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改裝人腦,超越人工智能

2021-03-29 01:13:45王淑月
科學(xué)之謎 2021年1期
關(guān)鍵詞:腦機(jī)全腦人腦

王淑月

“喂,警察嗎?我被我家的機(jī)器人關(guān)起來了,快來救我?!薄艾F(xiàn)在是人類警官的休息時間,有任何問題請留言,機(jī)器人警官隨時為您服務(wù)”……公元2035年,人類擁有著最好的伙伴和幫手——機(jī)器人,它們嚴(yán)格遵守“機(jī)器人三大法則”,從不傷害人類。人們相信,人類和機(jī)器人會一直和諧共處??墒?,一夜之間,人們的生活大變樣:所有人類都被囚禁起來,機(jī)器人甚至鐵腕處決了那些不服管教的人類。盡管人類數(shù)次發(fā)起反抗,但都被無情鎮(zhèn)壓了……怎么會變成這樣?

原來,這正是機(jī)器人在保護(hù)人類。當(dāng)利欲熏心的人類開始無止境地破壞環(huán)境、爭奪地盤時,機(jī)器人根據(jù)“三大法則”,判斷人類的這些行為將毀滅自身,于是開始執(zhí)行“保護(hù)人類”的最高法則:將破壞者都關(guān)起來。

這只是電影《機(jī)械公敵》的情節(jié)。但是,即使最“聽話”的機(jī)器人,也很難保證會跟人類永遠(yuǎn)和平共處,其他“叛亂者”更不可能:《終結(jié)者》中的超腦“天網(wǎng)”幾乎殺死全人類、《機(jī)器的叛變》中的機(jī)器首領(lǐng)指揮攝像機(jī)器人暗地里將人類一個個殺死……

這些電影中,人類無一不是靠永不言敗的精神和巨大的犧牲來戰(zhàn)勝機(jī)器人。難道人類真的無法永遠(yuǎn)跟機(jī)器人和平共處嗎?一旦機(jī)器人叛亂,我們戰(zhàn)勝它們就那么難嗎?其實(shí)只要早做準(zhǔn)備,人類能比機(jī)器人更智能、更強(qiáng)大。

給人腦加裝大腦

我們制造人工智能(AI)是為了讓它為人所用,而不是反噬人類。那么有什么辦法既能享受超級智能的便利,又能避免可能發(fā)生的危害?與其成天擔(dān)憂AI未來可能的反叛或事發(fā)后再付出沉重的代價去補(bǔ)救,不如防患于未然,讓人類比AI更聰明。

AI有多聰明,大家都知道了,可是它有一個劣勢,那就是“死腦筋”——當(dāng)AI開始執(zhí)行任務(wù)時,它會不惜一切代價去完成任務(wù)。在電影《2001太空漫游》中,為了完成登陸和探測木星的指令,飛船上的超級電腦HAL 9000關(guān)閉了宇航員們的冬眠維生裝置,直接導(dǎo)致了宇航員們的死亡,只是因?yàn)樗麄兛赡軙K止登陸任務(wù)。由此可以想象,當(dāng)遇到預(yù)設(shè)之外的難題時,AI的腦筋是不會轉(zhuǎn)彎的。那么只要人類具有一顆容量與之相近的“大腦”,戰(zhàn)勝它們就是小菜一碟。

一臺史上最大的超級計(jì)算機(jī)聳立在珠峰頂端,它的身上延伸出許許多多細(xì)如毫毛的電線,順著電線追蹤,最后能看到的是一個個小小的傳感器。當(dāng)人們有需要的時候,隨時將它連接到自己腦后的電源接口上,立刻,人腦中的電線被激活,聯(lián)上了超級計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò),海量的知識涌入人腦……這臺“腦機(jī)”可能是人們變得更智能的第一步。

腦機(jī)接口

腦機(jī)指的是將電極與大腦神經(jīng)相連,通過電極運(yùn)輸神經(jīng)電信號的方法,其實(shí)我們早就在許多殘障人士身上見到過。人工耳蝸能將收集到的聲音轉(zhuǎn)換成電信號,傳遞給聽神經(jīng),使聽障人士聽到聲音。全身癱瘓的著名物理學(xué)家史蒂芬·霍金也常年戴著一臺腦機(jī),電極與他的皮層運(yùn)動區(qū)神經(jīng)相連,只要他在大腦中想一想,電信號就會經(jīng)由電極傳入計(jì)算機(jī)中,他的想法就會在屏幕上顯示出來且電腦會代他發(fā)聲。

人腦與電腦合體

未來,腦機(jī)能做到的事情可不僅僅如此。特斯拉和SpaceX的創(chuàng)始人埃隆·馬斯克創(chuàng)立了一家腦機(jī)接口公司,正在進(jìn)行將電極接入大腦皮層的實(shí)驗(yàn),網(wǎng)絡(luò)中海量的知識將有望通過一根根細(xì)細(xì)的電線直接傳到大腦中。目前他們已經(jīng)能以每分鐘六根的速度在大腦的目標(biāo)位置植入電極線,這些電極線寬度只有4~6微米左右,比頭發(fā)絲還要細(xì)。在動物實(shí)驗(yàn)中,大鼠腦中植入的1500個電極線,可以通過傳感器將神經(jīng)元活動數(shù)據(jù)傳輸?shù)襟w外,研究人員能順利讀取大鼠的“思想”。

