科幻电影里威风八面的机械战警，是人脑与机械身体的完美结合，代表了人类科技的高峰。不要以为这种场景只存在于影视和文学作品中，它很可能即将成为现实：最近，卡耐基·梅隆大学的研究者宣布，他们实现了人脑与电脑的稳定连接，为制造“机械战警”提供了可能性。

两代机械战警（Robocop）

人脑与电脑的接口

虽然听起来很科幻，但人脑与电脑的连接其实并不稀奇，这种连接被称为脑机接口（BCI），已经被应用在残疾人辅助装置上。对于一些丧失行动能力的病人（例如瘫痪、渐冻症等），BCI能够让他们用思维来控制假肢、鼠标光标或其它设备。

脑机接口（BCI）

用思想控制机械手

但目前的脑机接口技术普遍存在一个很大的问题：连接不稳定。这是由于我们的神经系统记录的信号本身就不稳定，导致BCI出现误差。误差随着时间不断积累，最终达到无法控制的程度。这时就需要对BCI进行频繁的重新校准，而使用者此时必须停下手头的工作，带来了相当大的不便。而校准工作往往还需要技术人员来协助完成，这在日常的应用场景中是不可接受的。

典型的例子就是如果想点击屏幕上的某一点，但BCI的误差导致实际点击的并不是想要的位置，这时需要使用者向机器或技术人员描述他想点击的位置，从而把系统校准到正确的状态。

控制光标点击某个位置

BCI的不稳定性主要源自我们的神经系统。众所周知，神经系统包含着大量的神经元，大脑在不同的时刻所获取的信息可能来自不同的神经元，导致信号并不稳定，并且在不断发生变化。如果BCI直接使用这些信号，迟早会因为这种不稳定性而丧失功能。这也是目前脑机接口实际应用时所面临的最大难题。

大量的神经元细胞

人工智能算法实现了接口的稳定性

卡耐基·梅隆大学的研究者提出了一种“神经流形对齐”的人工智能算法。所谓“流形”，是指隐藏在高维数据中的低维结构。而对于“神经流形”，人马君提供一个形象的解释：我们看到了一条狗，狗的图像将通过视觉形成大量的数据，再由许许多多神经元汇集到大脑中，这些原始的数据就是高维数据。而如果用一个低维的方法来概括这些高维的数据，只需要三个字：一条狗。当然，实际情况可能更复杂一些，比如一条正在运动的狗。

一条狗……

眼睛产生的图像数据，在神经元传递中可能会出现各类变化，但”一条狗“这个事物，是不会轻易改变的，或者说变化比较慢。如果BCI从大量的神经信号中得到低维的”神经流形“，应用”神经流形对齐“算法，就可以实现脑机之间非常稳定的连接。

基于”流形对齐“算法的BCI脑机接口

可以这么说，传统的重新校准手段依旧在无数微观神经元的泥潭里挣扎，而”神经流形对齐“算法则从不稳定的神经元数据中提取出稳定的宏观图象，从而实现了人脑与电脑间可靠的连接。人马君忽然想到，这也许更接近人脑原本的运作方式。

机械战警会出现吗？

这项研究是当前日新月异的脑机接口技术发展的缩影。随着BCI的日趋完善，将为无数瘫痪病人带来福音。这显然也产生了另一种可能：将人脑与强大的机械躯体结合，形成具有超人能力的”机械战警“。他（它？）可以用于在街头维持治安，也可能被投入战场，以强大的攻击力杀伤敌人。

运用脑机接口制造“超级战士”

这其中存在着巨大的伦理问题，同时也潜藏着风险。科幻电影中的场景，在不远的将来真的会实现吗？

出处：头条号 @人马座A