平行未来的N次元

平行未来的N次元 | 跟随交大吕宝粮教授探寻“脑机结合”的未来

来源:Original    作者:admin    发布时间:2023-04-21    访问量:115

近日,一名病程17年的难治性抑郁症患者接受瑞金医院“脑机接口”治疗的新闻冲上热搜,话题不断。根据《2022年国民抑郁症蓝皮书》,目前我国患抑郁症人数达到9500万人。业内人士认为,在可预见的未来,脑机接口、数字疗法等世界前沿技术将向难治性抑郁症创新疗法发起挑战。


从科幻走向现实,不断发展的“脑机融合”技术正在不断迈入我们的生活中。


本期《平行未来的N次元》特邀新华社上海分社高级记者张建松与上海交通大学智能交互与认知工程上海高校重点实验室主任吕宝粮教授围绕“脑机结合”话题展开对话。


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什么是脑机结合?

机器能替代人脑么?

脑机结合能怎样为人类服务?

抑郁症VS数字疗法

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让我们一起来听听吕宝粮教授的分享吧!



以下为访谈精选片段


■关键词:脑机接口;数字疗法;抑郁症评估


脑机接口从功能和用途上可分为两大类,一类是运动脑机接口,比如经典的运动想象脑机接口。这类运动脑机接口的功能是通过解码脑信号实现对外部设备的控制。另一类就是我所研究的情感脑机接口。通俗地讲,情感脑机接口是对人的情绪进行识别和调控的一类脑机接口。(如图) 

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目前情感障碍疾病患者需要医生基于量表和经验来诊断,没有任何设备能给出客观评估。这是我们想把多模态情感脑机接口技术落地到精神临床医学的基本考虑。另外,为什么是多模态脑机接口呢?运动脑机接口只能使用脑信号,其他的生理和非生理信号基本用不上。人的情绪可以从不同的视角来刻画和表征,比如脑电信号、眼动信号、面部表情和语音等。因此,多模态情感脑机接口比单模态情感脑机接口能更全面和准确地解码人的情绪我们实验室目前主要关注基于脑电信号和眼动信号的多模态情感脑机接口,这种脑电与眼动信号融合的情感脑机接口框架也是我们在国际上首次提出的,希望通过多模态情感脑机接口技术构建一种全新的抑郁症客观评估系统。

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张建松:您提到的眼动或者脑电信号需要找出一些生物标记物对吗?


吕宝粮:是的。目前,在精神疾病诊断中几乎没有一个确定的生物标记物,可以用来判定患者是否患有这种疾病以及其相应的程度,这是全世界面临的共同难题。精神疾病的生物标记物会在不同人群上存在差异,也会随时间有一定的变化,但是这些差异性是可以通过生理信号和多模态深度学习技术来表征的,这是我们的基本假设和前期研究的初步结果。

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张建松:您之前谈到了研究的最终目标是要开发抑郁症的数字疗法技术,未来是什么样的应用场景呢?


吕宝粮:为了实现我们的最终目标,我们采用了两步走的策略。第一步,我们首先需要开发出抑郁症的客观评估系统,第二步就是要开发数字疗法。什么叫数字疗法?以抑郁症治疗为例,现在主要有三种方式,第一种是药物治疗,第二种是心理治疗,第三种是物理疗法。除了这些之外,随着信息技术、通信技术和游戏技术的发展,产生了数字疗法。目前,数字疗法在儿童自闭症治疗中已经发挥了重要作用。我认为抑郁症数字疗法的开发要比儿童的自闭症数字疗法面临更多挑战,其中一个重要原因是抑郁症患者的人群分布更广,从青少年到老年人。所以,我认为抑郁症的数字疗法应该嵌入到患者的现实生活中,而不能仅仅是一款纯游戏。基于上述考虑,我们正在开发一款智能“魔镜”的系统,将情感交互范式嵌入其中,实现人的情绪状态的客观评估。另外一个更具挑战性的问题是如何设计一款服务于抑郁症患者的“魔镜”。抑郁症的典型症状是自信心下降,仅通过医生与患者的交谈很难对其自信心下降做出量化评估。因此,我们正在开发的一套系统中囊括很多新的传感器技术和情感交互技术,例如嵌入眼动仪和智能对话。如果抑郁症患者早晨起来无精打采,它就会播放音乐以及,通过这样一些情感交互场景来客观地评估患者的情绪状态和自信心。

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■关键词:数字疗法技术的创新应用


张建松: 您和米哈游公司成立了一家初创公司,特别好奇为什么和游戏公司合作呢?游戏对脑机接口的研究有帮助吗?


