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書名：腦機革命：引領未來的新科技新產業

格式：EPUB/MOBI/AZW3

標簽：科技

內容簡介：

暢想一下，如果你能用大腦來控制電腦……比如在電腦屏上打字，或者是用意識操控機械臂完成各種動作……這些電影大片描繪的科幻場景，現在看來已經是基於“腦機接口”的合理設想。 那麽，腦機接口是什麽？目前進展如何？實踐中有哪些應用？它如何革新我們的思考、工作和生活方式？屢獲大獎的發明家譚樂在書中講述了腦機結合領域令人興奮的新興技術，包括無創性手術工具、大腦探測工具、大腦增強工具、可供醫療工作者使用的工具，以及消費者可用的工具。書中也分享了一些令人難以置信的真實故事，一些人的生活因為這些先進技術的發明而發生了改變。 這本書激情而不失科學地講解了大腦增強技術可能給人類帶來的影響和變革，還不失客觀和冷靜地提出了其可能帶來的技術可及性、數據隱私、數據使用權、法律和倫理道德等一系列社會問題，有助於我們進一步了解大腦的運作方式，預見未來的無限可能性。

作者簡介：

[澳]譚樂

在世界經濟論壇神經技術和腦科學未來全球未來理事會任職。

在新興的“腦機接口”領域，譚樂是公認的頗具影響力的先驅之一。她是一位發明家、企業家，在神經技術領域擁有多項專利，是矽谷神經信息科學公司EMOTIV的創始人兼首 席執行官。她首 創的“頭戴式大腦裝置”可以讀取用戶的腦電波，用意念控制虛擬物體。這一裝置充分開發了人腦的力量，突破了我們認知界限，為改善人類健康、預防疾病開辟了新的途徑。她的大膽創新也引領了人腦科技的未來。

2010年入選《快公司》影響力科技女性。2011年入選《福布斯》你需要知道的50位名人。2013年入選《國家地理》新興探險家。自2009年來被世界經濟論壇評為全球青年領 袖。

她曾在多部紀錄片中亮相，是一位備受追捧的演講者，並在眾多論壇上為女性領導者、企業家、技術創新者和思想領 袖發表了數百篇主題演講。她的TED演講——“能讀懂腦電波的耳機”和“我的移民故事”獲得了數百萬點播量。

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部分摘錄：

思維控制：腦電圖技術、神經反饋和腦機接口

閃亮的棕褐色眼睛，燦爛迷人的微笑，這是珂拉·羅維奧給人的第一印象。她極富人格魅力，喜歡參加聚會，在其社交價值觀中，與他人建立聯系是靈魂法則。這個活力四射的少女充滿了藝術氣息，喜歡畫畫、寫作和音樂，但她最喜歡的還是在家鄉加利福尼亞州的沙斯塔山上與朋友一起散步。她是少數真正“活在當下”的人。的確，如果此時此刻已足夠美好，誰會花費心思考慮未來呢？而千禧年剛剛來臨，未來令人向往。

17歲的珂拉還沒來得及思考以後的人生，一場毀滅性的交通事故就讓她幸福的生活戛然而止。僅僅幾分鐘的腦缺氧便使其大腦受到了永久性損傷，她再也無法控制自己的身體，無法感知這個美好的世界了。不能走路，不能說話，不能進食，不能擡頭，也不能控制她那雙棕褐色的大眼睛了……自從發生車禍後，珂拉的臉上就再也沒有了燦爛的微笑，也沒有了活潑的個性。

她終日坐在輪椅上，原本熱情洋溢、活潑開朗的她變得越來越孤僻。10年過去了，她的生活沒有任何進展，反而越來越糟糕。她低著頭，一雙無神的眼睛空洞遊離。那個曾經喜歡與人交往、生活中充滿歡歌笑語的女孩，如今變成了一個與世隔絕的年輕女性，絕望無助，生活變得黯淡無光。

2010年，珂拉的命運發生了轉折。其鄰居羅斯林·麥考伊拿來了一個類似於頭盔的裝置，配有視頻遊戲系統，可以利用腦電圖技術將思維轉變為屏幕上的動作。羅斯林擁有心理學學位，長期與殘障人士一起工作，在一節專業課上，她了解了生物反饋技術。她想，能否通過這個技術幫助年輕的珂拉與世界重新建立聯系呢？獲得珂拉母親的允許後，羅斯林將“頭盔”戴在珂拉的頭上，小心翼翼地放好14個電極，並按下“播放”鍵。

