【科技．未來】腦機介面研發熱潮　從治療病患到思想互動

蟄伏三年，Tesla創辦人馬斯克（Elon Musk）於2016年7月創立的Neuralink上月中終於在美國加州科學院（California Academy of Sciences）發布其研究成果—自主研發的腦機介面（brain-computer interface, BCI）藉接駁人腦與電腦，可助神經病患重拾原有能力。馬斯克透露已用猴子測試，揚言明年輪到人類。

承接上文：馬斯克開發腦機介面Neuralink　冀與人工智能共生

Neuralink預期，BCI可協助多種有腦神經問題的病人，如運動障礙、脊髓受傷等，讓他們重獲活動能力，或重拾聽力、視力和說話能力。Neuralink主席及共同創辦人Max Hodak聲稱患者接受手術後，單靠思想就能輸入文字訊息或電郵、移動滑鼠、瀏覽網頁，目標是每分鐘輸入40字，比已故物理學家霍金（Stephen Hawking）用的逐個字母串寫方法快得多。美國匹茲堡大學BCI研究員Andrew Schwartz預期，癱瘓者未來可透過BCI，用「念力」駕駛汽車、操控連接到輪椅的義肢，又或是洗衣服。

Nathan Copeland是少數正在使用BCI的人，他在一次車禍中脊髓受傷，頸部以下癱瘓。自2014年起，他參與了Schwartz與同校另一學者Michael Boninger的BCI研究，讓四支尖銳的電極插到腦上，以頭頂插頭連接至外界。Copeland可用BCI控制機器和電腦， 藉此獲取對外界的感覺：「我在大腦『體覺皮質區』（somatosensory cortex）有兩個植入裝置。（植入裝置後）壓力、溫暖、刺痛、震動等感覺可以很不同，有時更有跳動感。這些感覺都是從我的手指近手掌位置或手指關節而來。」

至於這些感覺是否真實，Copeland回應：「有些真，有些不太真。例如壓力和跳動感，都很接近現實世界；刺痛感不能說是不自然，但比起我受傷前的感覺，變得不太明顯。但這些感覺已成為了我的第二天性，對我來說已變得自然。」他笑言平常最喜歡用BCI來打機，若有了Neuralink研發的BCI，最想也是用來打機。

Neuralink只是眾多研發BCI的公司之一，Facebook、Kernel、CTRL-labs、Paradromics等科企亦正積極研發相關技術。近年公、私營方面的投資，亦大力推動了神經技術的發展，像2013年奧巴馬政府推出了「腦啟動計劃」（Brain Initiative）；2016年起，Paradromics和CTRL-labs等初創企業也從不同的創業投資者、機構投資者合共集資了逾2.6億美元。

醫療正是BCI的主要應用研究範疇。《自然》（Nature）期刊4月刊登了一篇研究，論文作者、加州大學三藩市分校（UCSF）神經外科教授張復倫（Edward Chang）表示，「這是第一次……我們可以基於一個人的腦部活動，產生一句完整說話。」張復倫的團隊先以機器學習演算法，把人說話時不同發音所需的嘴形、聲帶動作與相應的大腦運動皮層活動配對，再以此訓練一個可經BCI控制的虛擬嘴巴。

接着，團隊找來五位即將接受癲癇手術的病人當志願者，以腦皮質腦波監測（ECoG）方式，藉手術前夕開腦機會，要求他們讀出幾百句完整句子並記錄大腦活動，最後把這些病人的腦部活動數據輸入BCI，就可讓虛擬嘴巴「說話」，完全正確辨識率最高為43%。他們上月底還有新進展：開顱後向病人隨機發問選擇題，演算法不但能從腦部活動解碼出61%他們選擇的答案，還有75%被問的問題。

「這是現時的熱門題目，很多優秀的團隊也在研究。」荷蘭馬斯垂克大學（Maastricht University）電腦科學家Christian Herff說。理論上，BCI可直接把大腦活動的訊息轉化為語音，Herff的團隊正是從此途徑研發，步驟與張復倫的團隊很相似，不同之處是跳過了模擬嘴巴，並嘗試產生單字而非句子。美國哥倫比亞大學神經聲學處理實驗室助理教授Nima Mesgarani亦採用了類似的方法，但他是把電極插入病人大腦後讓他聽別人讀出一堆數字，並記錄聽覺皮質區活動，再把相關數據以演算法轉回語音，從而讀出那串數字。

馬斯克不乏同路人，一些科學家已着手研究各種BCI。美國國防部高等研究計劃署（DARPA）在5月宣布，其神經科技項目將資助六個機構，「研發高解像、雙向BCI，供身體健全的服役成員使用。」項目經理Al Emondi解釋：「DARPA正為未來無人系統、人工智能和網絡行動的結合做準備，中間或有衝突，人類以現有科技未必能在短時間內妥善處理。」藉着建造毋須進行手術的裝置，「DARPA可向任務指揮官提供工具，令他們有意義地參與在高速開展的動態行動中。」換言之，他們想要提升士兵的腦力。

Facebook在2017年亦宣布會開展BCI研究，創辦人朱克伯格（Mark Zuckerberg）說：「我們正研發一個可讓你直接用腦袋打字的系統，比現時用手機打字快五倍。」今年2月，他在與哈佛大學法律教授Jonathan Zittrain對談中，預見BCI將會配合擴增實境（AR），從根本上改變互動方式：「今天我們手機運作的方式及所有電腦系統，都圍繞着應用程式和各種工作來整合，這不是我們腦袋運作和接觸世界的方式。這正是長遠來說AR令我極為興奮的一大原因—它能提供一個符合我們思考模式的平台。我們將能夠把運算產生的東西放進世界，但更根本的是，我們會與它們周遭的人互動。」

上月底，Facebook在網誌宣布，將資助張復倫的研究：「研究員希望最終能做到每分鐘實時解碼100字，可處理1,000個詞彙，錯誤率低於17%。」 Facebook希望利用這研究成果，開發一個完全非侵入式、可穿戴的裝置：「能夠辨認到少許想像操控，例如『主頁』、『選擇』和『刪除』，也會為今天的虛擬實境（VR）系統和未來的AR眼鏡提供新互動方式。比起仍然看手機熒幕或使用電腦，我們可保持眼神接觸，取得有用資訊和背景脈絡，而沒有一刻延遲停頓。」

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上文節錄自第174期《香港01》周報（2019年8月5日）《馬斯克再創狂想曲　電腦駁人腦　智商增值擊退AI？》。

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