天津大学等提出首个「缸中大脑」控制机器人！脑机接口技术取得新突破

新智元报道

编辑：庸庸 乔杨

【新智元导读】天津大学团队近日研发的MetaBOC，是全球首个可开源片上脑智能复合体信息交互系统，片上脑为脑机接口技术开辟出一条新路，将对混合智能、类脑计算等前沿科技领域的发展产生革命性的推动。

「缸中之脑」的思想实验我们已经很熟悉了，那你有没有听说过「片上之脑」呢？

MetaBOC (BOC全称brain-on-chip），由天津大学脑机交互与人机共融海河实验室团队与南方科技大学等协同开发，是全球首个可开源片上脑智能复合体信息交互系统。

这个连接到计算机芯片的人脑类器官可以控制机器人实现避障、跟踪、抓握等各种动作，完成了多种类脑计算的启发工作。部分研究成果近期发表于脑科学领域国际期刊《Brain》。

这一次，「意念控制」走进现实，我国的科研人员将脑机接口技术提升到了新的高度！

「片上脑」顾名思义，分为「片」（电极芯片）和「脑」（体外培养大脑）两个部分。主要是通过干细胞培养技术，在人体外创造一个「类脑组织」。

它具备一些生物大脑的智能功能，再为其加装上电极芯片，使得科学家能对其进行调试或向外部发出信号，进而实现特定功能，如自主控制机器人避障、抓取物体等。

虽然天大官方照片中，安在机器人中的片上脑看起来着实有些滑稽，但是丝毫不影响这项事业的科技含量。

上图中的「丸状物」只是「未来应用场景的演示图」，而不是产品的原型。实际上，它更有可能长这个样子——

全球脑机接口技术速览

一提起脑机接口，很多人就会想到马斯克的Neuralink。

像Neuralink 这样的项目旨在将高带宽计算机接口直接连接到你的大脑，而MetaBOC这样的项目则是将人类脑细胞培育成计算机。

虽然一个在人体内，一个在人体外，但是它们都是在走碳基和硅基智慧融合之路。

与燃烧海量芯片和数据的传统意义上的AI产业不同，类脑智能功耗更低，但是算力却更高。

毕竟人脑是目前已发现的最复杂的信息处理系统，它的简约高效无与伦比，这个强大的「颈上计算机」只需消耗20瓦的微小功率。

更重要的是，人类神经元增强型生物计算机的学习速度似乎也要比现在的人工智能机器学习芯片快得多，表现出更多的直觉、洞察力和创造力。

那么，在这条研究路径上，MetaBOC在全球范围内有哪些同行？

• 澳大利亚蒙纳士大学（Monash University）的DishBrain项目：研究人员将大约80万个人类和小鼠脑细胞植入芯片，将其置于模拟环境中，在大约五分钟的时间内，这个可怕的半机械人就学会了打乒乓球。该项目很快得到了资助，并发展成为一家名为Cortical Labs的公司。

Cortical Labs已经开发了围绕人类脑细胞构建的计算模块原型，并正在寻求将这种混合学习智能商业化

• 印第安纳大学（Indiana University）的Brainoware项目：研究人员先让脑细胞自组织成一个三维球状的「Brainoware」有机体，然后再将电极插入其中，通过电刺激激发了类器官无监督学习能力。

MetaBOC的突破

天津大学副校长、脑机交互与人机共融海河实验室执行主任明东表示，与传统技术主要以人脑或者其他生物脑作为实验对象不同，片上脑将成为脑机接口领域的一个重要新兴分支，有望对混合智能、类脑计算等前沿科技领域的发展产生革命性的推动。

天津大学片上脑-机接口团队负责人李晓红表示，此次研究主要有两个方面的突破：一是细胞培养从二维走向三维，为片上脑提供了更复杂的神经计算网络。二是人工智能算法的加入，实现了混合智能领域的尝试。

此外，团队证实了物理场促进人源性脑类器官生长发育的作用，厘清了低强度聚焦超声对大脑进行调控的原理机制，为片上脑智能交互系统MetaBOC提供了具有更好智能基础的培养「大脑」。

据天津大学团队说，他们使用的是球形的器官组织，这与前文中提到的印第安纳大学的Brainoware团队很相似。

三维物理结构可以让它们形成更复杂的神经连接，就像我们的大脑一样。这些有机体是在低强度聚焦超声波刺激下生长的，这似乎为它们提供了更好的智能基础。

MetaBOC系统还试图以智能激发智能，利用软件中的人工智能算法与脑细胞的生物智能进行交流。

伦理和使用寿命问题

当科学和技术快要突破我们的理解极限时，它们总会被迫变得哲学化。

片上脑会产生意识吗？人工智能会产生意识吗？

可以想象，在不久的将来，这两者最终都可能与有知觉的生命无异。一旦出现这种情况，伦理道德又将如何？生物智能体和硅基智能体的伦理道德是否不同？

人类正在开始利用自己大脑的物理构件，并用它们来制造能够智能控制机器的半机械人大脑。

这听起来依然很不可置信，但这就是2024年的生活，我们正全速迈向神秘的技术奇点，即人工智能超越我们自身的智能，开始以比人类更快的速度发展和创造事物。

除了棘手的伦理问题外，还有一个问题，那就是「湿件」组件需要保持活力。这意味着要给它们喂食、喂水、控制温度，并防止它们受到细菌和病毒的侵袭。

参考资料：

https://newatlas.com/robotics/brain-organoid-robot/

https://news.tju.edu.cn/info/1005/71608.htm