美軍打造讀心頭盔
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根據希梅瑟的設想，讀心頭盔將成為人腦和機器之間的互動界面。啟動之後，內部感應器可掃描士兵的腦電波；一個微處理器通過電波模式識別軟體對腦電波進行翻譯，轉化成可以識別的句子或單詞，然後通過無線電發送出去。
MEG能夠記錄下神經元工作產生的微小磁場，從而反映神經元活動的位置。
五角大樓投入了630萬美元研究「人工心靈感應」，試圖打造一款讀心頭盔，戴上它之後，士兵無需語言和手勢就能通過大腦直接進行交流。雖然這一技術遠未成熟，但已經有人開始擔憂，它將被用於監控操縱公眾的思想，侵犯個人隱私。
去年萬聖節前一個寒冷颳風的下午，一群靈媒、占卜師、占星師聚集在奧爾巴尼帝國廣場中央。這片被高樓包圍的地方是舉辦秋季盛會的主要場所。經常舉行啤酒節、楓糖漿收穫節等活動，也包括今天的「神秘會展」。
人頭攢動，午餐時間到處可以看到胸前掛著身份牌的官員在閑逛。在奧爾巴尼超自然研究協會的展台前，一名中年女子正在解釋一台電磁感應器的工作原理，她聲稱該裝置可以監測到鬼魂。旁邊，一名據說擁有「透視能力」的超能者將一名政府官員領進了她的帳篷。在一名塔羅牌預言家的桌子前，人們排起了長隊。
在一切喧囂和混亂中，很少有人意識到就在不遠處的某幢大廈地下室里有一位貨真價實的「測心術士」。他不能讀取你頭腦中的童年記憶，或是心愛之人的名字，至少在目前還不能。但是，請給他一些時間。雖然號稱「測心術」專家，但是和聲稱能夠透視人類心靈的江湖騙子們不同的是，他能夠拿出不可辯駁的成果。
這位「測心術士」名叫格溫·希沃克，39歲，是一位生物醫學家，奧爾巴尼醫藥學院韋德斯沃斯中心的首席腦機介面專家。這位奧地利出生的科學家和他帶領的小組是一項價值630萬美元的美國陸軍研究計劃的一部分，目的是打造一款會思考的讀心頭盔———它可以讀取士兵的思維，讓士兵們無需開口說話，就能遠距離地進行溝通。
聽上去雖然像是異想天開，人工心靈感應———這一技術的正式稱呼———卻已經接近戰場實際應用。在10年之內，特種部隊可以潛入阿富汗托拉博拉山區，抓捕基地分子，整個行動中無需說一句話，也無需手勢，就可相互溝通，協同作戰。又或者，在震耳欲聾的槍炮聲中，當爆炸聲湮沒了一切語音的時候，前線步兵可以通過讀心頭盔叫來直升飛機帶走傷員。
為了觀賞這種技術的雛形，我拜訪了希沃克位於地下的辦公室。找到那個地方就破費功夫。在距離廣場不遠處，我走進一台電梯，然後又穿過一條長長的走廊，最後經過一段水泥台階，終於來到一片地下實驗室。
希沃克坐在一個巨大的電腦屏幕前，周圍是空空的金屬書架和白色的牆壁。辦公室顯得空蕩蕩的，唯一的裝飾是一張他的家庭照片和牆壁上一幅人腦結構圖。希沃克點開一個桌面文件夾，屏幕上出現一段他最近進行的讀心實驗的視頻。一名志願者面對一個大屏幕，希沃克解釋說，她正在集中注意力思考，安靜地想著兩個母音中的一個，aah或ooh.
