近日消息，美國科學(xué)網(wǎng)站報道，瑞士和美國的神經(jīng)信息學(xué)研究人員攜手，首次成功研制出一種新奇的微芯片，能夠?qū)崟r模擬大腦處理信息的過程。最新研究將有助于科學(xué)家們制造出能同周圍環(huán)境實時交互的認(rèn)知系統(tǒng)。

做到這一點面臨的主要挑戰(zhàn)，是配置由人造神經(jīng)元組成的網(wǎng)絡(luò)，讓其能執(zhí)行特定的任務(wù)。瑞士科學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)成功地攻克了這一難關(guān)，他們研發(fā)出一種神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r執(zhí)行復(fù)雜的感覺運動任務(wù)，并借用這一系統(tǒng)，演示了一個需要短期記憶以及前因后果的決策任務(wù)，這一任務(wù)對于認(rèn)知測試不可或缺。

在演示過程中，他們將這種人造神經(jīng)元合并成能執(zhí)行神經(jīng)處理模塊的網(wǎng)絡(luò)，這些處理模塊與所謂的“有限狀態(tài)機”一樣，能夠?qū)⑿袨橛霉奖硎境鰜?，因此能采用一種自動化的方式，將其轉(zhuǎn)移到神經(jīng)形態(tài)硬件內(nèi)。“有限狀態(tài)機”是一個數(shù)學(xué)概念，用來描述邏輯過程或者計算機程序。因迪韋里說：“這種網(wǎng)絡(luò)連接模式與哺乳動物大腦內(nèi)發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)非常類似。”

這是科學(xué)家們首次演示如何構(gòu)造出這種實時的硬件神經(jīng)處理系統(tǒng)。因迪韋里總結(jié)道：“我們采用新方法研制出的神經(jīng)形態(tài)芯片可以像‘變形金剛’一樣，構(gòu)造出不同類型的行為模式。新研究對研發(fā)出新的腦啟發(fā)技術(shù)至關(guān)重要。”例如，科學(xué)家們可以借用這一技術(shù)，將芯片同傳感神經(jīng)形態(tài)元件(例如人造耳蝸或視網(wǎng)膜)結(jié)合在一起，制造出復(fù)雜的能同周圍環(huán)境實時交互的認(rèn)知系統(tǒng)。

由于神經(jīng)形態(tài)芯片可以實時處理輸入的信息并作出回應(yīng)，有關(guān)專家認(rèn)為這項技術(shù)將有望走向?qū)嵱没?，從而允許機器人在復(fù)雜環(huán)境中，在不受人類遠(yuǎn)程遙控的情況下實現(xiàn)自動作業(yè)。

這項技術(shù)的采用還將有望在未來讓計算機能夠在有部件損壞的情況下繼續(xù)運作，就像人類的大腦那樣，每天損失數(shù)以百萬計的腦細(xì)胞，但是其整體的思維能力卻仍然繼續(xù)正常運轉(zhuǎn)。

大腦“發(fā)功”：收郵件、玩游戲、調(diào)電視

美國布朗大學(xué)神經(jīng)動力學(xué)專家約翰·多諾古教授歷經(jīng)10多年苦心研究，開發(fā)出了一套名為“大腦之門”(Brain Gate)的仿生系統(tǒng)。他首先將一塊4毫米見方的電子芯片植入癱瘓患者大腦運動皮層的中央前回處，因為這里的大腦皮層控制著全身肢體的運動。然后，他開始訓(xùn)練患者借助意念完成各項動作。

“大腦之門”系統(tǒng)的工作原理是：當(dāng)患者開始想像自己運動時，芯片上總共100枚比頭發(fā)絲還細(xì)、1毫米長的電子傳感器將大腦發(fā)出的脈沖信號記錄下來，然后通過一根根細(xì)小的導(dǎo)線傳輸?shù)借偳对诨颊哳^皮內(nèi)的一塊一英寸大小的鈦基座上，再將脈沖信號通過導(dǎo)線傳輸給電腦，電腦將信號轉(zhuǎn)換成動作指令，由一個個電子裝置去執(zhí)行。

