首个鼠脑机器人问世
由活体脑组织控制,有助研发人造智能
新快报讯英国科研人员13日推出一个由老鼠的脑组织控制的机器人。据悉,这可能是世界上首个完全由活体脑组织控制的机器人。
具有多重性格
机器人名为“戈登”,由英国雷丁大学科研人员设计。科研人员将人工培养的老鼠神经细胞同机器人的一些部件结合起来,创造了“戈登”。
“戈登”看起来有点像迪斯尼影片《wall―e》中的机器人主人公,它的“大脑”拥有5万到10万个活神经细胞。
为“戈登”创造大脑的过程可不简单。首先,科研人员将神经细胞从老鼠身上分离下来,放置在酶溶液中,让这些神经细胞彼此分离。然后,他们将这些神经细胞置于营养丰富的培养基中。培养基容器长宽均为8厘米,与一个拥有60个电极的电子矩阵相连接。
科研人员可以在“戈登”身上放置数个电子矩阵“大脑”,使“戈登”具有多重性格。
身怀学习能力
电子矩阵是活体脑组织和机器部件的接合面。通过电子矩阵,“戈登”大脑发出电子脉冲,驱动机器人的轮子,同时接受传感器基于外部环境刺激发出的脉冲。
“戈登”大脑是活的组织,因此必须装在特定温度控制的器具中。除受自身大脑支配外,“戈登”不受额外的人为或电脑控制。科研人员一周内观察到“戈登”一些自发活动和像大脑一样的行为。不过,没有外界刺激,“戈登”大脑会在数月内萎缩死亡。
从某种程度上说,“戈登”在自学。比如,撞到墙时,它会从传感器得到电子刺激。再遇到类似情况时,它就会记住。
科研人员说,这一开创性研究旨在探索自然智能和人造智能的分界问题,可能有助人类弄清楚记忆和学习机能的根本构架。
往人身上植入芯片,换机器手臂,意念控制机器,这些想法早就不是什么新鲜事了。今年8月,英国里丁大学的工程系统学院宣布,制造了世界上第一台生物脑控制的机器人:一只鼠脑机器人!
人工智能这个“人工”要如何实现,以前只想着怎么让电路像人一样思考,这在人脑的运行机制还没搞懂的时候,简直就是做梦。回过头来想一想,能不能直接把人脑接到电路上呢?这样就能直接看到它们是如何协作的。但是不必真找一个活人的脑子,老鼠的就可以,效果都一样,只需要6位数的神经元,第一步先看看它们会做什么再说。
鼠脑机器人vs无头苍蝇
听到鼠脑机器人的名字,立即就有人吸一口凉气:如果鼠脑拥有了机器人的强大力量,会不会向人类讨还血债,凭着它在实验室里牺牲的千万同胞的名义?如果他走进凯文·沃维克(kevinwarwick)教授的实验室看一眼,就不会在有这样的担心了。所谓的鼠脑机器人,不过是个红绿色的小方盒子,在一张餐桌大小的场地上时而前进,时而折返,看起来比街头卖的电动玩具汽车还要粗糙得多,走起路来像只没头苍蝇――它跟苍蝇也就一个水平。苍蝇的"脑"中有10万个神经元,在这一位鼠脑机器人“米特·格登”(meetgordon)的“脑”里面,大概也只有5-10万个老鼠胚胎中提取出的神经元,而一只真正的老鼠有500万个神经元,人类有1000亿个。看上去,“米特·格登”似乎不能完成任何有用的任务,事实上它的确不能。那么为什么要把它制造出来呢?这要从它的设计者沃维克教授说起。
如果世界上真的有科幻电影中那些科学怪人或者疯狂教授,那么一定就是这位沃维克教授。他最大的一个研究兴趣,就是将人和机器连起来,而且用自己的身体做实验品。2002年他写了那本著名的《我,半机械人》(i,cyborg)。cyborg这个名字至今还有许多不同的翻译,有的译为改造人、生化人、自动控制人,有的就直接译成“赛伯格”。它指的是这样一种人类,他们身体上不可缺少的某些部分,已经换成了机器零件,沃维克教授自己就是如此。按照他的说法,从1998年起,他已经成为了世界上第一个"赛伯格",因为他往自己手臂中植入了一块芯片,从此以后可以用意念直接控制机械手臂,甚至能通过互联网遥控千里之外的机械手抓握一颗葡萄。这个研究领域被叫做"人-计算机界面",沃维克教授认为,这是人类未来必然的发展趋势。
沃维克教授的另一个研究兴趣,是制造一种能自己适应环境的机器人,它会自己从挫折中学习。这种机器人的头脑中没有多少预设的程序,就像休谟所说的是“一张白纸”。它用计算机模拟神经网络的运作,像真正的生物一样,为自己的“生存”而奋斗。他的实验团队观察到了很多有趣的学习和适应行为,据说还有过一个机器人,因为无法适应纷繁复杂的环境,“绝望”以至“自杀身亡”。
老鼠的蓝牙躯体
鼠脑机器人就是这两个想法的交汇点。之所以要制作“格登”,就是为了研究动物生存的奥秘:生物脑怎样学习适应环境。活的小白鼠能够学习走迷宫,沃维克教授的机器人也会学习,但是这是不是真的是一回事呢?不如把鼠脑放到机器人上面试一试。
准确地说,这一片鼠脑并不是真的放在机器人头顶上到处乱转:没有必要这样麻烦,遥控就可以了。鼠脑的切片安放在一个巴掌大的培养皿中央,它叫做“多电极矩阵(mea)”,有60x60=3600根电极和脑切片相连,像是一块特别大的cpu。这是鼠脑和机器相交流的关键部件,每个电极都可以捕捉神经元的电信号,也能向神经元放出电刺激。神经元和机器的差别就在这里弥合了。但是在神经生物学实验用的mea中,神经元只能存活几个小时,然后因为缺乏营养而凋亡。但是“格登”的学习历程需要数十天的时间。在沃维克教授的实验室里,mea得到不断输入的营养液,就像脑血管一样不断的输送氧气和养料,能够让切片中的脑细胞存活好几个月。mea被放置在恒温箱中保存,电极信号则通过蓝牙无线电与机器躯体沟通。
格登的躯体虽然简陋,却是实实在在的身体,既有运动器官――一对轮子,也有感觉器官――安装在四个侧面上的感应器,一旦格登撞到了场地四周的墙壁,感应器就产生电信号。哇呀!疼!如果它会说话的话,也许就是这样的惊呼。\');