這名志願者顯然不同於普通實驗對象。她穿著醫院的病號服，靠在一張病床上，她的頭上纏繞著厚厚的繃帶，頭頂處冒出一堆電線。這些線連接著64根電極。一位神經外科醫生在打開她的頭蓋骨頂部之後，將這些電極直接連接到了她的腦皮層上。「這位女士患有嚴重的癲癇症，每周發作好幾次，」希沃克解釋說，帶著一點德語口音。這種技術叫皮層腦電圖，簡稱ECOG，主要目的是找到病人腦中導致癲癇發作的區域，以便讓醫生在盡量不傷害健康組織的情況下，切除受損的部位。但是，這一技術也可以為希沃克的研究提供幫助。在接受手術前，自願參加實驗的癲癇患者可以幫助希沃克和他的合作者華盛頓大學的神經外科醫生埃里克·C·盧特哈特了解人們在想像一個辭彙的發音時的清晰大腦圖像。
希沃克的實驗是美國陸軍的人工心靈感應研究計劃的核心部分。從2000年初開始，研究者們一直在嘗試各種方法，試圖理解並掌控大腦控制肌肉運動的區域，他們甚至有方法可以檢測分辨出大腦是在想像肌肉運動還是聲帶發聲，還可以知道志願者打算以何種速度移動肢體。
在北卡羅來納的杜克醫學中心，研究者在猴子的腦中植入電極，訓練它們通過思想移動遠在幾百英里之外的麻省理工學院的機械手臂。在布朗大學，科學家們正在研究一種類似的植入裝置，希望可以幫助癱瘓病人控制機械手臂。亞特蘭大神經信號公司的研究者一直在嘗試通過往大腦受損區域植入電極的方法，從喪失語言能力的癱瘓病人的腦中讀取母音。(南方都市報 www.nddaily.comSouthernMetropolisDailyMark南都網)
但是，希沃克說，美國陸軍的「讀心頭盔計劃」是對真正意義上的人工心靈感應的一次大型嘗試。陸軍想要將這一技術運用於健康人，他說，「我們已經取得了一些進展。」
希沃克正用感應器和計算機探索大腦負責儲存和處理思想的區域，嘗試讓無聲交流變為現實。最終的目標是建造一個具有腦掃描技術的頭盔，它可以識別特殊腦電波，將它們翻譯成語言，通過無線電傳送給無線對講機或是士兵佩戴的耳塞。
當希沃克在一旁解釋的時候，我被癲癇病人的實驗視頻深深吸引。為了保護病人的隱私，她的眼部被打上了白色馬賽克。她靜靜地躺在床上，讓人以為她可能已經睡著了或是陷入昏迷，但事實上她非常清醒地在配合實驗。希沃克用筆指示屏幕邊上一個方形區域，這裡反映了志願者的腦活動。幾百條黃色、白色的波紋在黑色的背景上不斷跳動，每一個都代表連接於腦皮層的電極接收到的震蕩電脈衝，反映出腦細胞的活躍。
希沃克正在訓練他的計算機識別這片混亂的表象之下的固定模式。「要理解這東西非常困難，」他說，「每一秒鐘，每根電極會發出1200個變數。數據量非常大。」
希沃克再次指向視頻。在志願者的頭部上方有一根黑條，取決於計算機猜測志願者心中所想的母音，黑條的位置向左右移動：右邊代表「aah」，左邊代表「ooh」。當志願者想像「ooh」，我看到黑條移到左邊。當志願者想像「aah」，黑條移向右邊。這說明計算機對黑色方塊區域內的波紋的分析是正確的。事實上，希沃克說，計算機的正確率接近100%.
