:

        關鍵詞:

        作者簡介:

        Philosophical Reflection on Brain-Machine Integration Technology

         

          作 者:張學義/潘平平/莊桂山

          作者簡介:張學義(1983- ),男,安徽阜陽人,哲學博士,東南大學哲學與科學系副教授,研究方向為科學哲學等(南京 211189);潘平平,華為技術有限公司南京研究所(南京 210012);莊桂山,東南大學成賢學院(南京 210088)。

          原發信息:《科學技術哲學研究》第20206期

          內容提要:腦機融合是以腦機接口為基礎技術,包括腦-機、機-腦、腦-腦等不同信息傳輸方式的技術統稱。在理想狀態下的腦機融合系統中,大腦與電腦等外部設備彼此互相適應、協同工作,大腦與大腦之間傳遞信息互通有無,實現生物腦的感知認知能力與機器的高速計算、處理能力的完美結合。雖然該技術目前還停留在探索性試驗階段,但蘊含著廣闊的應用前景和巨大的現實空間。在該技術的潛在圖景還未完全實現之前,有必要進行深入的哲學審視:腦機融合融合了人-機-物,卻有可能造成彼此類屬關系的混亂,從而對人-機-物的本體論結構進行重構,同時引發價值體系的重塑和隱私的編碼化、可視化,促使人類步入“超人類主義”與“后人類主義”時代。

          Brain-machine int1egration is a general term of brain-machine interface technology,which integrates different information transmission methods including brain-to-machine,machine-to-brain,and brain-to-brain.In the ideal brain-machine integrated system,the information is transmitted between brain and computer or between brain and brain,and the brain and external devices adapt to each other and work together so as to realize the perfect combination of the biological brain's cognitive ability and the machine's high-speed computing and processing ability.Although the technology is still in the stage of medical auxiliary treatment and scientific experiments,there is a vast space for development and huge realistic possibility.Before the technology is fully realized,it is necessary to have an in-depth philosophical and ethical reflection:brain-machine integration integrates human-machine-object,but it may cause the confusion between the concepts of belonging to each other,the reconstruction of the ontological structure of human-machine-object,and the coding and visualization of human privacy,which further lead to the dilemma to be snooped,and promote mankind to enter the era of "Transhumanism" and "Post-humanism".

          關鍵詞:腦機融合/腦機接口/混合智能系統/數字化生存/本體論重構  Brain-machine Integration/Brain-machine Interface/Cyborg Intelligent System/Digital Subsistence/Ontological Reconstruction

          標題注釋:[基金項目]國家社科基金重大項目“問題哲學理論前沿與理論創新研究”(18ZDA026);“技術創新哲學與中國自主創新的實踐邏輯研究”(19ZDA040);江蘇省道德發展高端智庫

          近年來,繼人工智能、虛擬現實等技術引發廣泛關注之后,腦機融合技術也逐漸從“夢想照進現實”,成為各界人士熱議的話題。2016年9月,美國斯坦福大學的研究者們利用腦機接口技術讓一只猴子在一分鐘內敲打出莎士比亞的經典臺詞“To be or not to be,That is a question”。2017年2月,美國斯坦福大學電氣工程教授克里希納?謝諾伊(Krishna Shenoy)和神經外科教授杰米?亨德森(Jaimie Henderson)發表論文,宣布他們可以讓三名癱瘓患者通過簡單想象就能精準控制電腦屏幕上的光標,甚至其中一名患者可以在1分鐘之內大約輸入8個英文單詞。2017年4月,美國著名企業家兼科學家埃隆?馬斯克(Elon Musk)宣布成立了Neuralink公司,投入大量資金研究腦機接口技術,希望通過以此方式增強人類的能力。2017年7月,美國國防部也公布了一項“腦芯片”巨額投資計劃,其目的也是開發一種腦機接口,讓人腦與電腦連接,為戰士提供“超級感受”。2019年7月,馬斯克便宣稱,Neuralink公司的腦機接口技術取得了突破性進展,植入技術對被試腦損傷更小,傳輸數據更多。