多諾古教授表示：即使脊髓受損，大腦中的運動信號仍然能夠被記錄和發(fā)送至大腦外，并且可以被解碼成控制信號。在獲得這一發(fā)現(xiàn)后，他們在實驗室內(nèi)研究和測試了這種裝置，最后決定將這一裝置試用到癱瘓者身上。

從2004年起，多諾古教授牽頭的科研小組先后對4名癱瘓患者進(jìn)行了“大腦之門”系統(tǒng)植入試驗。第一名試驗對象是現(xiàn)年25歲的美國馬薩諸塞州小伙馬休·納格爾。納格爾3年前參與一樁行刺事件時脊柱被利刃切斷，高位截癱，身體從脖頸以下失去所有知覺，四肢更是無法動彈。

經(jīng)過9個月的刻苦訓(xùn)練之后，納格爾可以通過意念完成許多以前望而興嘆的動作：移動光標(biāo)、打開電子郵件、玩簡單的電腦游戲、調(diào)節(jié)電視音量、切換電視頻道等。日前，他甚至還學(xué)會通過意念控制假手的手指，抓住并移動物體這類高難動作。

一心多用，做事聊天互不耽誤

納格爾可以一邊和別人聊著天，一邊借助意念完成上述各種活動，即使偶爾開點小差，他移動電腦屏幕光標(biāo)的準(zhǔn)確率也高達(dá)75%至85%，也就是說，納格爾在用大腦發(fā)出各項運動指令時，并不需要100%集中注意力，這一點對于他的未來生活來講非常重要。

2005年，納格爾在初次試驗成功后曾經(jīng)激動地說：“太神奇了!自從我受傷之后，整整消沉了2年。今年是我受傷的第3年，是‘大腦之門’改變了一切，簡直難以置信。我想告訴那些殘疾朋友，永遠(yuǎn)不要放棄，生活可以變得更加美好。”

值得指出的是，并非所有試驗對象都像納格爾那般幸運。另一位現(xiàn)年55歲、于1999年脊柱受傷的患者大腦里植入了“大腦之門”系統(tǒng)之后，一開始也可以通過意念控制運動，但是不到一年時間電子傳感器就無法接收到大腦信號。目前科學(xué)家們正在徹查故障原因。

在80年代的cyberpunk科幻小說中，出現(xiàn)所謂的“神經(jīng)植入裝置”，一種把人腦和電腦直接相連的東西。在顱骨內(nèi)植入電極后，患者就可以僅靠大腦神經(jīng)信號來控制假肢。

這為一項新的科學(xué)研究拉開了序幕，而這項研究的最終目的是，繞開由于中風(fēng)癱瘓的肢體，讓大腦的指令得到有效執(zhí)行。其實神經(jīng)電信號是從大腦向外界傳遞的。同樣，科學(xué)家也在研究電信號如何反方向傳遞，即通過電信號刺激猴子的大腦皮層，形成反饋，能讓猴子真實地感覺機器手臂在觸摸的東西。

人類智慧發(fā)展超越身體極限

不過，在制造大腦和神經(jīng)系統(tǒng)其他部分的替代品方面，我們又能走多遠(yuǎn)呢?除了控制電腦指針或機械手外，這項技術(shù)能否通過某種方式，讓大腦中大約1,000億個神經(jīng)元成為一個“秘密數(shù)據(jù)庫”，就像小說中的情節(jié)那樣，用來存放偷來的工業(yè)機密或其他數(shù)據(jù)表格呢?