但是，他也承認，這距離理解多個單片語成的完整句子還有很長距離。但是，僅僅從人腦深處讀取兩個簡單母音也是一個巨大進步。希沃克對於未來充滿信心。他告訴我，「這是通向讀心術的第一步。」
推動美軍讀心頭盔計劃的主要動力是一位退休陸軍上校厄瑪·希梅瑟。他擁有視覺生理學博士學位，是空手道、柔道、合氣道兼日本劍術高手，身材瘦削高挑，戴著眼鏡，髮際線後退，脖子粗得像棵小樹。2002年，希梅瑟進入陸軍研究辦公室擔任項目經理。在此之前的30年，他一直在各個學術和軍隊研究所工作，研究各種軍用裝置，包括保護士兵眼睛不被激光傷害的護目鏡等等。
自從初中8年級，在E·E·「博士」·史密斯的科幻小說《太空雲雀》中讀到讀心頭盔之後，希梅瑟就深深被這個概念所吸引。但是直到2006年，在加州參加一次假肢技術研討會的時候他才突然意識到：科學的發展終於趕上了他孩童時代的夢想。當時他正在聽一位年輕的研究者講述從人腦皮層獲取信號的方式。這位年輕研究者就是格溫·希沃克。
希沃克的演說引起了不小的轟動。長久以來，很多神經學家一直認為，要從人腦中獲取足以操縱外部機器的信號，必須開顱，穿透腦皮層，將電極插入灰質，從而記錄個體神經元的活動。而希沃克說，無需深入大腦就可獲得足夠信息———可以用於移動滑鼠箭頭、玩電子遊戲，甚至移動假肢的信息。他顯然是在挑戰傳統理論———記錄個體神經元的活動是了解腦部功能的唯一途徑。希梅瑟至今清晰地記得當時的情景。
很多與會者認為希沃克在胡說八道，紛紛站起來反駁。但對於希梅瑟，這卻是一個重要時刻。如果他能讓希沃克的想法再進一步，找到無需手術從腦部挖掘出語音思維的方法，這項技術不但可以極大地方便殘疾人，同樣也可運用於健康人。他說，「突然之間，一切都具有可能。」
第二年，希梅瑟帶著一份計劃書，走進陸軍研究辦公室總部，試圖兜售他的「士兵心靈感應計劃」。他走上講台，U形的長桌後面坐著30多位評審委員，其中包括科學家和軍隊高官，數學家、粒子物理學家、化學家、計算機專家、五角大樓官員、軍隊部門負責人。大家都等著他開始。
希梅瑟有10分鐘時間。他準備了10張幻燈片準備闡述4個主要問題：該領域目前發展到了什麼程度？心靈感應應用的重要性？陸軍能夠從中得到什麼？為什麼說這個項目是可行的？最初3個問題挺簡單。最後一個難住了他。「這東西真的可能嗎？」希梅瑟記得有一位聽眾問道，「請出示一些證據，說明這東西確實可行，而並非只是你的幻覺。」評審委員會拒絕了希梅瑟的提議，但授權他在接下來的一年裡收集更多的數據，補充他的論據。希梅瑟想到了希沃克，這個最先讓他萌生讀心頭盔想法的人。
希沃克和盧特哈特的讀取腦電波信號實驗已經進行了好幾年，他們曾嘗試通過掃描設備接收的腦電波，用於移動滑鼠箭頭、玩電子遊戲。兩人迫切希望擴大研究範圍，涉獵負責語言的腦區域。因此，當希梅瑟交給他們45萬美元的資金，讓他們著手證實讀心頭盔的可能性時，他們立刻抓住了這個機會。
希沃克和盧特哈特很快招募了12名癲癇患者擔任初期實驗志願者。正如我在希沃克的實驗視頻中所看到的，每位病人的頭骨頂端被切下，腦皮層連接上了電極。然後，研究者在病床前安裝上一台電腦顯示器和一個揚聲器。
他們交給病人36個單詞，全部是「輔音-母音-輔音」的簡單結構，比如bet（打賭）、bat（球棒）、beat（擊敗）、boot（靴子）。病人被要求大聲說出這些單詞，然後再在心裡想像這些單詞。實驗指令通過視覺信號（顯示在電腦屏幕上的文字）傳達，再用聲音信號傳達。電極提供了對應神經元活動的精確圖譜。