          一 腦機接口的類型

          何為腦機融合技術?簡言之,該技術是以腦機接口技術為基礎,包括腦到機、機到腦、腦到腦等不同信息傳輸方式的技術統稱。作為技術基礎的腦機接口(Brain-Computer Interface,簡稱“BCI”)則是指在生物(人或動物)大腦與外部設備或環境之間建立起一種新型的實時通訊與控制的系統,從而實現腦與外部設備的直接交互[1]。它結合了神經生理學、計算機科學和工程學的方法、進路和概念,致力于在活體大腦和人工執行器之間建立實時雙向聯系[2]767。不難看出,這里的“腦”意指有機生命形式的大腦或神經系統,“機”主要指可感知、計算及執行的外部設備?!澳X機接口是連接大腦和機器的雙向信息傳輸通道,機器端通過記錄和解碼大腦信號來感知生物端的意圖和狀態,生物端通過接受機器端的編碼刺激來獲得命令和反饋?!盵3]13

          (一)根據腦機接口與大腦的連接方式不同,一般將腦機融合分為三類:

          1.侵入式腦機融合(Invasive BMI)。該方式通過神經外科開顱手術,直接將記錄神經活動的電極絲植入大腦灰質層,當神經元發生電活動時,便可通過電極絲傳入記錄電極之中,因此能夠快速識別、解碼神經信號。其優點是精準度、信噪比都比較高,能夠獲取不同的信號[4]。但缺點也很明顯,即開顱手術會帶來腦部創傷,術后可能出現膠質疤痕,同時還可能引發機體的免疫排斥、生物兼容性以及難以預測的風險等[5]。目前該類型腦機接口主流的支撐技術為多通道在體電生理記錄技術(multichannel),即用單個或多個神經元電極絲植入大腦皮層,記錄神經元放電活動;該技術主要應用于醫學治療,幫助重癥癱瘓病人恢復運動功能;或者用于科學研究中的動物實驗[1][2]768-772。

          2.非侵入式腦機融合(Noninvasive BMI)。該方式無需外科手術,就像佩戴頭飾一樣戴上腦電帽,利用電極記錄、分析大腦發出的電信號。其優勢是操作簡單、便捷,安全無損傷。但是信噪比較低,由于體外記錄其可測神經范圍、精準度有限,且易受到其他部位的肌肉信號、噪音因素等干擾[6]。目前,這種腦機融合直接用于腦部治療的實例并不多,主要還是采集腦部信號用于科學研究。非植入式腦機融合典型的設備就是顱外腦電圖掃描儀(EEG)。通常是讓生物主體戴上腦電圖掃描儀,收集、記錄其頭部產生的電信號。隨后,將這些微弱的信號放大并傳輸入到計算機進行處理,再通過機器學習等算法,將這些信號轉化為相應的行為動作[2]768-772。

          3.半侵入式腦機融合(Semi-invasive BMI)。該方式與侵入式原理相似,但不是植入電極絲而是將密集芯片放入大腦皮層外的腦膜上。這種腦機接口可探測、解析腦皮層外部的神經電信號,對腦部損失相對較小,但記錄的深度和精度不及侵入式腦機接口。目前皮層外腦電記錄技術(Electrocorticogram,簡稱ECoG),主要用于癲癇、顱腦外傷等有需要開顱手術的臨床病人。

          (二)根據信息傳輸的方向,一般又將腦機融合分為三類:腦到機、機到腦、腦到腦融合:

          1.“腦-機”融合是指信息由大腦向計算機等外部設備傳輸信息,以達到驅動、控制外部設備效果的融合方式。該方式是在傳統神經科學研究手段的基礎上發展起來的,研究者們最初是為了觀測、分析神經元活動而將生物大腦的模擬信號轉換為被分析的數字信號,再存儲到計算機信息系統中;后來把這種技術用于腦機接口的研究中。首先通過電、光、氧等腦信號檢測技術采集大腦神經元的變化活動信號;再對神經信號進行識別、分類處理,進而解析該信號變化的行為意圖,分析其情緒變化、心智狀態等;最后再運用計算機等設備將解析出的生物端思維信號轉換為可以驅動外部設備的命令信號,從而實現生物端對外部設備的直接控制和施加影響。(如圖1)。

