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清华大学医学院教授洪波: 脑机互联最难的是大脑如何表达信息

来源:网络整理 编辑:采集侠 时间:2018-05-12

网易科技讯4月27日消息,日,2018年GMIC论坛在北京举行,在生命科学高峰论坛上,清华大学医学院教授洪波发表主题演讲,洪波表示:“大脑也许是整个宇宙里面最复杂,最难以理解的系统。要理解大脑里面的活动是非常复杂的,比互联网更为复杂。脑机互联,最难的一件事情是大脑如何表达信息的。我们知道中心法则以后,我们知道DNA序列之后,可以预测某个人得某种疾病的风险有多高。”

而关于脑机互联接口这个领域的终极话题,洪波称:“我们什么时候才能知道通过解读神经细胞放电、解读大脑不同区域之间的活动,能够了解我们就近在想什么,这就是终极话题所在。”

此外,洪波表示:“脑计划里面,实际上很多科学家都希望能够理解大脑是怎么编码语言的,发现声音和神经信号之间是有某种关联的,我们把这个关联用数学的方法解析出来,甚至我们能找到某些特定的位置有很少的一群细胞,它是编码声音,通过这些信息可以知道,你听我讲课的时候用什么样的编码图谱工作, 把所有信息综合起来,我们努力攻关的一个问题或者是目标,将来能够让残疾人能够得到一个神经接口,这样的接口是可以长期稳定工作,而且可以直接解读语言,像霍金这样伟大的思想可以在这个讲台上把他想说的话通过神经接口传递给大家.”

理解大脑是怎么编码语言的,发现声音和神经信号之间是有某种关联的,我们把这个关联用数学的方法解析出来,甚至我们能找到某些特定的位置有很少的一群细胞,它是编码声音,通过这些信息可以知道,你听我讲课的时候用什么样的编码图谱工作, 把所有信息综合起来,我们努力攻关的一个问题或者是目标,将来能够让残疾人能够得到一个神经接口,这样的接口是可以长期稳定工作,而且可以直接解读语言,像霍金这样伟大的思想可以在这个讲台上把他想说的话通过神经接口传递给大家。”

以下是演讲实录:

洪波:很高兴有机会跟大家分享最后一个话题,刚才许田教授讲到人类应对人工智能有第三种可能,就是也许我们未来可以实现大脑和计算机、和人工智能系统的融合,其实这是非常谨慎,而且智慧的一个方案,所以我的报告想跟大家分享一下究竟什么是脑机互联,我们今天真的能做到吗?未来是不是每个人都会有这样一个神经的接口?

从一个故事开始,这是一个法国的电影,当然是一个真实的故事,我们有一个时尚杂志的主编因为中风之后就跟霍金一样,不能再跟外界交流,但是他左眼的眼皮是可以眨的。在这个电影里面我们看到他的语言治疗师要跟他交流,这个是告诉大家,比如他想他的治疗师说一声谢谢,法语要眨五次眼睛,而且法语的字母要循环五遍他才能知道要说什么。更为让人感动的是他用这样一种方式,眨眼睛眨了二十多万次写了一本书,就是《潜水钟与蝴蝶》,我想这就是我们这些做脑科学、做脑机接口的人为什么会走到这个领域的原因。我们希望有一种完全创新的办法,帮助巴黎能够把自己自由的思想表达出来。霍金因为有一个非常强大的团队可以帮助用人机交互的方法,检测他眼皮的运动来实现跟公众的交流。但是很多人还缺乏这样的技术,我们的希望是有一天这样的病人,神经渐冻人都可以获得一个非常方便的接口可以跟我们交流。

我们要实现脑机接口首先要理解大脑里面产生的信号,就像现在我的讲话,我的大脑会有脑电波,这个脑电波并不那么简单,需要有计算机的帮助,帮它解析出来,成为控制的命令,跟外界的电话,手机、灯光交互,但是非常有挑战,大脑也许是整个宇宙里面最复杂,最难以理解的系统。这是我自己的大脑,当我躺在磁共振里面,我只是讲了非常简单的话,但是我的大脑语言区域,比如在左边,大家知道左边很多地方是跟语言有关,很快亮起来。但是这还不是全部,这也是我自己的大脑,可能大家觉得不可思议,为什么长成这样,在磁共振里面可以算出不同大脑区域神经纤维的连接,这实际上是一个自然的艺术品,但也告诉我们要理解大脑里面的活动是非常复杂的,比互联网更为复杂。

更为挑战的是如果我们把一个电机靠近神经细胞的话,你会发现这些神经细胞的活动是这么丰富复杂,而且是以一秒钟几百次、几千次的速度来发放的,神经细胞放电。这些因细胞都是在我们实验室的同学在老鼠身上采集到的。

脑机互联,其实大家已经慢慢意识到里面最难的一件事情是大脑如何表达信息的。我们知道中心法则以后,我们知道DNA的序列之后可以预测这个人得某种疾病的风险有多高,我们什么时候才能知道通过解读神经细胞的放电、解读大脑不同区域之间的活动,能够了解我们就近在想什么,这其实是脑机互联接口这个领域的终极话题。有没有什么样的神经编码可以被解读呢?举一个例子,事实上我们的运动是最简单,也是最日常的,我能在这个讲台上走来走去,我能够举起我的双手,事实上都是因为我们的大脑运动皮层有运动神经细胞,在30年前,我们的科学家已经知道这些神经细胞的放电是有规律的,比如说我要去让这个猴子戴上技术的电机以后,它在做这个游戏,往这个八个方向推游戏杆,大脑活动究竟怎么简单地控制这个运动呢?通过多年发现,每一个神经细胞,比如这一个屋子是运动皮层的神经细胞,其实每一个人都有自己喜欢的方向,这么多细胞怎么协同工作,把我们要去的方向表达出来,或者是编码出来呢?其实道理很简单,比如说从这里开始是0度、10度、20度、30度,到这里是360度,每一个人放电的频率决定了你对这个方向的喜好,比如现在我要去30度的分享,X的方向,0度有一点发放,90度有一点发放,他们共同决定我的手去到攻坚的什么位置,从数学上来讲,这是非常直接的、线性的变化,这让我们觉得非常地神奇,实际上大脑里面用一种非常简单明确的方式,告诉人类是怎么样跟外界环境互动的。

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