結果引起了希沃克的巨大興趣。正如預料的一樣，當志願者說出一個單詞，數據顯示大腦運動皮層與發音肌肉有關的區域出現活動。而聽覺皮層和附近被認為和語音相關的韋尼克區也出現活動。
當志願者想像單詞的時候，運動皮層沒有活動，而聽覺皮層和韋尼克區依然活躍。雖然，還不清楚這些區域活躍的原因和具體意思，但已經是一個重要的開始。下一步顯而易見：深入人腦，嘗試挖掘出足夠信息，用以判斷，至少是粗略判斷志願者在想什麼。
第二年，希梅瑟將希沃克的數據交給評審委員會，要求出資設立正式項目，研究讀心頭盔。按照他的想法，頭盔將成為人腦和機器之間的互動界面。啟動之後，內部感應器可掃描士兵的腦電波；一個微處理器通過電波模式識別軟體對腦電波進行翻譯，轉化成可以識別的句子或單詞，然後通過無線電發送出去。希梅瑟還建議加入第二種功能，讓頭盔檢測士兵注意力集中的方向。這一功能可以將思維發給特定目標（一位戰友或是一支小分隊），只需要將視線對準需要對話的目標。頭盔將思維轉化成語言後，發送給接聽目標的耳塞，或是通過遙遠的指揮中心的擴音器播放出來。這種可能性並不難想像：
「注意！敵人在右方！」
「我們現在需要撤退傷員！」
「敵人站在山脊上。開火！」
這些簡短的句子在戰場上卻可能決定生死的作用。
這一次，評審委員會通過了希梅瑟的提案。
經費申請書開始堆積在希梅瑟的辦公桌上。為了增加成功的希望，他決定將經費分給兩所大學的兩支研究小組。
第一支小組由希沃克領導，採用ECOG，破壞性較大，需要開顱手術，將電極植入腦皮層。第二個小組由加州大學埃爾文分校的認知科學家麥克·祖穆拉領導，計劃採用腦電圖（EEG），一種非侵入式的腦掃描技術，因此更適用於讀心頭盔。像ECOG一樣，EEG同樣依靠電極接收到的腦信號。這些電極可感應到群體神經元啟動導致的微弱電壓振動。不同於ECOG，EEG無需外科手術；電極直接附著在頭皮上，不會給志願者帶來痛苦，因此更適合實際應用。
在希梅瑟看來，這一點非常重要。他最終想要得到基礎理論知識，從而幫助研究者捕捉更複雜的思維，同時他也想要證明，即使是一個只能識別簡單指令的讀心頭盔也可以發揮巨大作用。畢竟，士兵們經常用程式化的簡單語言進行溝通。比如，呼叫直升飛機接走傷員只需要很少幾個固定單詞。「我們可以從這裡開始，」希梅瑟說，「我們可以從更低的起點開始。」比如，呼叫空中支援或是要求導彈支援並不需要很複雜的語言，但是在戰場上保持這種簡單的通信卻非常重要。
但是EEG的便捷並非沒有代價。相比其他入侵性手段，EEG更難發現神經活動的具體位置，因為頭骨、頭皮和圍繞腦部周圍的液體有分散電波信號的作用。這幾層阻隔，也讓信號更難以被檢測。EEG數據可能非常混亂，事實上，一些參與該項目的研究者私下懷疑，它根本就不能捕捉到有用的信號。
2008年，在研究開始的最初幾個月，祖穆拉小組的一名重要合作者，著名神經學家大衛·波佩爾坐在他的紐約大學辦公室里，意識到自己根本不知道該從何開始。和研究夥伴，語言神經學專家格雷格·希區柯克一起，他發明了一套詳細的有聲語言系統模式，被教科書廣泛引用。但是，在其中沒有任何地方談到如何測量純思維的語言。
波佩爾說，在過去100多年裡，語言實驗一直遵循一個簡單的方案：要求志願者聽一個單詞或短句，測量志願者的反應（比如，大聲重複這個單詞或句子需要多長時間），然後再證明這一反應與大腦活動的關係。嘗試測量想像的語言則要複雜得多；一個開小差的思想可能攪亂整個實驗。事實上，研究者們還不知道到底要在腦部的哪個區域尋找相關信號。
波佩爾意識到，解決這個問題需要新的實驗方式。他和博士生田星（音譯）決定利用一種強大的成像工具腦磁圖描記法（簡稱MEG）。MEG可獲得接近於ECOG的方位信息，卻無需打開志願者的頭顱，而且它比EEG要準確得多。
