神經(jīng)科學(xué)家米格爾·尼科萊利斯 攝影記者/任玉明
和米格爾·尼科萊利斯(MiguelA.Nicolelis)談他發(fā)明的“機(jī)械戰(zhàn)甲”，他的思緒就會(huì)不自覺(jué)地飛回到2014年6月12日那天晚上。巴西世界杯的開(kāi)球儀式，殘疾少年茱莉亞諾·平托在眾人注視下，戴上意念控制頭盔，身著“機(jī)械戰(zhàn)甲”，獨(dú)立行走到獨(dú)立行走到圣保羅科林蒂安競(jìng)技場(chǎng)中央，靠著腦電波控制自己的“腳”，為巴西世界杯踢出“第一腳”。
一切猶如科幻電影的情節(jié)。癱瘓多年的少年邁出的一小步，對(duì)尼科萊利斯來(lái)來(lái)說(shuō)是事業(yè)的一大步，也是人類腦神經(jīng)科學(xué)的一大步。而這一步差不多花了尼科萊利斯三十年的青蔥歲月，他已經(jīng)從巴西圣保羅大學(xué)醫(yī)學(xué)院畢業(yè)生成為了世界頂級(jí)科研機(jī)構(gòu)巴西埃蒙德與莉莉·薩夫拉國(guó)際納塔爾神經(jīng)學(xué)科研究所聯(lián)合創(chuàng)始人、美國(guó)杜克大學(xué)神經(jīng)工程研究中心創(chuàng)始人。
58歲的尼科萊利斯，身材發(fā)了福，無(wú)法像他兒時(shí)夢(mèng)想的那樣，為巴西奪取大力神杯，但作為知名的神經(jīng)科學(xué)家和“機(jī)械戰(zhàn)甲”的發(fā)明者，他是英雄，帶給全世界千萬(wàn)像茱莉亞諾·平托這樣的殘疾人重新站起來(lái)、獨(dú)立行走的希望。
很多媒體將尼科萊利斯稱為創(chuàng)造“綠蔭鋼鐵俠”的人?！啊畽C(jī)械戰(zhàn)甲’引發(fā)的轟動(dòng)讓我始料未及，很多人開(kāi)始仿制‘機(jī)械戰(zhàn)甲’，但我不打算用專利權(quán)去阻止這一切?！睘樾麄髯约旱男轮鳌赌X機(jī)穿越》來(lái)到上海，尼科萊利斯接受了媒體專訪。神色謙和的他與嚴(yán)肅的科學(xué)家形象大相徑庭，談及自己的研究未來(lái)可能會(huì)幫助成千上萬(wàn)的殘疾人，甚至為人類描繪出人機(jī)交互的新圖景，尼科萊利斯表示，他根本不會(huì)考慮自身的經(jīng)濟(jì)利益得失。相反，他希望更多人來(lái)研究和制造類似于“機(jī)械戰(zhàn)甲”這樣的腦機(jī)交互裝置。因?yàn)椋a(chǎn)品多了成本就會(huì)下降，普通人才會(huì)受益。
不過(guò)，尼科萊利斯認(rèn)為，“機(jī)械戰(zhàn)甲”想要真正普及，還有一關(guān)要過(guò)，就是讓更多人了解腦機(jī)交互背后的基本原理，“和科學(xué)家熱衷人工智能研發(fā)相比，人類對(duì)自身大腦的探索仍然太少，到現(xiàn)在為止，關(guān)于大腦如何產(chǎn)生腦電波的機(jī)制仍然存在很大的爭(zhēng)議?！?/p>
《腦機(jī)穿越》，浙江人民出版社，2015年3月。以及尼科萊利斯的腦機(jī)交互研究示意圖。
每個(gè)人都是自己大腦的雕塑家
尼科萊利斯在醫(yī)學(xué)院就讀時(shí)發(fā)現(xiàn)，幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，人們都按照大腦區(qū)域論來(lái)理解大腦的工作機(jī)制。這種理論認(rèn)為，一旦過(guò)了發(fā)育期，除了細(xì)胞新陳代謝之外和功能逐漸衰退之外，大腦不會(huì)再變化。
在傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)教科書(shū)上，尼科萊利斯所接觸到的信息是，大腦的不同區(qū)域負(fù)責(zé)不同功能。比如，海馬體承載記憶功能、運(yùn)動(dòng)皮層則著控制身體的動(dòng)作。而經(jīng)典的神經(jīng)科學(xué)理論也特別指出，大腦不同區(qū)域的特定神經(jīng)元負(fù)責(zé)特定任務(wù)。這些神經(jīng)元如果遭到破壞，就會(huì)失去相應(yīng)的能力。如果向大腦輸送感官信號(hào)路徑遭到破壞或者發(fā)生故障，大腦相應(yīng)的控制功能也會(huì)隨之永久消失。