其實關(guān)于人類智慧發(fā)展超越身體極限的夢想，有很多的科學(xué)家都曾經(jīng)憧憬過，我們對于高級認(rèn)知活動的大腦回路幾乎一無所知。只有了解神經(jīng)系統(tǒng)工作機制，我們才能把信息輸入大腦，從而把賽博朋客中描述的種種神奇真正變成現(xiàn)實。

然而，要把人類的思維，包括日常我們的作息習(xí)慣、情感交流，亦或者對這個世界的主管判斷，全都簡單的直接的復(fù)制到某個機器中去，恐怕是無法實現(xiàn)的事情了。

可是真的能把一部《戰(zhàn)爭與和平》輸入大腦，或者像《黑客帝國》里那樣把直升機駕駛手冊“下載”到大腦中嗎?能不能在當(dāng)事人毫無察覺的情況下，把一句話存儲到他的記憶中?

有人也許會問，機器與大腦的結(jié)合交互到底能給我們的生活帶來哪些改變?舉個例子來講，技術(shù)發(fā)展到今天，用思維控制機器手和電腦屏幕上的光標(biāo)，雖然這樣的操作算不得多么高端，但是至少可以往腦子里輸一些高級認(rèn)知信息，這是否一個必然的發(fā)展進(jìn)程?

簡單的接通大腦的裝置其實已經(jīng)存在于成千上萬人的顱骨內(nèi)。耳聾患者和聽力重度受損的患者會植入人工耳蝸(cochlea)，把麥克風(fēng)采集到的聲音轉(zhuǎn)化為刺激聽覺神經(jīng)的信號，從而產(chǎn)生人工聽覺。這種裝置被美國加利福尼亞大學(xué)圣巴巴拉分校的神經(jīng)科學(xué)家邁克爾·S·加扎尼加(MichaelS.Gazzaniga)譽為人類歷史上第一個成功的神經(jīng)修復(fù)裝置。用作人工視網(wǎng)膜的電極陣列也已經(jīng)出現(xiàn)在實驗室中。如果這項技術(shù)可行，它將會讓人類具備夜視能力。

德國蒂賓根大學(xué)的尼爾斯·拜爾博默(NielsBirbaumer)是這項技術(shù)的主要研究者之一，他聲稱，采用顱骨外的磁信號對大腦皮層進(jìn)行反復(fù)刺激，同時用電極帽記錄哪些神經(jīng)元被激活，就可以找到“see”和“run”這些詞在大腦皮層上的位置。一旦這種映射建立起來，就可以通過控制特定區(qū)域神經(jīng)元的電發(fā)放來誘發(fā)相應(yīng)的記憶——至少理論上如此。

機器人將來是否會在智能上超越人類

其實在2010年出現(xiàn)的一種人腦接口計算機引發(fā)了普遍關(guān)注，當(dāng)時這是世界上第一臺可以用人腦輸入的機器，它為閉鎖綜合征和其他對正常通信有影響的疾病患者設(shè)計。其實人腦計算機，顧名思義，專家們希望其能夠模擬整個人類大腦，并結(jié)合迄今揭示關(guān)于大腦神秘運行方式的所有信息，并將這些信息復(fù)制在屏幕上，表達(dá)出單個細(xì)胞和分子等級的信息。

這種人腦——電腦協(xié)同工作的技術(shù)由一家叫Guger Technologies的科技公司打造，命名為Intendix，它通過腦電圖來確定屏幕上的字符，用戶只需要被訓(xùn)練大約10分鐘就可以輕松輸入文字。

雖然當(dāng)時用起來感覺還不那么方便，但I(xiàn)ntendix已經(jīng)為人腦計算機接口的研究方向和商業(yè)化程度邁出了一小步。

歐盟、美國和瑞士目前正在緊鑼密鼓地研制模擬大腦處理信息的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機，希望通過模擬生物神經(jīng)元復(fù)制人工智能系統(tǒng)。這種新型計算機的“大腦芯片”迥異于傳統(tǒng)計算機的“大腦芯片”。它能運用類似人腦的神經(jīng)計算法，低能耗和容錯性強是其最大優(yōu)點，較之傳統(tǒng)數(shù)字計算機，它的智能性會更強，在認(rèn)知學(xué)習(xí)、自動組織、對模糊信息的綜合處理等方面也將前進(jìn)一大步。

不過也有人表示了擔(dān)憂：裝上這種芯片的機器人將來是否會在智能上超越人類，甚至?xí)θ祟愒斐赏{?

