擴增實境 人工智慧 AR 虛擬實境 VR 腦機介面 BMI

從穿戴輔助補強身體機能 擴展至認知感受精神層次

腦機介面AI數位實境加持 科技融合催生人類2.0

2021-12-17
隨著運用穿戴式裝置、感測器收集生物資訊來分析身體變化或腦部活動等相關技術的發展,人類增能的研究已從身體機能,逐漸擴展到認知與感受等精神層次,進而帶動人類進化到「人類2.0」的境界。

 

過去擴增人類能力的研究以「身體機能的擴增」為主,例如外骨骼裝置的「輔助衣」已進入商品化階段,並應用在勞力工作以及照護、復健等用途上。

但是,隨著運用穿戴式裝置、感測器收集生物資訊來分析身體變化或腦部活動等相關技術的發展,人類增能的研究已從身體機能,逐漸擴展到認知與感受等精神層次,進而帶動人類進化到「人類2.0」的境界。

結合科技加速人類超進化的時程

自古以來,人類即必須為適應不同的生活與社會環境變化,逐步各自進化。而運用科技來補強能力的不足並非近期的事,早在13世紀下半即發明眼鏡,以解決視力問題等皆是實例。

人類2.0則是指人類獲得過往無法擁有的新能力,例如可在極短的時間內學會新事物、可預測未來、可避免受傷或生病等,可謂「人類的超進化」。支持此人類進化發展的科技包含人工智慧、擴增實境(AR)∕虛擬實境(VR)以及腦機介面(BMI)等。

在科技應用的加持下,「人類的超進化」可藉由穿戴式裝置等,取得大量多元的數據,並與AI結合,擁有即時數據分析能力,創造所謂的「數位雙生(Digital Twin)」的分身,透過此分身,將可避免受傷與疾病,進而提升生活品質、生產效率等。

或者,透過高感度感測器來強化視覺、聽覺、觸覺、味覺、嗅覺等五感功能,獲取人類感官無法取得的資訊,得知一般感知不到的感覺。此外,運用科技介入人類認知功能,並將能力提升到最大極限,除可在最短的時間習得深度技能之外,亦可預測自己或他人的動作,乃至控制精神狀態。

而近來穿戴式裝置與感測器等量測技術、對人類進行回饋技術、分析大量數據的AI技術等各種技術的進展,也進一步加速相關研究的發展,其中VR裝置的演進更是一大助力。低價VR頭戴式顯示裝置的推出,讓個人開發高品質的應用軟體變得較容易,也易於在實驗環境中使用。

VR裝置在實驗中扮演重要功能,除可如實際環境般呈現高真實性的影像外,也可像實驗室一樣,增加現實世界中不能變更的「時間」與「空間」參數,進行條件分割與控制。

以棒球的揮擊練習為例,在VR空間中,可將球速放慢,以針對揮棒姿勢,進行改正調整,反之亦可加快球速讓眼睛習慣,以期在真實比賽中,更易於掌握適應實際的球速。

此類在VR空間才能做到的訓練方式,可望應用在各種的情境,只要在VR空間累積成功經驗後,在實際環境中執行時,腦部的增強式學習機制就會啟動,進而提升處理能力與效率。

腦機介面為精神層次擴增之關鍵

除此之外,透過生物訊息感測或使用腦機介面來分析腦部活動等方式,透視人類的內在深層是未來的研發方向,開發的主軸也可望轉移至認知或感覺∕感受等「精神層次的擴增」,相關研究將是邁向超進化人類重要的一步。

而實現「精神層次擴增」的關鍵在於破解充滿未知的大腦功能,因此腦科技的開發將成為重要議題。過去的研究大多是在實驗室針對腦波量測,進行解析,目前則是以非侵入性方式解析實際活動中的腦部狀態,或是在腦部表面貼上電極貼片,來直接測量腦神經細胞的活動,用以開發腦機介面。

目前許多相關的研究都以運動員為對象,著重在實際從事運動競技時,腦部活動的解析。讓職業運動競技的頂尖選手,配戴穿戴式的感測器或眼動追蹤裝置等上場打球,以從過程中身體反應與動作的數據資料,解析腦部的活動,企圖藉此解開大腦功能的運作機制,開發新的訓練方法。

一般競技無法用腦波儀來測量比賽中的腦部活動變化,而電子競技與一般競賽不同,選手可以坐在椅子上來進行比賽;因此以電子競技為實驗對象,可以得到比賽開始前、比賽中等,不同時間點的腦波變化與勝負之間的關連性等,較為豐富的數據與成果。

另有研究顯示,在運動與鋼琴演奏等正式比賽或表演中,因為緊張引起肌肉緊縮,導致表現失常的情況不在少數。然而,人類在緊張狀況下,難以做到放鬆,因此從環境端介入,改變大腦的運作機制,創造可無意識地進入放鬆狀態的技能,亦是研發重點方向之一。

植入式腦機介面相較於傳統腦波儀,可取得更詳細的腦部活動相關高精確度數據,但存在直接造成腦部受損的風險。因此,植入式腦機介面雖可應用在各種領域,率先導入的領域以安全性審查周延的醫療為主。

腦機介面也可依據腦部活動的測量結果,運用在操控人體外的裝置等用途上。特斯拉執行長伊隆馬斯克(Elon Musk)創辦的植入式腦機介面公司Neuralink,即於2021年4月公開在一段腦部直接植入腦機介面裝置的猴子,可不用搖桿而用「大腦」玩喜愛之電玩遊戲的影片,引發各界關注。

人類心理感受是推動相關應用的課題

在人類的超進化中,AI將扮演多樣化的角色。透過腦部與生物特徵、動作等龐大數據分析,實現人類的超進化,提升人類的能力或彌補能力的不足,人類與AI的融合不可或缺。例如,將身體配戴的感測器所收集到的眾多資訊,進行解析,從而篩選出個人化、客製化所需的資訊,提供參考,或預測未來並提出警告、代替人類大腦的資訊處理機制等。

人類大腦的資訊處理機制可分為無意識的直覺性推論與有意識的邏輯性推論。雖然目前的AI深度學習技術,已可達到無意識程度的推論功能,未來欲突破應用面挑戰,技術本身亦須進化至有意識程度推論的功能。

藉由科技驅動人類增能,邁向人類的超進化是未來看好的新興領域,目前已吸引眾多的大學與研究機構、企業投入相關研發。

然而,相關技術在社會層面應用的落實,仍存在諸多課題,是不容否認的事實。欲透過人類的超進化建構美好的未來社會,人類對於幸福、樂趣、成就感等心理層面的感受與需求不容忽視,過度追求最佳化與效率化,只會導致負面效應。

因此,在企業端,著重於如何協助員工發揮最高工作效率,並樂在工作等;在個人端,明確說明實質的效益,如何在無意識狀態下,增強本身必要能力,創造成就感等,都是未來相關技術與應用發展必要的思考。

<本文作者:周維忠現為資策會MIC資深研究總監>

 


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