“我很幸運(yùn)，在我大學(xué)時(shí)代，美國(guó)范德堡大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家瓊恩·卡斯(JonKaas)開(kāi)始在靈長(zhǎng)類動(dòng)物身上做了實(shí)驗(yàn)，證明大腦區(qū)域論的謬誤?！蹦峥迫R利斯解釋說(shuō)，彼時(shí)，瓊恩·卡斯的研究成果表明，大腦神經(jīng)元有接管機(jī)制，某一個(gè)神經(jīng)元死亡，其他“同伴”就會(huì)接管其功能。如果不幸發(fā)生了脊椎損傷，大腦和身體的信號(hào)通道被切斷，人體會(huì)自發(fā)開(kāi)辟一條新的通道，導(dǎo)致大腦的運(yùn)轉(zhuǎn)方式發(fā)生改變。尼科萊利斯說(shuō)：“卡斯的研究證明，神經(jīng)具有可塑性，就像1906年諾比爾生理學(xué)獎(jiǎng)獲得者圣地亞哥·瑞蒙·卡加爾(SantiagoRamonyCajal)預(yù)言的那樣，每個(gè)人都可以成為自己大腦的雕塑家?！?/p>
事實(shí)上，尼科萊利斯的腦機(jī)交互研究正是基于這種全新的腦神經(jīng)理論。曾立志成為一名神經(jīng)外科醫(yī)生的他，因?yàn)閷?duì)大腦3D地圖萌發(fā)興趣，只身前往美國(guó)攻讀博士后，扎進(jìn)腦機(jī)交互的研究領(lǐng)域。上世紀(jì)90年代，尼科萊利斯研發(fā)出一種能將神經(jīng)元組信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)器指令的裝置，這也是全球第一臺(tái)“腦機(jī)解碼轉(zhuǎn)碼器”。
2000年之后，尼科萊利斯的研究進(jìn)入高潮階段。他分別在小鼠、貓頭鷹和成年獼猴的大腦中植入裝置。實(shí)驗(yàn)相當(dāng)成功，小鼠靠著意念促使機(jī)械杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)，獲得清水。貓頭鷹則能同時(shí)控制兩只機(jī)械臂，一只在杜克大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室，另一只遠(yuǎn)在600英里之外的馬薩諸塞州。獼猴不但能通過(guò)腦波控制游戲操縱桿，還能“隨心所欲”地移動(dòng)屏幕上的光標(biāo)位置。
真正讓尼科萊利斯受到大眾關(guān)注的，還要數(shù)2008年獼猴控制機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)。當(dāng)時(shí)，整個(gè)研究團(tuán)隊(duì)在獼猴大腦中植入了能同時(shí)讀取300個(gè)神經(jīng)元信號(hào)的電極，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)連接到了遠(yuǎn)在日本的機(jī)器人的“大腦”中。獼猴開(kāi)始在跑步機(jī)上跑動(dòng)時(shí)，接收到信號(hào)的機(jī)器人也開(kāi)始隨之跑動(dòng)，雙腿運(yùn)動(dòng)甚至更快。而當(dāng)獼猴停下來(lái)，腦海中仍有跑步的意念時(shí)，機(jī)器人還在隨著指令不停跑動(dòng)。
這個(gè)轟動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，被尼科萊利斯帶到了2012年的TED演講臺(tái)上。此時(shí)，腦機(jī)交互的研究已經(jīng)漸入佳境，尼科萊利斯克服了兩個(gè)最重要的障礙。其一，重新創(chuàng)造觸覺(jué)。他們發(fā)現(xiàn)，其實(shí)大腦可以很快學(xué)習(xí)處理新型人工信息，從而創(chuàng)造出了可以讓脊椎損傷患者體驗(yàn)?zāi)_踏實(shí)地感覺(jué)的“人工觸感”。第二，盡管無(wú)數(shù)次動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明通過(guò)手術(shù)在大腦中植入傳感器是安全的，但其引起的倫理問(wèn)題無(wú)法被忽略。尼科萊利斯受到科幻電影的啟發(fā)，創(chuàng)造出“腦電波傳感帽”，也就是幾年前被眾人熱議的ECG意念控制頭盔，讓整個(gè)研究徹底擺脫了科學(xué)理論的限制。
