长期以来,人与机器的结合是科幻小说中最具诱惑力的情节之一,但在现实世界中它们毕竟尚未出现。对于可能出现所谓的一种“中间系统”,即人脑与计算机的联系件——人脑将与计算机直接相联。届时计算机可以阅读到人的脑电波,并从中了解人的所有思想——
英国科幻作家亚瑟 · 克拉克最近预测:计算机将很快便会直接嵌入人脑中。英国《观察家》周报援引克拉克的话:“目前的形势很明了——最后的输入、输出装置将不经由感觉器官,而是直接把信息送入大脑。目前计算机使用的输入技术——键盘或语音辨识软件,或许会被一种称作“脑盖”(Brain Caps)的系统取代。至于脑盖如何制作将留待生物科技专家研究......”克拉克风趣地说,“导致脑盖迟迟没有普遍采用的主要原因,可能是因为要使用这种紧密贴合的头盔,必须剃成光头。所以在21世纪中叶,假发业可能将大行其道。”
虚拟心灵感应
未来学家认为,虚拟心灵感应技术也许要在几代人之后才能出现。不过,研究人员眼下正在对一些有朝一日可能进化成某种湿件的装置进行实验。他们正设法通过固定在人的头部、手臂或脸部肌肉上的电极来产生计算机图像。这些系统的工作原理是把神经系统产生的电信号变成计算机可以阅读的形式。这项研究有助于提高残疾人对计算机的利用程度,使他们可以用眨眼睛或抽动面颊来代替正常人按键盘的手指。事实上,目前使用的这些装置没有一种是真正的湿件,甚至连边都没沾上。但是对于湿件的忠实信奉者来说,它们是有吸引力的。
加利福尼亚州生物控制系统公司的创办人之一安东尼 · 劳埃德说,该公司生产的“生物灵感”计算机能处理肌肉、眼睛及大脑发出的信号——利用戴在手臂或头上的环状装置拾取电信号。“生物灵感”计算机并不是科幻小说意义上的阅读人脑,而是把人体的电脉冲转换成计算机理解得了的数字信息。该公司希望“生物灵感”计算机最终能使用户通过思维来控制计算机。
2年前出现的“思想组合”装置,它是由加利福尼亚州研究人类与海豚相互影响的水族思维基金会与巴尔的摩的季风软件公司共同开发的。它能在计算机屏幕上画出使用者的脑电图。参与该装置开发工作的萨尼尔 · 古普塔博士认为,此类装置具有控制计算机的功能。他预计,总有一天,人类与计算机之间的交互作用将变得“透明”。换句话说,就是不存在任何键盘之类的人为阻隔。机器和人类将通过听觉、视觉和触觉等各种感觉相互作用;与人脑本身相比,这些湿件的早期形态显得特别原始。
理解人性的计算机
假如你在多媒体电脑上看电影,而对这部电影不感兴趣,只要用眼神表示出厌烦的神情,此时电脑会立即给你换一个频道,直到你的眼睛表现出高兴看的样子。这并非幻想,目前已经是美国麻省理工学院媒体实验室的成果。
从1996年开始,麻省理工学院的研究人员就从事能够通过监测身体的动作来“读取”个人心情的研究。这个被命名为“情感计算课题组”(Computing Group)的学术负责人罗莎琳德 · 皮卡德教授说:“虽然研究成果还是初步的,但已显示出令人兴奋的应用前景。”科研人员正在研制这样的计算机系统:它利用同使用者身体相连的生物韵律传感器和记录面部表情的小型摄像机来观察人的表情的变化。据悉,目前正在开发的项目中,有一项名为“情感导师”——一种能够识别观众兴趣程度的计算机程序,它可以分辨如无聊乏味、焦虑不安、混乱和有无兴趣等状态,它还可以“理解”像微笑和皱眉等面部信号——并依此来调整其指令。而一台“有情感的录像机”可以监测观看者的面部表情,洞察是否有感到枯燥的迹象,从而决定是否迅速将光碟快进到最激动人心的那段去,或者赶紧调整频道。如果确认观看者已睡着了,它就自动关机。
在英国剑桥大学和美国弗吉尼亚大学,专家们正在研制可以用眼神操纵模拟键盘的计算机,其应用对象是肢体残疾者。研究人员使用了一种“眼神凝视反应界面计算机系统”,其功用是计算眼神变化的过程,该过程由一台红外摄像机摄录下来。通过“学习”,该系统可以获得计算机使用者的意图信息,准确率目前已可达80%。对于错误的理解,使用者可通过眼神的表达命令计算机重新操作。专家相信,这种计算机一般是专人使用,长期间的磨合和适应,识别的准确率可达95%以上。