          圖1 腦到機融合

          2.“機-腦”融合是指由計算機等外部設備向大腦傳輸命令信號,以刺激生物端產生某種特定感受和行為的融合方式。該技術通過計算機對信息進行精細編碼,再將編碼過的信號轉化成光、電、磁等刺激形式,作用于生物的大腦或者神經系統的某些特定部位,使得生物端產生某些特定的感應或者做出某種行為動作。大腦等生物端反過來也能通過接受機器端產生的刺激來解析其“意圖”,進而做出相應的反應。目前,其實際應用于臨床輔助喚醒重癥昏迷患者和制造動物機器人(如圖2)。

          圖2 機到腦融合

          3.“腦-腦”融合,即是將信息由生物大腦[,1]向另一生物大腦[,2]傳輸以實現不同生物體之間交互的融合方式。首先通過電、光、氧等腦信號檢測系統探測出生物大腦[,1]的神經信號,并對這些神經信號實時編碼,然后通過計算機將編碼信號傳輸給另一生物大腦[,2],從而與生物大腦[,2]進行交互作用。這種交互作用實時性較強,為多主體生物端的信息交流提供了可能(如圖3)。事實上,腦到腦融合仍是以計算機為中介,技術支撐上是“腦-機”與“機-腦”的綜合,外在表現為“腦-機-腦”的互聯。

          圖3 腦到腦融合

          借助腦機接口的多種技術實體支撐,腦機融合能夠形成一個更為廣泛的混合智能系統(如圖4):該系統包含生物端和機器端,生物端分為記憶與意圖層、決策層、感知與行為層,機器端分為目標和知識庫層、任務規劃層以及感知與執行層。生物端或機器端內部可形成同構交互,彼此間亦可形成異構交互[7]645-647。在生物端,可通過對其記憶和意圖施加干預或影響,最大限度地調動生物智能,使之主動完成任務。機器端通過對生物行為和神經信號的“閱讀”、感知及對外部環境的判斷,在任務規劃層運用機器學習等方法與生物端進行協調配合,生物端為了避免懲戒或者得到獎賞、獲取得利益也會主動與機器端協同合作。在感知和執行能力方面,生物端和機器端各有優劣,而通過腦機融合構建起來的混合智能系統則可以綜合彼此的優勢,彌補對方的劣勢,形成優勢互補。綜上所述,腦機融合技術綜合了腦-機、機-腦、腦-腦等三種融合技術。在未來的腦機系統中,不同生物體之間即可實現更加迅捷、深入的信息交互,生物端與機器端亦需互相適應、相互學習、協同合作,從而將生物端的敏銳感知、有效執行的能力與機器端的高速計算、巨量存儲、快速處理的能力有機結合,實現人-機-物的共生系統[8-9]。

          圖4 腦機智能混合系統[7]648

          二 腦機接口的現實應用及其問題

          一般而言,腦機融合技術通過信號采集、信息處理、再編碼與信息反饋等步驟得到技術實現。目前,在醫療康復、教育培訓、智能家居、游戲娛樂、軍事科技以及實驗室研究等方面有著探索性應用。根據腦機接口的信息傳輸方式,可分為三種應用類型:(1)“腦控”式應用。此類應用最初在醫療康復領域展開,主要用于輔助運動神經機能喪失的患者控制輪椅、機械手臂、智能機器等。如在2014年在巴西舉行的第20屆足球世界杯開幕式上,一位高位截癱患者通過大腦控制神經外骨骼設備為該屆世界杯開出第一球。(2)“讀腦”式應用。研究人員通過機器記錄、解析人或動物的腦電信號,進而窺測其心智意圖。如2013年,日本京都一研究所利用核磁共振成像設備來解讀被試的夢境。(3)“控腦”式應用。目前主要應用于動物實驗和人與人的“腦-腦”聯合。前者是通過侵入式或半侵入式腦機接口,按照人的意圖,通過機器對動物行為意圖進行控制;后者主要以非侵入方式實現人與人的交流。如在2014年11月,研究者將一名被試的運動想象腦電信號通過經顱磁刺激(transcranial magnetic stimulation,簡稱TMS)傳輸到另一個被試腦部的皮質運動區,從而引起對方手部做出敲擊的動作[3]14。在可以預期的將來,人類乃至不同生物體之間亦可能實現更加深度和廣泛的無障礙“神交”[10]。