不少科學(xué)家認(rèn)為，這類擔(dān)心是完全沒有必要的。就智能而言，目前機器人的智商相當(dāng)于4歲兒童的智商，而機器人的“常識”比起正常成年人就差得更遠(yuǎn)了。

美國科學(xué)家羅伯特·斯隆日前說：“我們距離能夠以8歲兒童的能力回答復(fù)雜問題的、具有常識的人工智能程序仍然很遙遠(yuǎn)。”日本科學(xué)家廣瀨茂男也認(rèn)為：即使機器人將來具有常識并能進(jìn)行自我復(fù)制，也不可能對人類造成威脅。

值得一提的是，中國科學(xué)家周海中在1990年發(fā)表的《論機器人》一文中指出：機器人并非無所不能;它在運算速度和記憶功能方面可以超越人類，但在意識、推理等方面不可能超越人類。另外，機器人會越來越“聰明”，但只能按照制定的原則綱領(lǐng)行動，服務(wù)人類、造福人類。

專家們希望其能夠模擬整個人類大腦，并結(jié)合迄今揭示關(guān)于大腦神秘運行方式的所有信息，并將這些信息復(fù)制在屏幕上，表達(dá)出單個細(xì)胞和分子等級的信息。由此延伸出來，便可以帶來更多醫(yī)學(xué)上的幫助。像是老年癡呆癥和帕金森癥，甚至能夠揭曉人類大腦是如何思考和作出決定的，對于像這種理解致命性神經(jīng)學(xué)疾病都有革命性的幫助。

人類與機器融合，人類文明終結(jié)

除了上面提的這些，不得不說的是最近又實現(xiàn)了人腦信息讀取技術(shù)，來自加利福尼亞大學(xué)的研究小組人腦信息讀取的準(zhǔn)確率甚至高達(dá)90%，那些在科幻電影中常見的“讀心術(shù)”似乎要成為現(xiàn)實。并且該技術(shù)不僅在語言輔助設(shè)備中有巨大潛力，而且為人腦—機械系統(tǒng)提供了鋪墊，為人工智能研究提供了新的模式。

近來蘋果深陷中國代工廠問題，而曾經(jīng)轟動一時的富士康十幾連跳的慘劇，結(jié)合上此前郭臺銘引進(jìn)百萬機器人的消息，人工智能、機器人能否取代人類等等，雖然不能杞人憂天，但是卻也是值得深思的問題。近來美國科學(xué)家一項關(guān)于機器讀取大腦思想活動的研究，給人工智能的發(fā)展提供了一個新的思路：人腦-機械系統(tǒng)，電腦通過讀取人腦的指令進(jìn)行操作。即可解決工作環(huán)境的問題，又不會使得眾多工人下崗。

一些科學(xué)家認(rèn)為，正如天體物理學(xué)上存在著一個讓所有物理定律都失效的“奇點”(Singularity)一樣，信息技術(shù)也正朝著“超人類智能”的“奇點”邁進(jìn)?！稌r代》雜志文章指出，發(fā)明家、計算機科學(xué)家雷蒙德·庫茲韋爾相信，信息技術(shù)的奇點將在2045年到來，屆時，人工智能將超越人腦，人類的意義徹底改變，與機器融合為“超人類”，并借助科技的發(fā)展而獲得“永生”。

當(dāng)人工智能超越人類智慧時，人類的身體、思維乃至人類文明都將發(fā)生徹底且不可逆轉(zhuǎn)的改變。庫茲韋爾相信，這一刻不但無法避免，而且還迫在眉睫。根據(jù)他的推算，大約34年之后，人類與機器融合，人類文明即將終結(jié)。