腦機(jī)交互實(shí)驗(yàn)中，尼科萊利斯創(chuàng)造出“腦電波傳感帽”
其實(shí)，“再度行走”真正被確認(rèn)亮相巴西世界杯開(kāi)幕式，留給尼科萊利斯等人的時(shí)間不足15個(gè)月。
“這個(gè)項(xiàng)目激發(fā)了我的大腦潛力，我們是以‘716’的工作強(qiáng)度去完成所有的研發(fā)的。結(jié)果證明，大腦遠(yuǎn)比我們想象的靠譜。”尼科萊利斯坦言，除了茱莉亞諾·平托之外，“機(jī)械戰(zhàn)甲”操作者的備選名單中有其他7名癱患者，脊椎受傷，但大腦健康，仍然可以想象行走的過(guò)程。尼科萊利斯和其他科研人員為他們安排了集中專注力的密集訓(xùn)練，促使其大腦發(fā)出驅(qū)動(dòng)“機(jī)械戰(zhàn)甲”的信號(hào)?？吹阶约涸俣刃凶撸幻颊呒?dòng)地哭了出來(lái)。尼科萊利斯提及這一幕不免唏噓：“這是她癱瘓多年后第一次自己行走，我意識(shí)到自己的責(zé)任就是盡快讓‘機(jī)械戰(zhàn)甲’普及開(kāi)，讓更多人受益?！?/p>
實(shí)際上，不止是脊椎受損的患者，所有人都可以從腦機(jī)交互的研究成果中受益。比如，拆彈專家能遠(yuǎn)程控制機(jī)器人拆除危險(xiǎn)易爆品。又比如，太空迷不再需要支付昂貴的旅行費(fèi)用，足不出戶，派出感應(yīng)機(jī)器人登上火星，來(lái)一番星際旅行，也能領(lǐng)略不同于地球風(fēng)貌的美景，順便感受到宇宙沙塵暴的威力。尼科萊利斯的研究無(wú)疑為人類描繪了一幅前所未有的新圖景。
尼科萊利斯在實(shí)驗(yàn)室中
專訪尼科萊利斯
腦神經(jīng)科學(xué)遠(yuǎn)比人工智能復(fù)雜
第一財(cái)經(jīng)：最近人們都在討論以AlphaGo為代表的人工智能與人類一流棋手對(duì)弈的新聞。人工智能總是占據(jù)上風(fēng)，很多人擔(dān)心，未來(lái)人工智未來(lái)會(huì)取代人類，對(duì)人類形成威脅。你怎么看這種觀點(diǎn)?
尼科萊利斯：我研究的領(lǐng)域和人工智能雖然會(huì)有交集，但其實(shí)是兩個(gè)層次不同的領(lǐng)域。從現(xiàn)在人工智能的表現(xiàn)來(lái)看，它之所以能多次戰(zhàn)勝人類棋手，關(guān)鍵是“快”。在短時(shí)間內(nèi)迅速處理海量的數(shù)據(jù)，分析出所謂“最合理”、“最優(yōu)化”的落子位置。但那僅僅是“快”而已，并沒(méi)有其他。人們所擔(dān)心的被人工智能所取代，只能在某些領(lǐng)域發(fā)生，人工智能無(wú)法成為人，它只能模仿人，即便是產(chǎn)生了所謂的人格，其實(shí)也是開(kāi)發(fā)者賦予的模仿他自己或者他想要呈現(xiàn)的“人格”。
從我的角度來(lái)看，腦神經(jīng)科學(xué)的復(fù)雜程度遠(yuǎn)在人工智能研發(fā)之上。對(duì)于大腦，即便是現(xiàn)在，我也只能說(shuō)我們知道的還不夠多。但通過(guò)腦機(jī)接口，人類可以輕松地去控制機(jī)械設(shè)備，未來(lái)也可以控制人工智能，可以說(shuō)，它為人類提供了一種駕馭科技的新途徑。
第一財(cái)經(jīng)：在《腦機(jī)穿越》一書(shū)中，你提到，在你最初接觸腦神經(jīng)科學(xué)的時(shí)候，大腦功能區(qū)域論等傳統(tǒng)理論是占據(jù)了主流。但你的研究直接以瓊恩·卡斯等人發(fā)表的最新研究成果作為基礎(chǔ)，肯定會(huì)遭到爭(zhēng)議和一部分人的否定。你是怎么處理的?
