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把神经系统和计算机联系起来的“电子人”

时间:2004-09-11 21:15来源:本站原创 作者:admin 阅读:
来源:新浪科技

  1998年8月,英国雷丁大学信息控制系的凯文·沃威克教授通过手术,将一块芯片植入他自己左手臂的皮肤中。2001年11月,沃威克教授计划植入另一块芯片,把他的神经系统和计算机联系起来。

  在短短的3年时间里,沃威克教授将自己变成了“电子人”,这些举动震惊了国际科学界。沃威克教授的实验被誉为“跨越了人类的体验和人工智能之间的界限,向传统的沟通方式提出了挑战”。沃威克自己也说:“讲话作为一种沟通方式已经落伍了。”

  2001年8月2日,凯文·沃威克教授,兴致勃勃地向中国观众介绍了他如何将自己变成“电子人”的芯片植入计划。这使不少中国观众有幸目睹了“电子人”的风采。

  1998年8月,沃威克教授将一块芯片植入自己的左手臂内,手术由帝勒胡斯特外科医院的乔治·布罗斯操作。植入的芯片位于左手臂上肘和肩膀的中间位置,处于皮肤的最下层,但在肌肉之上。

  这块芯片将沃威克活动的信息通过无线电波,传送给雷丁大学信息控制系办公大楼上的一组天线,天线再把接收到的信号传给计算机。这样,计算机就可以监控沃威克在办公大楼里的活动。

  当沃威克走进办公大楼的大门时,受计算机控制的音箱会对他说:“你好!”;当他走进实验室时,计算机会为他开门,并将灯打开。这次实验表明,植入人体的芯片可以向外发射信号。

  沃威克研究小组由20多位科学家组成。来自加拿大阿尔贝塔大学的神经修复专家布莱恩·安德鲁斯教授、美国特拉华大学机器人研究实验室的控制论专家威廉·哈温教授直接与沃威克一同工作。

  其他的人被分成三组:一组负责研究人工智能网络,一组负责研究机器人和感应器,一组负责研究生物医学中的信号处理,例如:编制软件来读取植入的芯片从神经系统中接收到的信号。

  沃威克植入的第一块芯片仅仅是投石问路,为第二次植入实验做准备。第二次植入的位置与第一次一样,也是在左手臂上肘和肩膀之间,但与第一次不同的是,第二次植入的芯片将与沃威克的神经系统相连。

  沃威克还可以用他的右手干活,位于上肘和肩膀之间这个部位的大部分神经都与手指相连,这些神经发送和接收神经脉冲?也是一种电子信号?,正是这些脉冲控制了双手的灵敏度、感觉,甚至我们的感情。除了脊髓和大脑外,这里是全身通过神经信号最多的地方。这里的神经就像一个高速公路网一样,为信号的传递提供了一个通天大道。

  沃威克希望最终将芯片植入到离大脑更近的地方,例如脊髓或视神经中,在那里,可以发送和接受更强、更复杂的信号,而手臂则是科学研究的一个理想的中间站。与第一次的植入一样,第二次植入的芯片将被封装在一个玻璃管中。

  有人担心玻璃容易破碎,但第一次的植入实验表明,植入体内的玻璃管非常坚硬,很安全。在玻璃管的一端是能源,另一端是3个微小的印刷电路板,用于接收和发送信号。植入的芯片通过一根包裹在神经纤维外面的细电线与沃威克的神经系统相连。

  植入的芯片可以从神经纤维中接收信号,并立即将接收到的信号发送给一台计算机。例如,当沃威克想移 动一根手指时,来自大脑的一个电子信号激发了手上的肌腱,使沃威克的手指移 动。

  一旦将第二块芯片植入沃威克的手臂中,沃威克的研究小组将从事一系列的实验。首先,他们想记录和确定与运动有关的信号。例如,当沃威克摆动左手的食指时,神经系统中会有一个电子信号传给相应的肌腱,植入的芯片也可以接收到这个信号,并把它传给外面的计算机。

  计算机可以把这个信号记录和保存起来,然后,分析这个信号的特征,再根据分析的结果将它复制,并传回芯片中,看看能不能引起同样的动作。如果能够的话,就表明我们能够控制与运动有关的信号,这将是一个了不起的成功。

  同样,当疼痛时,神经系统中也会产生一个非常独特的电子信号。我们也可以对此类信号进行记录、分析和复制。这些研究成果对于虚拟现实和医学治疗将很有帮助。随后,沃威克等人还将试图对与情绪有关的信号进行实验。

