【科技评论】未来智能科学：机器与大脑的互惠
纯粹依靠逻辑计算的机器是不可能超越人类智慧的，其所能涉及应用领域也会局限于理智计算所胜任的范围。因此，未来智能机器如要进一步发展，就必须突破目前单单基于经典逻辑机器的局限性。从这个意义上讲，未来的人工智能发展，一定会朝着超越目前单纯依靠机器的路线，而充分利用脑科学研究的成就，采用大脑与机器相结合的崭新路线。
实际上，人类进入21世纪，随着脑科学研究突飞猛进的长足进步，脑机互惠研究也已经成为机器智能研究的全新方向。这里，脑机互惠是指脑科学与机器人学之间的一个学科交叉研究领域，涉及通过生物技术来人造或重塑大脑、通过理解人脑来开发认知型机器人，以及通过双向脑机接口技术来开发脑机混合智能系统等三个方面。
首先，随着人体器官组织的人工培育生物技术的不断成熟，最近形成了合成生物学的分支学科，完全可以按照各种需要来人工培育人类和动物的大脑皮层组织，并直接与数字芯片相衔接用于控制机器行为。目前人工皮层，如人工海马、人工小脑等，尽管还停留在动物身体实验阶段，但其原理是一样的，迟早会应用到人类之上，人工大脑也会为期不远。
其次，还可以利用基因工程直接提升大脑的心智能力，比如可以通过基因工程培育更加智慧的老鼠等;或者通过智能药片(某种合适的蛋白质注入)来提升动物的智能;或者通过颅磁刺激大脑适当的部位来提升认知处理的速度和敏捷，从而提升动物潜在的智力。一旦上述培育的大脑能够成功实现心智能力，就可以通过大脑皮层的自然机制与机器人技术相结合来真正提高机器心智的水平。
另外，可以利用“可编程”的微型芯片来随意组合智能机器。这里每个微尘芯片都可以无线控制，通过编程改变其表面电荷来随意聚合重组形成物体，如智能手机或智能机器人，并控制其活动。这样就与合成生物学原理一样，说不定也可以通过某种受控自组织途径，来构建具有高级心智能力的物体。
最重要的，随着近年来脑科学研究的突飞猛进发展，我们探测人脑的手段不断发展，脑电图、脑磁图、脑成像、近红外光谱仪、深部脑刺激术以及光遗传学手段等等，使得开展人类大脑逆向工程成为可能。因此通过这样的人类大脑工程研究，如果能够模拟人类大脑，就可以利用全部大脑连接信息来备份人脑，从而开展人脑扫描备份研究工程，使得我们的心灵像软件一样不再依赖于硬件的躯体而得到永生。
尽管真切实现这样的大脑扫描备份技术还比较遥远，但脑科学最新研究的进展还是为我们结合动物神经机制的智能机器研制带来了全新的可能。比如读取人脑中流动的思想、植入芯片帮助残疾人自主生活、建造脑联网进行直接心灵交流、开展大脑逆向工程，只要遵循或不违背物理定律，一切都有可能。这就为开展未来人工智能研究带来了广阔的天地。
最后，最为现实的一种脑机互惠技术途径，就是构建新型的脑机融合计算系统。所谓脑机融合，就是将生物智能(脑)与机器智能(机)相互融合一体，来共同完成原本任何一方都不能单独很好完成的任务，实现生物智能和机器智能均望尘莫及的更为强大智能表现——混合智能。
脑机融合计算系统的构建，主要是基于脑机接口技术，来形成一种综合利用生物智能和机器智能的新型智能系统。但不同于从脑到机或从机到脑单向性信息利用，脑机融合则是要建立脑机之间的双向信息交流，从而实现脑机之间的相互协作，共同完成复杂的任务。
目前，建立脑机融合这样的双向信息交流技术，主要是双向脑机接口技术。双向脑机接口技术包括两种不同类型的研究工作：一是实时采集大规模的脑活动信息，通过解读脑活动信息来控制机器行为;二是用人工产生的电信号刺激脑组织，将特定的感知信息直接传入脑组织，以便控制协调脑活动。
从目前的初步研究结果来看，通过脑机融合技术开发的新型智能系统，在医疗康复、生活娱乐和军事侦察等方面具有广泛的应用潜力。因为通过脑机接口人们可以直接用脑而无须通过语言或操作动作来控制机器或设备，所以脑机接口一个重要应用领域就是帮助病人康复训练的机器人方面或者帮助有肢体残缺的人们完成正常人一样的工作。
另外，脑机接口对于某些肢体动作受限的职业，如飞行员、宇航员、潜水员等，利用意念来操控设备有着重要的应用前景，也为动漫游戏、智能机器人控制等提供了一种全新的用户交互界面。
特别是在军事侦察方面，通过将脑机融合技术运用到某些特殊动物，如苍蝇、壁虎、老鼠等脑中，利用这些动物行为灵巧性，比如苍蝇飞行中稳定停顿、壁虎善于爬行光滑墙体，以及老鼠的无孔不入，在这些小型动物身上安装必要的装备，并与脑机融合系统相衔接，就可以通过空投和无线控制，去完成各种敌方不易察觉的侦察或破坏任务。
更进一步，如果采用双向接口方式的脑机融合，还可以形成“脑-机-脑”接口技术，从而使得脑脑相联成为可能。这样，脑机融合也就变成脑脑相联的“心灵融合”，将两个人脑间的思维融合起来，甚至可以让脑联网成为可能，实现人脑到人脑的直接互动。
目前“互联网+”已经成为网络社会发展的全新模式，如果“+”的是双向脑机接口技术，那就是脑联网。到那时，人们就可以在脑联网上通过“心灵感应”来直接实时地进行情感、思想和体验的交流，甚至群脑共同进行感知、规划、创造等心智活动。应该看到，从脑机接口到脑脑接口，从脑机融合到心灵融合，未来的脑机融合研究未可限量。
总之，展望智能科学这一当代科学新领域，前景十分诱人。我们相信，未来智能科学技术，或者确切地说是基于人脑与机器互惠的智能科学技术研究，一定会有比以往做出更加丰富的成就。
（来源：学习时报，作者：周昌乐 ）
前沿君微信：tech9999
投稿邮箱：13355524@qq.com