新知客杂志：揭秘世界首个鼠脑机器人(图)
2008-10-31 12:07:09   《新知客》

鼠脑机器人

　　作者：唐郑亮

　　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(Kevin Warwick)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”(Meet Gordon)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60×60=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。