吕宝粮:首先就是刚才说的数字疗法。数字疗法会用到很多先进的游戏技术。一方面,米哈游公司在卡通渲染、人工智能和云游戏技术等领域积累了领先的技术能力,数字疗法可以直接利用这些技术。另一方面,未来游戏的进一步发展也需要情感脑机接口技术。比如游戏的某个环节会不会让人上瘾,可以通过情感脑机接口进行客观和定量的评估,这样在游戏设计阶段就可以基于这些定量的客观评估指标对相关环节予以控制。此外,现阶段的游戏画面与玩家的情绪状态是没有交互的,是一个开环系统。未来借助情感脑机接口技术,游戏系统可以感知玩家的情绪状态变化,从而与游戏的剧情发展产生联动,这样游戏就会变得更好玩了。所以米哈游和我们的互补性特别大。

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张建松: 那目前这个初创公司有没有在开发一些产品?


吕宝粮:我们联合成立的这家初创公司叫《零唯一思》,目前正在开发两款产品:一个产品叫情绪“X”光机,未来医院会装备这样一台设备,医生可以用情绪“X”光机对病人检查5-10分钟,随后立即获得检查报告,告诉患者抑郁的客观指标是怎样的,这样可以协助医生做快速筛查和辅助诊断。另外,国内精神科医生资源比较匮乏,特别是二、三线城市。如果可以使用情绪“X”光机,就能提高抑郁症的诊断效率,降低误诊率。

第二个产品叫家庭情绪仪。目前,病人如果确诊是抑郁症,医生开药后最快两个月后才能复诊。对抑郁症患者来说,在用药期间内没有任何仪器能给出服药效果的客观度量。所以对抑郁症患者来说,如果有一套情绪仪就能客观评估自身情绪状态和药物疗效。

这两种设备,第一个是面向医院的,是一个toB的产品。第二个是一个toC的家庭用设备,现在都在顺利地开发过程中。

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■关键词:人工智能的伦理问题


张建松:您曾说过在未来机器人也可以有人类一样的情感,也会具有意识和创造性。这对于人类来说有什么利弊?


吕宝粮:这个问题很大,很多人对未来的通用工智能(AGI)有不同的看法。我个人的观点是,发展通用人工智能是人类认识自我和认识自然的必然结果,无法阻挡,这次大火的ChatGPT就是一个很好的例子。未来的人工智能会学到我们人类的智能,也就是通用人工智能。我认为通用人工智能应该包含两部分,一部分是逻辑智能,与情感没关系;另一部分是情感智能(Emotion AI)。为什么说情感智能很重要呢?假设多年以后我们家里都有服务机器人,如果服务机器人不能识别人的情绪,它就没有办法有的放矢地为每个人提供定制化的服务,因为每天的心情都不一样。我个人观点是,未来机器人会具有像人类一样的情绪。

伦理问题是人工智能,特别是人机交互需要的情感智能,所必须考虑的。伦理是与社会文化、风俗习惯有关的一个复杂问题。我们的这些研究的前提条件都是要为人类服务。随着老龄化时代的来临,未来需要依靠各类服务机器人帮助人类照料老人,至少在这个阶段我们无需担心机器人会控制我们人类,机器人都是为我们人类服务设计的产品。

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张建松:脑机接口现在是一种全新的控制和交流方式,它还可以应用到更广阔的脑机融合的领域。未来如果科学家真的将硅基生物和人类的碳基生物进行融合,打造出超强人类,那世界是什么样的?


吕宝粮:对于这个问题大家有不同的观点,有一种观点认为我们人也是数字的,既可以编码成0和1。科幻小说往往会把未来想象的非常遥远,我认为在不太遥远的未来,脑机接口可以和人结合起来。未来侵入式脑机接口就可以在偏瘫患者的大脑内植入芯片,能将因疾病导致的功能缺失给恢复过来。但是,当我们要把大脑某个功能增强的时候就会引起各种伦理问题。比如未来,邻居小孩在大脑里植入一颗芯片,考试成绩提高了,那么大家就会想,自家小孩是否也应该做个手术植入芯片呢?到底把人的大脑功能替换或增强到什么程度才是算是人类原来的大脑而不是机器的大脑?这些都是人类自身需要考虑的伦理问题。

随着时代的发展,人类也会变得更加聪明,因为我们人类自身也在进化。关键是要看人类自身进化的速度,是不是会比人类自己开发的算法的进化速度更快?未来可能会超出我们的想象。

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《平行未来的N次元》是一档由浦江创新论坛打造的深度系列访谈节目。今年将围绕”数字化转型“邀请相关产/学/研/用的行业领军人物,共论数字化议题。快跟着浦江君一起开启2023年新篇章吧!

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本期嘉宾简介

吕宝粮教授

上海交通大学清源研究院执行院长、上海交通大学电子信息与电气工程学院计算机科学与工程系长聘教授、上海交通大学医学院附属瑞金医院广慈教授、博士生导师、IEEE Fellow。

研究领域:仿脑计算理论与模型、深度学习、情感智能、情感脑机接口及其在情感障碍疾病诊疗中的应用。



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