[S20_Brain] Post#1 資工碩專一 408085026 劉加恩

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一場人腦智能進化的響鐘

2014年世界盃足球賽,巴西選擇讓一位下半身癱瘓的少年開球。這整個計劃名為「再度行走」計畫,計畫主導者Miguel Nicolelis及其團隊與各校合作,使用電極與3D列印而成的頭盔,以非侵入式的方式偵測腦波資料,配合穿在腳上的外骨骼裝置進行運動。因為上過一門互動電腦音樂,課程中有介紹過EEG裝置在頭皮上量測腦波,配合設計好的規則讓程式輸出播放聲光音樂效果,所以原以為巴西開球亦只是以腦波作為啟動,使之外骨骼裝置已預設的動作踢球。

即使我在查閱相關新聞後,所有的描述也多僅止於此,直到我看了Nicolelis在TED Talk一場2014年的演講。此演講的主題是「腦對腦的溝通已經來臨,我們是如何做到的」,而我注意到演講中提及「再度行走」計畫時,有一項關鍵資訊跟我以為的完全不一樣。因為目前的腦波裝置大致上仍只是一定程度的模式分析,所以可允許電腦分析判讀後的反應控制也有限制,受測者往往也需要數周甚至數月的訓練才能增加成功效率。在那次開球所指用的外骨骼裝置上,工程師設計了一種以壓力晶片構成的人工壓力皮膚,而關節移動與皮膚壓力訊號會傳至受測者穿的智慧衣,讓受測者大腦產生接觸的假象。這位少年在很短的時間就達成第一次行走後,告訴Nicolelis他像是再一次走在桑托斯的沙灘上。

要說整個計畫特別的點在於,讓癱瘓的少年能很快地操控外骨骼雙腳的關鍵,在於少年的腦對於本來僅止於想像的操控模式有極高的適應力,也就是因為少年的大腦能感覺到外骨骼裝置運動的錯覺。大腦能很快的接受、轉換並且適應新的行為模式到非常驚人的地步,是2014年這場演講的重點所在,其中提及兩個以老鼠和猴子的實驗也是。將一個老鼠的腦波以脈衝打入另一個老鼠的大腦,後者會因為前者看到燈亮,即使自己的燈沒有亮,也有燈亮起來的錯覺。設計電腦畫面顯示虛擬手,並且在移動到時給予猴子對應的虛擬觸覺,猴子亦能很順暢的操控並且得到實驗獎賞。最有趣的莫過於三之猴子腦波同步下,共同操縱一個虛擬手的實驗,原本三之猴子是以不同角度的視覺畫面,以及各自搭配畫面的角度座標去合力操控在3D座標上的虛擬手。在過程中突然調換猴子的操控座標,使其角度與視覺畫面不匹配,猴子的大腦卻能在幾秒鐘適應並且正確操控不一樣的虛擬座標,就像自始至終每個猴子都以為自己看到的是完整的虛擬3D畫面一樣。

演講最後提到有團隊以人為對象做腦對腦實驗,成功在Internet上傳送一個人的視覺訊息到另一個人的大腦中,而後者可以描述自己看到什麼的錯覺。追蹤了資訊,是University of Washington的人腦對人腦傳送實驗。而最新的實驗是,由一人看一系列的問題並思考答案,腦波傳送至另一人則試圖選擇答案,此實驗過程能答對問題的比例高達72%。神經學家蘇珊納 賀古拉奴·霍札 (Suzana Herculano-Houzel)實際分析人腦的結論,因為構成增長方式以及學會熟食後的演化,人腦的確與眾不同,尤其是異常高的大腦皮質,代表的就是人腦對於現實的優秀預測能力。Treo 的發明者傑夫•霍金斯更認為人工智能的實現,就是要靠模仿這種利用經驗的記憶系統,來預測、認知及將會發生的事物。或許更進一步的,很快的我們的就可擁有隨身的智能電腦,配合感知人腦腦波從而給予需要的反響,很方便的就可以視需求為個人替換「外掛知識」來作為使用,讓擴充經驗的成本大幅度的降低。或者對於思考及腦波的介面,讓我們更輕易的與各種電子機械連結,生活便利與工作效率能更進一步的提升。也或者反饋大腦資訊的發展可以讓大腦錯覺的體感更為真實,配合現在正流行的AR或VR裝置,人們的現實可能正要大幅度的改變了。

參考
TED 中英字幕: 傑夫•霍金斯談大腦科學將如何改變電腦
位於加州門洛帕克,叫做「紅木神經科學研究所」的一個對於大腦智能的理論是,我們對於預測現實的能力

TED 中英字幕: 人腦有何特別之處?
人類平均有860億個神經元,其中160億都在大腦皮質裡

TED 中英字幕: 腦對腦的溝通已經來臨,我們是如何做到的
你或許記得神經科學米奎爾‧尼可雷立斯──他建造大腦控制外骨骼機器人,可以讓癱瘓的¬人在 2014 年世界杯足球賽開球。米奎爾現在正在做些什麼呢?建造大腦與大腦之間可以互相傳遞訊息¬的方法(目前是以老鼠和猴子做實驗),看到影片的最後一個實驗,如米奎爾所說的將會挑¬戰你想像力的極限。