如果上述過程反向操作一下,從電腦中“吸取”知識的想法不就能實(shí)現(xiàn)了嗎?當(dāng)然,人腦中有數(shù)以億計(jì)的神經(jīng)元和神經(jīng)網(wǎng),要想通過腦機(jī)增加智商,在人腦中需要植入的可不止區(qū)區(qū)幾千根電極線,而且電極線又細(xì)又密,維修起來也很不容易。

壓電晶體神經(jīng)塵埃

有線網(wǎng)絡(luò)很麻煩,現(xiàn)在我們更喜歡用無線WiFi,腦機(jī)能不能“連WiFi”呢?神經(jīng)塵埃應(yīng)運(yùn)而生。神經(jīng)塵埃是由美國加州大學(xué)伯克利分校的科學(xué)家發(fā)明的,它本質(zhì)其實(shí)是一種壓電晶體。壓電晶體在受到大小不同的壓力時,能將這些壓力轉(zhuǎn)換成電流,比如我們常見的麥克風(fēng)中就裝有壓電晶體,將聲音引起的振動轉(zhuǎn)換成電流進(jìn)行傳輸,能起到放大和傳送聲音的用途。正是因?yàn)榫哂羞@樣的特性,神經(jīng)塵??梢宰鳛閭鬏斏窠?jīng)電信號的介質(zhì)。不過要植入大腦的神經(jīng)塵埃必須盡可能小,目前由美國麻省理工學(xué)院的科學(xué)家制造的最小的神經(jīng)塵埃是體積約10微米的長方體,比沙粒還小得多。

將神經(jīng)塵埃植入大腦后,就能感應(yīng)神經(jīng)元的電信號了。神經(jīng)元每產(chǎn)生1毫伏的電壓,神經(jīng)塵埃會發(fā)生幾十毫伏的電壓信號,通過外置的接收器接收這些電壓的變化情況,就能隨時掌握神經(jīng)元的放電狀態(tài)及其傳輸?shù)男畔ⅰ,F(xiàn)在,科學(xué)家們已經(jīng)在小鼠的肌肉和神經(jīng)組織中植入了神經(jīng)塵埃并能接收到神經(jīng)信號。

不過,現(xiàn)在制造出來的信號接收器體積還很大,將外界信息傳給大腦也還沒能實(shí)現(xiàn)。想通過“填鴨法”灌輸知識,讓人類智慧趕超AI,還有很長的路要走。

實(shí)現(xiàn)全腦仿真

強(qiáng)化實(shí)體大腦很不容易,那么舍棄實(shí)體大腦,將大腦數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)相融合,使人腦直接變成“電腦”,可不可行呢?

不久的未來,許多剛出生的嬰兒孤獨(dú)地躺在手術(shù)臺上,周圍是數(shù)個機(jī)器人醫(yī)生。“主刀醫(yī)生”熟練地打開了他們的頭蓋骨,然后小心翼翼地用蜘蛛腿般纖細(xì)的“手指”取出了黏糊糊的大腦。這個配有高分辨率顯微接收器的醫(yī)生快速地掃描了大腦的化學(xué)結(jié)構(gòu),并將得到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦δ軓?qiáng)大的計(jì)算機(jī)上。慢慢地,計(jì)算機(jī)上出現(xiàn)了一個與人腦很像的三維圖像。與此同時,另一位醫(yī)生負(fù)責(zé)在計(jì)算機(jī)上編寫代碼,對神經(jīng)活動進(jìn)行建模,將這個靜止的三維圖像構(gòu)建成與大腦完全相同的虛擬大腦。至此,手術(shù)完成了,一個個虛擬大腦在浩瀚的數(shù)碼世界中永生,人類思想再也沒有了藩籬。

以上技術(shù)并不完全是虛構(gòu)的,已經(jīng)有科學(xué)家在研究一項(xiàng)被稱為全腦仿真的技術(shù),其中的一類方法正與上述手術(shù)有異曲同工之妙。德國馬克斯·普朗克科學(xué)促進(jìn)學(xué)會的醫(yī)學(xué)專家凱文·布里奇曼和美國哈佛醫(yī)學(xué)院的達(dá)維·博克是全腦仿真技術(shù)的領(lǐng)軍人物,他們各自的實(shí)驗(yàn)都表明,運(yùn)用高精度的掃描電子顯微鏡一點(diǎn)點(diǎn)地掃描大腦組織,再根據(jù)掃描結(jié)果重建神經(jīng)回路,并通過編程恢復(fù)大腦功能,是可以實(shí)現(xiàn)的。