 ?当他觉得高兴时,把这个信号记录下来。等到他心情改变时,再把这个信号传给他,看他是否会高兴起来。以上实验如果能够成功的话,将开辟一个全新的感觉领域。例如,我们通常感觉不到紫外线、X射线或超声波。如果我们能够将红外线等信号传给我们的神经系统,情况会怎样呢﹖我们能够感觉红外线吗﹖我们能够感觉或“看”到温暖吗﹖也许,沃威克的研究有助于回答这些问题。

  沃威克的野心远不止此。他说:“如果第二次芯片植入实验取得成功的话,我将把另一块同样的芯片植入我太太艾莉纳的手臂中。”当然,这事早已征得他太太的同意。这样,当沃威克高兴时,相应的神经信号通过芯片传给计算机,计算机立即把这个信号通过植入在艾莉纳身上的芯片传给她,她也会感觉到高兴。

  同样,艾莉纳有什么感受时,活威克也立即可以感觉到。甚至,当沃威克脑海中想到什么时,艾莉纳也能“感觉”到沃威克的思想,反之亦然。这样,两个植入了芯片的人之间无需说话就可以心有灵犀不点也通了。而且,如果这两个人都与互联网相连的话,即使相隔千里,两人也可以进行即时的交流。如果有了思想与思想之间的直接交流,也难怪沃威克会认为:“讲话作为一种沟通方式已经落伍了。”

  沃威克还认为,将人与互联网相连后,人的大脑就可以直接从互联网上获得很多信息,并充分利用互联网强大的储藏能力,这样,人就可以变为万事通了。沃威克的这些努力能否取得成功,我们现在还不得而知,沃威克自己也是在摸着石头过河。

  将计算机与人的神经系统相连,沃威克等人还算不上是先行者。在此之前,美国缅因州神经工程诊疗中心的罗斯·戴维斯博士就曾利用这种技术,来治疗中枢神经系统受到损害的病人,并取得了一定的成功。例如,有些患多发性硬化症的病人,植入芯片后可在一定程度上控制肌肉的运动。

  1997年,日本东京大学开展了一个广为人知的实验:将一只蟑螂的一些运动神经元与一台微型计算机相连。通过电极,将人工信号输入到蟑螂的神经元中,蟑螂会不由自主地做出相应的动作,尽管它很不情愿。另外,在1998年的夏天,美国费城MCP哈那曼医学院的约翰·柴平和杜克大学的米歇尔·尼古拉里斯,将一个电极植入到一只老鼠的大脑中。老鼠要得到食物,只需“想”到去按控制板。

  美国亚特兰大的爱默里大学的一个研究小组,将一个可发射信号和设备植入到一个中风患者的大脑中。当病人的运动神经元与芯片相连后,病人可以移 动计算机显示器前面的鼠标,只要他自己想这么做。

  这表明,思想的信号可以直接发送给计算机,计算机再把信号传递给运动神经元,这样,病人的手就可以移 动了。尽管他们现在的研究工作还是初步的,但爱默里大学的研究小组希望进一步扩大研究的范围。

  至于医生或科学家在自己身上做实验这类事情,历史上早已有过。20世纪50年代早期,美国空军上校约翰·斯坦普,为了考察人体对撞击的忍受程度,将自己绑在一个雪橇上,当雪橇的速度非常快时,突然实行紧急刹车,使雪橇在不到2秒的时间内停下来。

  此类实验有助于人们研究怎样提高汽车、飞机和航天器的安全性能。尽管在这次危险的实验中,斯坦普幸存下来了,但他为此付出的代价是巨大的:眼睛受到损害、患疝气和脑震荡、多根骨头骨折、身体的平衡感受到永久性的伤害。

  1929年,一位德国医生,因为对人体心脏复杂的结构着迷,将一根导管插入自己手臂上的动脉中,并让它沿着动脉一直延伸到心脏的右心房。1982年,另一位德国医生,马克·冯·佩藤考夫,喝下一瓶可引起霍乱的细菌培养液。

  他这样做只是想验证他的设想,在没有外界因素的影响下,这种细菌不会导致霍乱。他没有死,当然,这是他运气好,因为他的设想是错误的。沃威克也具有冒险精神?将芯片与人体的神经系统相连,感染的可能性很大,但比起他的许多前辈来,他要谨慎得多。
(责任编辑:泉水)
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