尼科萊利斯：當(dāng)時(shí)自己的研究的確不被人所理解的情況，這讓我很有挫折感。但幸運(yùn)的是，這個(gè)令人難受的過(guò)程沒(méi)持續(xù)多久。瓊恩·卡斯的實(shí)驗(yàn)不斷被其他腦神經(jīng)科學(xué)家證實(shí)，“神經(jīng)可塑性”迅速成為腦神經(jīng)領(lǐng)域主流的理論。
其實(shí)，新的研究被人所接受的速度非常快。2011年6月，《腦機(jī)穿越》的英文版已經(jīng)完成，我在巴西圣保羅交響樂(lè)團(tuán)劇院召開(kāi)了新書(shū)發(fā)布會(huì)。當(dāng)時(shí)我就告訴在場(chǎng)媒體，在2014年的世界杯上，我會(huì)造出一種意念控制的機(jī)器，讓癱瘓者“再度行走”甚至踢球。他們中的大多數(shù)都覺(jué)得我是異想天開(kāi)的瘋子。但到了2013年，巴西政府就同意資助“再度行走”項(xiàng)目了。當(dāng)時(shí)，我向他們提議，要借助世界杯讓更多人知道項(xiàng)目的研究成果?，F(xiàn)在，所以人都知道“機(jī)械戰(zhàn)甲”了。有一次，我去澳大利亞的一個(gè)小城市旅行，和當(dāng)?shù)氐膬蓚€(gè)足球愛(ài)好者聊天，說(shuō)到巴西世界杯，他們對(duì)“機(jī)械戰(zhàn)甲”印象非常深刻。得知我是發(fā)明人，他們激動(dòng)地把我當(dāng)成明星要合影簽名。
第一財(cái)經(jīng)：除了奧運(yùn)會(huì)，通過(guò)你的書(shū)，人們的確了解到腦機(jī)交互的各種研究成果。在書(shū)中，你將大腦的工作機(jī)制比作大選，這種比喻方式很巧妙，你是怎么想到這種通俗易懂的表達(dá)方式的?
尼科萊利斯：為了尋找合適的表達(dá)方式，我的確想了很多種方案。當(dāng)時(shí)正好看到新聞中的大選鏡頭，覺(jué)得腦海中靈光一閃，大選投票和大腦的工作方式頗有類似之處。更何況，說(shuō)起大選，所有人眼睛都會(huì)發(fā)光，沒(méi)有比這更接地氣的比喻了。
科學(xué)研究最終是要造福全人類，雖然研究者總是孤獨(dú)的，但我要做的事情不僅是研究，還要盡快把研究成果和其中的故事、波折都以著作的形式表達(dá)出來(lái)，而且是以大多數(shù)人能夠看懂的方式。我想我在表達(dá)方面是有天賦的。我的母親是巴西暢銷童書(shū)作家，在她身邊多年耳濡目染，我習(xí)慣于動(dòng)用各種想象力，將枯燥的科學(xué)術(shù)語(yǔ)和結(jié)論盡可能生動(dòng)描述出來(lái)。
第一財(cái)經(jīng)：腦機(jī)交互研究和實(shí)驗(yàn)要持續(xù)很久，但你還在不斷寫(xiě)書(shū)，很好奇你的工作和生活到底是怎么樣的?
尼科萊利斯：我的生活永遠(yuǎn)會(huì)和腦機(jī)交互的實(shí)驗(yàn)交織在一起，講學(xué)、做實(shí)驗(yàn)、寫(xiě)報(bào)告和論文，研究不可能停下來(lái)。“機(jī)械戰(zhàn)甲腦”真正走入人們的日常生活，還有很多難關(guān)。腦機(jī)融合的應(yīng)用前景無(wú)限，更何況那么多人等著用“機(jī)械戰(zhàn)甲”獲得重新行走的機(jī)會(huì)。我從來(lái)沒(méi)有為了寫(xiě)書(shū)停手頭的工作。即使現(xiàn)在我坐在喧鬧的咖啡廳接受采訪，下一刻空閑時(shí)，我就會(huì)打開(kāi)筆記本電腦，埋頭寫(xiě)作。寫(xiě)《腦機(jī)穿越》我用了一年多時(shí)間?，F(xiàn)在，因?yàn)橛辛私?jīng)驗(yàn)，我的寫(xiě)作速度更快了。我已經(jīng)在寫(xiě)另一本書(shū)，是關(guān)于“機(jī)械戰(zhàn)甲”開(kāi)發(fā)的過(guò)程。我要趁熱打鐵，希望人們了解它不只是因?yàn)樽闱颉Ｋ臐摿Σ豢晒懒俊?/p>
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