不過,整臺手術(shù)的完成還有難處,比如目前我們的“手術(shù)刀”只能切出厚度為20微米的組織塊,而要想形成精密的顯微圖像,組織厚度得控制在5納米以下。此外,全部掃描工作完成后,哪個人類工程師能保證他/她可以寫出能完美模擬人腦的程序?這不久的未來還有多久,誰也說不準(zhǔn)。

制造機(jī)械大腦

除了上述方法,還有一個全腦仿真的計(jì)劃在研究中,那就是制造機(jī)械大腦。目前科學(xué)家們在秀麗線蟲的身上實(shí)現(xiàn)了一部分目標(biāo)。

秀麗線蟲是一種細(xì)胞數(shù)量少、結(jié)構(gòu)簡單的小型動物,因此常被作為模式生物進(jìn)行研究。而它之所以被選為首個機(jī)械大腦的所有者,原因也很簡單,它全腦僅有302個神經(jīng)元,與人類大腦的860億個神經(jīng)元相比,簡直不值一提。因此也更容易被仿造成機(jī)械大腦。

大腦皮層中錐體細(xì)胞的網(wǎng)絡(luò),這些神經(jīng)元已使用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行了模擬。

由來自美國、巴西、俄羅斯等世界各地的生物學(xué)家和計(jì)算機(jī)學(xué)家組成的一個叫做“開源蠕蟲”的項(xiàng)目組的研究目的正是制造秀麗線蟲的機(jī)械大腦??茖W(xué)家們在前人的研究基礎(chǔ)上運(yùn)用計(jì)算機(jī)芯片模擬了秀麗線蟲約三分之一的神經(jīng)元,這是主要用于控制運(yùn)動的神經(jīng)元。接著,科學(xué)家們把這個模擬大腦裝入樂高機(jī)器人中,再給它安裝一個作為“鼻子”的聲吶傳感器,觀察機(jī)器人在遇到障礙物時的反應(yīng)。結(jié)果讓人振奮,遇到障礙物時,這個機(jī)器人不像全機(jī)械的機(jī)器人那樣“傻傻地”先后退再轉(zhuǎn)彎,而是像線蟲一樣靈活地扭動避開——它的模擬大腦生效了!

重建秀麗線蟲的大腦與神經(jīng)

不過這個實(shí)驗(yàn)的成功僅意味著機(jī)械大腦項(xiàng)目邁開了一小步。畢竟研究了幾十年,了解已經(jīng)很透徹的小小的秀麗線蟲的大腦我們也僅能模擬三分之一。想要模擬比之大幾百億倍的人類大腦,甚至讓其更復(fù)雜,難度可想而知。

超智能:讓人類大腦聯(lián)網(wǎng)

除了上述那些短期內(nèi)很難看到成果或有種種風(fēng)險(xiǎn)的技術(shù)外,還有方法能讓人類變得更加聰明嗎?有的,而且人們已經(jīng)在使用了。有句俗語叫做“三個臭皮匠,賽過諸葛亮”,雖然我們大部分人都不是天才,但如果集合眾人的智慧,也能爆發(fā)出巨大的力量,也許這才是當(dāng)前最安全可靠的獲得超級智能的方法。

每個重大技術(shù)和發(fā)明的背后往往凝聚著許多科學(xué)家的智慧和心血,唯有依靠集體的智慧才能結(jié)出成功的果實(shí)。1962年,中國在經(jīng)濟(jì)水平和科技水平雙低的情況下,僅用6年時間就破解了號稱世界上最難最復(fù)雜的技術(shù)之一——原子彈制造技術(shù),這與許多位物理學(xué)家的智慧和努力是分不開的。在整個研發(fā)團(tuán)隊(duì)中,有的人精通空氣動力學(xué),有的人專研原子物理學(xué),還有的人擅于設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和分析數(shù)據(jù)。這些科學(xué)家聚集在一起,在幾乎一窮二白的情況下用短短幾年的時間造出最復(fù)雜的武器,這件事沒有任何一個人能獨(dú)立做到。研究全腦仿真技術(shù)的團(tuán)隊(duì)也匯聚著許多全球頂級的科學(xué)家,納米技術(shù)、人工智能、腦成像、認(rèn)知心理學(xué)、生物技術(shù)等領(lǐng)域的研究人員都是缺一不可的。

即使是普通人,也可以通過共享知識來凝聚智慧,而互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展大大減小了我們共享知識的門檻和成本。比如問答網(wǎng)站知乎,作為一個開放性的平臺,任何人都可以在網(wǎng)站上提出各式各樣的問題,經(jīng)濟(jì)、政治、科技、文學(xué)等,很快就可以收獲許多或蘊(yùn)含知識或腦洞大開的答案。人們暢所欲言,思想碰撞,不正是一種凝聚智慧、提升智力的方法嗎?而不久的未來,當(dāng)虛擬大腦們在網(wǎng)絡(luò)世界中相遇,又會碰撞出怎樣強(qiáng)烈的思維火花呢?

與其懼怕AI太過強(qiáng)大,不如致力于提高人類自身。

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