波佩爾讓志願者進入一個3噸重的，用特殊合金和銅建造的房間，它的作用是阻隔地球的磁場。在房間中央是一台重1噸，高6英尺的機器，能夠記錄下神經元工作產生的微小磁場。研究者會讓志願者想像說一些單詞，比如athlete（運動員）、mu-sician（音樂家）、lunch（午餐）。然後，讓他們想像聽到的這些單詞。(南方都市報 www.nddaily.comSouthernMetropolisDailyMark南都網)
當波佩爾坐下來分析實驗結果，他注意到了一些不同尋常的現象。當志願者想像單詞的時候，他的聽覺皮層亮了起來，在顯示屏上，這個區域呈現紅色和綠色。這一點並不令人驚奇；之前的研究已經將聽覺皮層和想像聲音聯繫起來。然而，當志願者被要求想像說一個單詞而不是聽到單詞時，聽覺皮層出現了幾乎一樣的紅、綠色模式。
最初，這個結果讓波佩爾百思不得其解。「實在太奇怪了，」他回憶說，「志願者並沒有把單詞說出來，也沒有聽到，為什麼會出現和聽到單詞一樣的模式？」一段時間後，他想到了一種解釋。一直以來，科學家們知道，腦部有一個和運動指令有關的糾錯機制。當腦向運動皮層發出一個指令，比如，伸手拿一杯水，它同樣會創造一個反映該動作的步驟和感覺的內部影像，叫做「傳出拷貝」。這樣，大腦就可以判斷需要調動到的肌肉，作出適當調整。
波佩爾相信，他看到的正是聽覺皮層的傳出拷貝。「當你計劃說話時，在發聲前首先會啟動腦中負責聽力的部分，」他解釋說，「大腦在預計這句話聽上去的效果，相當於想像中的演習。」波佩爾立刻意識到這一發現的重要性。如果在說話之前，人腦先要製作一份拷貝，演習一下發聲的效果，那麼就可能截獲這份拷貝，將它翻譯成可以識別的單詞。正如這個研究領域的慣例，每個新發現都會帶來新一波的挑戰。設計一個思維頭盔不但需要識別「傳出拷貝」，還需要將它和大量的背景腦電波分離開來。
過去兩年里，通過教腦電波模式識別程序搜尋並識別特殊的單詞和短語，祖穆拉和他的加州大學小組在這個方面取得了小小成果。龐大的MEG儀器顯然不適用於戰場，因此，祖穆拉的小組採用一種輕型EEG帽來測試他們的技術，在未來這種帽子可被置入讀心頭盔中。
EEG帽子戴起來很舒適。祖穆拉手下的研究生湯姆·拉帕斯經常自願擔任志願者。去年11月的一次實驗中，拉帕斯穿著拖鞋和短褲戴著一個有128個電極的EEG帽子坐在電腦前。他神情專註，靜靜地盯著屏幕，與此同時，旁邊的擴音器里傳出各種軍事口令。
就在拉帕斯集中精力的時候，一台計算機記錄下幾百條彎曲的曲線，它們代表拉帕斯此時的腦活動。在眾多的數據之中，拉帕斯希望能找到一些獨特的模式，從而區別出不同的語句。
面對如此多的信息，問題並非在於找到相似之處，而在於過濾掉無關的相似模式。一個簡單的眨眼動作就可能產生大量的曲線，導致識別程序失靈。更加困難的是，從實驗初期，拉帕斯就決定不僅要從聽覺皮層尋找有用模式，還要從另一片腦區域尋找。
這就給他的計算機增加了更多需要分析的數據。最終，軟體只有45%的時間能夠識別志願者在頭腦中想像的話語。這個結果還遠遠不夠軍用標準；在戰場上55%的差錯率將是致命的災難。
但希梅瑟並沒有因此而感到沮喪。他相信心靈感應技術將迅速發展，最終運用到戰場上。「當我們開始的時候，我們根
本不知道能不能成事，「他說，」我們已經走了這麼遠，已經相當不錯了。「波佩爾贊同說，」事實上，坦白說，現在的結果已經遠遠超出我的預計。「
希梅瑟說，祖穆拉的實驗已經證實，志願者可以通過想像特殊母音輸入莫爾斯電碼。雖然這還算不上真正的語言，但實驗的準確率高達100%.