近几年,由于集成电路技术的进步,已出现供视频系统使用的超高速图像数字处理装置,分析处理一幅图像仅需20毫微秒时间,这种速度已接近人的思维速度。而预先贮于芯片上的数万、数十万幅图像可作为视频系统在识别目标时的“标准”,经对比、分析,可在瞬间“明察秋毫”,辨别是非。同时,这种视频系统还具有“学习”的功能,可掌握足够的“标准图像,以完成多种目标的识别需要。专家相信,上述超高速图像处理技术的应用,将使研制能理解人性的计算机的进程大大加快。
电脑也能有神经系统
科学家证实已研发成功一个可以模仿人脑活动的新电子回路(return circuit),迟早会运用在电脑上,赋予电脑像人类一样的思考能力。
人类智慧中枢的大脑皮质包含复杂的反馈回路,这是一个复杂的神经网络。来自麻省理工学院、纽泽西的贝尔实验室和苏黎世神经资讯学中心的科学家们证实,他们已经创造出类似人脑神经系统的电子回路。
由人造神经组成的电子回路是靠人造突触或是彼此的连结点来相互沟通,所有的这些成份是由回路上的电晶体所制作而成的。未来这个系统可以让电脑等硬件具备复杂的认知功能,例如视觉等。
一个大脑神经可能和一万个其他的神经相连结,使得大脑成为一个大而复杂的网络。研究者长久以来尝试将电子和神经回路类比;而神经生理学实验却发现,大脑和传统的电子回路所使用的反馈是不一样的。
传统的电子回路是类比和数据泾渭分明,而大脑的认知则包含类比和数位层面。例如,当一辆车靠近,大脑会不断接收到有关它的颜色、大小和距离的信息,但是数据的成份还是存在的,不管物体如何呈现,大脑还是会做是或不是的决定:究竟它是不是一辆车?
麻省理工学院从事电子工程和电脑科学研究的沙帕斯卡表示:“电子世界和人脑一样,正朝向类比和数据混合的计算发展。但是大脑的混合符号回路所包含的类比和数据功能,比电子世界做得更深入。”
俄罗斯科学家宣称,他们研制了第一个人造脑:具有人脑一样智慧的“神经电脑”。科学家瓦利采夫说,俄罗斯的新式电脑模仿脑细胞(或称神经元)的运作方式,采用神经生理学和神经形态学的最新发现,超越过去的脑模型,制造出真正会思考的机器。但他警告这个科学突破也有其潜在危险,新式人工脑如果处理失当会变成科学怪物。他说:“这个机器必须像新生儿一样接受训练,使它成为我们的朋友而不是罪犯或敌人,是非常重要的。”
让电脑与人有共同语言
长期以来,人们希望电脑与人类能有更多的共同语言。今年2月,美国国家科学基金会(NSF)资助罗格斯大学所做的人性计算机互动研究已大有进展,计算机离“了解”人类的目标又近了一步。
对多数使用者与个人计算机应用功能而言,用键盘与鼠标输入就已足够应付。但NSF资助的研究员在一项名为“刺激”(STIMULATE)的计划中,正致力发展能够模仿人类沟通形式的系统,包括眼光接触、手势、触摸与声音等。实验中的软件与硬件,可以适用在军事、医疗、残障资源方面。
罗格斯大学的计算机科学家与电机工程师已设计出多形式输入经理(MIM)软件,能够同时接收语言、目光与触觉信号。另外还有名为“融合代理”的特殊软件,用以消化繁复的输入资料,让计算机能够响应人类日常用以相互沟通的微妙信号。
一般的目光追踪摄影机都需要使用笨重的头戴式器材,但MIM装在平衡环上的追踪摄影机,却可置于案头旋转,侦测操作者目光投射的方向。只要经过10秒钟的红外线侦测器初步测定后,使用者就可以藉目光注视屏幕来控制光标移动。
“刺激”计划主持人法拉纳根说:“我们不敢预言键盘与鼠标很快就会过时,但MIM科技不仅改善现行计算机应用功能的新潜能,并且发展出以人性化互动模式操控的全新领域。”