          目前,這些應用大多還處在探索性研究階段,因此也存在著諸多現實性難題。

          1.安全性問題。如上文所述,侵入式腦機接口需要通過手術在生物大腦皮層植入電極或芯片;而這種手術可能會導致出血和感染,對生物腦組織造成損傷,術后還可能產生排異反應等;隨著時間的推移,長期植入的電極、芯片也面臨腐蝕、老化、位置遷移等問題。另外,在使用過程中,有可能出現因更換有線電源而產生后續多次手術創傷問題或者無線數據傳輸中能量損耗問題以及在數據處理時出現的數據安全問題等。這些會在不同程度上影響到腦機接口用戶的生理、心理、生活質量乃至生命安全等。

          2.精確性問題。生物的腦電信號紛繁復雜,如何精確地從這些龐雜的信號中提取有效的信息,對于腦機接口技術來說仍然是較大的課題,目前并無安全可靠的途徑。同時,生物的心智狀態與其行為之間也不是簡單的線性對應關系;一般來說,生物大腦往往通過多種信號將某種心智狀態轉換為某一具體行為,而對該心智狀態、腦電信號與行為之間的對應關系往往并不是很清晰,在此情形下貿然對其進行讀取、解析就有可能帶來很多不確定的風險。因此,在使用過程中,因腦機接口設備、使用方式等問題,導致對傳輸信號的“誤讀”或“錯讀”,將會對腦機系統使用者和利益相關者造成極大的損失和傷害。

          3.知情同意問題。在現行的腦機融合技術應用于醫療康復領域時,需要患者在完全自愿的情況下,與研究人員、醫生之間就腦機設備的使用、醫療措施的風險、收益乃至責任、義務等進行充分的溝通和協商。但實際情況是,對于使用腦機接口存在的風險和后果往往是研究者和醫生也很難完全確定的,這就很難做到知情同意。另外,對于一些特殊病患如“閉鎖綜合征患者”,他們無法正常地和外界進行溝通和交流,醫生和研究人員也就很難理解其真實意愿,如何切實保護其權益是腦機系統應用中需要面對的問題。

          4.使用界限問題。根據用途,腦機融合技術主要分為治療型和增強型。對于前者,人們一般比較容易接受,它可以幫助病患改善生存狀況,獲得正常的生活能力,提升生命質量;對于后者,則存在著諸多爭議。到底多大程度上屬于增強,即治療與增強的界限在哪里,是否允許增強以及如何規范增強?當腦機融合與人類增加、人工智能等技術結合起來以后,這些問題自然就成為人們關注的話題。

          5.社會公平問題。隨著腦機融合技術的應用由康復治療轉為生物增強,就可能引發社會公平問題。生物增強能夠給人類帶來生理、心智等機能提升和加強,使其在未來的社會競爭與社會資源分配中占據有利地位,因此它會成為人們競相追逐的目標。然而并非社會所有階層的人員都能平等使用該技術。當該技術被技術、資本、政治等因素控制之時,它只能被少數人、少數階層所獨占和使用,就會產生新的社會不平等問題,擴大心智能力、財富占有、社會資源、政治地位等方面的差距[11]。

          以上是腦機融合技術在應用中的基本狀況和存在的現實難題。在未來,腦機融合將會在安全性、精確性、穩定性和智能化方面得到進一步提升和完善。

        作者簡介

        姓名:張學義/潘平平/莊桂山 工作單位:

        轉載請注明來源:中國社會科學網 (責編:李秀偉)
        W020180116412817190956.jpg

        回到頻道首頁
        中國社會科學院概況|中國社會科學雜志社簡介|關于我們|法律顧問|廣告服務|網站聲明|聯系我們
        中國社會科學院概況|中國社會科學雜志社簡介|關于我們|法律顧問|廣告服務|網站聲明|聯系我們
        无码国模国产在线观看_A片动态图_人妻 熟女 有码 中文_黄动漫视频大全视频 小说区 图片区 综合区免费| 亚洲已满18点击进入在线看片| 八戒八戒神马影院手机在线| 国产在线精品亚洲第1页| 日本无码一区二区三区AV免费| 欧美另类69xxxxx| 人妻 中文无码 中出| 日本一本一道久久香蕉| 丁香五月六月| 日韩欧美一中文字暮2021A片|