下一步將是改進電波模式識別程序的準確性。然後，一點一點地，增加程序可以識別的辭彙量。「最終能否達到識別平民式自由對話的程度，我還不知道。如果能當然好。我們竭盡所能在擴大辭彙量。」希梅瑟說。
在一些人看來，這項研究已經越界。在一些想像力比較豐富的人看來，軍方研究讀心頭盔這件事情足以說明，政府在搞集體思想操控的研究。也有嚴肅的批評者認為這個項目在道德上是值得質疑的。自從讀心頭盔項目公開之後，希梅瑟幾乎被各種詢問湮沒，大量個人和組織援引《信息自由法》向他索要研究信息。這些人有一個共同的擔憂：這一技術可被用於侵犯個人隱私。
希沃克決定保持低調。由於研究的性質，他已經習慣了爭議。他已經預料到，這個項目可能會備受關注。「你只需要說，『美國陸軍正在資助往大腦植入電極閱讀思維的研究，』」他說，「這就足以引起大量聳人聽聞的言論。」
祖穆拉小組的初步研究結果在加州大學埃爾溫分校的新聞簡報上發表之後，接受了一些採訪，可能至今追悔莫及。祖穆拉不斷收到奇怪的郵件，聲稱政府對個人思想的監視已經讓他們無法忍受。一天下午，一位女士出現在祖穆拉的辦公室外，抱怨她的腦袋裡經常出現其他人的聲音，要求研究人員協助消除這些聲音。
假如人工心靈感應技術取得巨大進步，擔憂之聲肯定會更加強烈。「一旦跨越那些障礙，我們將開創人類歷史，直接從人腦獲取思維，」埃默里大學的生物倫理學家保羅·盧特·沃爾普說，「讓飛行員戴上這種頭盔，便於他在飛行途中發號指令，對此我沒有意見。但如果試圖用它來挖掘人們的思想，則完全是另一回事。人腦應該是享有絕對隱私的領域。如果連自己思想的私密權都無法保護，那麼還談何隱私。」
希梅瑟說，他「從一開始」就一直在思考類似擔憂。他斷然否認會出現人們最害怕的極端用途。他說，「這種技術和人腦的本質，決定了它不可能成為政府監督工具。」即使現有最複雜的語音識別程序的準確率也只有95%，還是經過適應校正，讓軟體適應使用者的口音、聲調和措辭的前提下。相比語音，腦電波更難識別，因為每個人腦首先在結構上是不同的，而且因為個人經歷的影響而獨一無二。單單是校正一個程序，讓它能夠根據腦電波模式識別一個簡單句子就要花費幾個小時。「如果你的思想有一秒開小差，電腦就會徹底迷失。」希梅瑟說，「所以這一技術毫無倫理憂慮。如果用戶不願意，絕不可能強迫他幫助校正識別程序。任何形式的脅迫，僅僅是被脅迫者所承受的壓力就會導致更混亂的腦電波模式，影響機器的工作效果。人工心靈感應技術和陰謀論者所說的」思想閱讀「、」思想控制「完全不同，雖然人們很容易將二者聯繫起來。希梅瑟說，歸根結底，」我沒有看到任何危險。只有好處。「
至於研究經費來自軍事機構，最終的目的是打造戰場上使用的工具，對於這一點，他絲毫不覺得有什麼不妥。在他看來，相比巨大的應用前景，一切都可以忽略。「這項研究的成果可以有廣闊應用。」希梅瑟說，「如果我們能夠從語言著手，了解人腦這個黑匣子，也許可以幫助解決關於人腦工作原理的一些基本問題，從而了解人的個性。」
原文：AdamPiore
原載：Discover
網址：http://discover-magazine.com/
編譯：宇
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