UC伯克利教授：人脑几十年内将连接云端，全人类实现知识共享

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来源：frontiersin、eurekalert

编辑：大明

【新智元导读】面对人类不断产生的新知识，人脑的认知速度已经很难跟上。加州大学伯克利分校的专家提出，在“脑机接口”技术基础上实现“脑-云”接口，将人的大脑与互联网相连，打造一个“集体大脑”，实现对全人类共同知识的实时共享和获取。目前距离这一目标还有几十年的时间。

现在，人类知识的累积速度越来越快。在1900年时，人类掌握的知识总量每个世纪翻一番。到1950年，这个数字缩短至25年。到了2006年，平均而言，人类知识每13个月就翻一番，“物联网”的诞生有望进一步将这个时间降低到12小时。

如此大量的信息增加了从根本上提高人类学习能力的紧迫性，这些能力目前受到生物进化驱动特征的限制。以如今人类的生物认知能力来看，要想跟上现代科学知识的产生速度显然是不切实际的。

要解决这个问题的一种策略是，利用某种介质，将知识直接转移到人类大脑中，实现实时的学习和知识转移过程。想象一下，如果只要想想某个特定的主题或内容，就可以即时获得全世界的知识和未来的AI技术，那么，我们现在的教育、工作和日常生活将会发生怎样的变化？

最近，加州大学伯克利分校和美国分子制造研究所的研究人员开展了一项国际合作研究中，将神经科学前沿的纳米技术、纳米医学与AI和计算领域的指数级进步相结合，在脑机接口的基础上，提出了“大脑/云接口” （B / CI），目标是将大脑中的神经元和突触实时连接到庞大的云计算网络中。

神经元（蓝色）和神经胶质（白色）示意图

研究表明，智商高的人的大脑与连接远端大脑区域的神经通路广泛整合，而智商低的人的大脑与较短的神经通路具有较少整合的连接。以纳米神经元机器人为介质的脑-云接口可以显著提高人类智能，最终取代大脑神经域的固有架构，提升记忆能力，创建出新的生物/非生物混合网络，以及新式AI接口来改善模式识别和认知等能力。

大脑中的”纳米机器人“

Ray Kurzweil

大脑/云接口（B / CI）的概念最初是由未来学家、作家、发明家Ray Kurzweil提出的，他提出，神经纳米机器人可将人类大脑的新皮层连接到云中的“合成新皮层”中。我们褶皱的新皮层是大脑中最新，最聪明，意识最强的部分。

人类大脑新皮层中神经元和突触的数量

Freitas提出的神经纳米机器人能够提供对脑细胞信号的直接、实时的监测和控制。

“这些机器人将通过人体的血管系统进行导航，穿过血脑屏障，精确地在脑细胞之间，甚至脑细胞内进行自我定位，”弗雷塔斯说。 “然后通过无线网络将编码信息传输至基于云的超级计算机网络，对大脑状态进行实时监测和数据提取。”

”思想“的互联网：前人智慧，全民共享

研究团队称，云中的“皮层”可以将“矩阵”式的信息下载到大脑中。

“以神经纳米机器人为介质的人类B / CI系统可以使人即时获取云中积累的所有人类知识，同时显著提高人类的学习能力和智力。”该研究的第一作者Nuno Martins博士说。

这一技术还可以创建一个未来化的“全球超级大脑”，将每个人的大脑和AI网络连接起来，实现“集体思考”。

“虽然目前这个系统还不是特别复杂，但实验性的人类“大脑网络”系统已经过测试，可以通过云，在不同人的大脑之间进行思想驱动的信息交换，”Martins解释道。 “系统使用通过'发送者'的头骨记录的电信号，通过'接收者'的头骨的磁刺激，来执行合作任务。

脑-脑接口技术及通信原理示意图

“随着神经机器人的发展，未来我们能够创造出一个'超级大脑'，可以实时利用人和机器的共同思想和思维能力。这种共同认知可以彻底改变民主制度、增强同理心，最终促进文化多样化，让真正的全球化社会成为现实。“

何时实现？再过几十年

根据该团队的估计，目前现有的超级计算机已经具有处理B / CI所需的神经数据量的必要速度，而且这些超算的速度正越来越更快。

如何从云中向超级计算机传输神经数据，可能成为B / CI开发的最终瓶颈。

“这不仅包括为全球数据传输获得足够的带宽，而且，还要确保如何通过嵌入大脑深处的微型设备实现与神经元的数据交换。”

该团队提出的一个解决方案是，使用“磁电纳米粒子”来高效放大大脑神经元和云端之间的通信信号。

“这些纳米粒子已经在活体小鼠中进行了实验，它们可以将外部磁场与神经元电场耦合。也就是说，检测并局部放大这些磁信号，并用它们改变神经元的电活动，”Martins解释说。 “这个过程也可以反过来利用：神经元和纳米机器人产生的电信号通过磁电纳米粒子放大，并在颅骨外进行检测。”

如何通过循环将这些纳米粒子和纳米机器人安全地送入大脑，可能是B / CI项目团队所有人面临的最大挑战。

“我们首先需要对纳米粒子的生物分布和生物相容性进行详细分析，然后再考虑它们对人体发育的适应性问题。随着这些技术和其他B / CI技术的不断发展，”思想的网络“可能在下一个世纪之交成为现实，“Martins说。

大脑-云接口的未来：从AI到AGI之路

近年来，计算数据存储和处理能力的性价比呈现指数增长，AI算法的性能在许多领域得到迅速提升，与人类相比，展示了卓越的能力。包括游戏、围棋、国际象棋、自动驾驶、自动诊断等。

在未来十年中，预计人工智能算法在许多其他领域的表现将优于人类。跨机器学习，机器视觉和自然语言处理领域的人工智能的进步，以及大数据和机器人技术的改进，将使机器人在许多现实和认知任务中胜过人类。

未来，我们可以期待更强大的“人工智能通用”（AGI）的诞生，这是人工智能的一个子领域，旨在创造具有人类及其他水平的一般认知能力的思维机器。

以神经纳米机器人为介质的人类脑-云接口系统，可以让人即时访问云中可用的所有的累积人类知识，并显著提高人类学习能力和智力。此外，它还能够实现完全沉浸式虚拟和增强现实场景，为不同用户之间提供更有意义的体验和更丰富的表达方式。这些进步可以帮助人类将新兴的AI系统作为“人类增强技术”进行调整利用，应对人类在面临“知识爆炸”时的新挑战。

参考链接：

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-04/f-hit041219.php