在遊戲中，玩家需要控制虛擬人物完成一系列挑戰，但不是用操縱桿，而是憑借玩家的思維——也就是意念——完成一系列動作，珂拉必須在大腦中想象出一個“絕地武士”代表她進行遊戲。她的第一個挑戰是集中精力使一塊巖石飄浮起來，她能做到嗎？自10年前那可怕的一天開始，珂拉幾乎事事都要依靠別人的幫助，自己從未能做成任何事。珂拉一次又一次嘗試，一次又一次失敗。終於，在羅斯林的鼓勵下，她成功地在大腦中想象出了一塊巖石，將其“擡”了起來。就像《星球大戰》中的絕地武士一樣，她用思維控制了虛擬物體的移動，她感受到了思維的力量！

珂拉的臉上露出了久違的微笑，多年來，她終於靠自己的力量做成了一件事，她興奮極了！這款遊戲讓她再次有了控制能力，她的生命或許將迎來嶄新的一頁。羅斯林開始定期幫珂拉進行思維訓練，並把訓練過程錄制下來發布到視頻網站YouTube上。隨著訓練的推進，珂拉取得了很大進步，可以通過意念來旋轉和移動虛擬方塊，使樹枝彎曲，用思維控制遊戲中的虛擬玩家，使其飛到空中，甚至飛越森林和峽谷。

令人欣喜的是，珂拉不僅在虛擬世界中取得了進步，在真實世界中也有了很大突破——她可以自己完成擡頭的動作，控制眼部的運動，把目光聚焦在某個物體上。相比這些身體機能的改善，更重要的是她可以重新與人互動了。人們說話時，她能轉過頭，與他們發生目光的交會，這是她10年來一直想做卻做不到的事，珂拉重新融入了這個世界。每當在遊戲中完成一項挑戰，珂拉就會回過頭，對著家人開心地笑出聲來。

羅斯林告訴我：“她父親說這是10年來他第一次聽到她的笑聲。”

珂拉的經歷不僅是她人生中的重大突破，也讓我們看到了這一技術所取得的進展。在數字環境中控制虛擬對象的視頻遊戲僅是個開始，像珂拉這樣的殘疾人可以用思維控制來完成一系列日常活動——打字、發電子郵件、調節溫度、推輪椅、開燈、擰水龍頭、開電視。“聽起來多麽不可思議啊！”羅斯林想到這些可能性就忍不住感嘆。美國疾病預防控制中心（CDC）的資料顯示，如果這項技術可以幫助殘疾人群體實現基本自理，那麽無論是對於像珂拉這樣完全依賴他人照顧的人，還是美國另外的800多萬殘疾人來說，都是革命性的突破。

每次看到珂拉的訓練視頻，我都熱淚盈眶，她每次取得的哪怕一丁點的進步對我來說都是莫大的鼓勵。直到現在，每當看到她戴著我們開發的腦電波“意念”頭盔開心大笑時，我依舊激動得不能自已。要知道，10年前，這個概念還只是稿紙上一個簡單的輪廓，而現在，它已經成為實實在在的產品，並幫助珂拉重新掌控了她的世界。我感到自己和團隊的努力終於得到了認可、有了回報。它不僅是一個很酷的未來主義玩具，除了未來的前景，還具有真正的現實價值，它改變了普通百姓的生活。

腦電圖技術及其揭示的大腦秘密

要理解腦電圖頭盔的工作原理，必須先深入了解自己的大腦。10年前我開始探索腦電圖技術。在此期間，我觀察了數千個大腦的運轉過程，跟很多發明家一樣，我也在不斷地進行自我嘗試，測試設備，嘗試增強自己的思維能力。我幾乎每天都戴著腦電圖頭盔，玩著跟珂拉相同的視頻遊戲，玩了1 000多次。每當我用力地想“旋轉”“是”“否”這些指令時，我的大腦會有1 000億個神經元發射出電化學信號，並以每小時268英裏的速度在神經元之間傳播。如此高的信號傳播速度，要歸功於每個神經元末梢像尾巴一樣的結構——軸突。神經元發出信號，沿著軸突傳播到其他神經元上，再由一種叫樹突的樹枝狀神經末梢接收這些信號。如果把軸突比作話筒，把樹突比作耳朵，那麽突觸就是無處不在的空氣，聲音在空氣中通過話筒傳到耳朵的過程，就像大腦中的電信號經由突觸在軸突和樹突之間的快速傳播。

本質上，神經元與神經元之間不是相互孤立的，它們就像大片大片的魚群在海洋中螺旋式前進一樣，在大腦各個區域內和區域間進行協調，處理圖像和聲音信息，引發思想，存儲記憶，等等。人腦的神經網絡比世界上任何計算機網絡都強大和復雜得多，如果將人腦中的神經纖維網絡拆開並首尾相連，總長度將達10萬英裏，足以環繞赤道四周。

所有這些大腦活動產生的電能，足以點亮一個燈泡。每當想到一個好點子，我們就會說“light bulb came on”（直譯為“燈泡亮了”），原因就在於此。我們都知道，大腦的電信號是以波的形式振蕩傳遞的，其頻率取決於相關神經元的放電模式。人的腦電波主要有五種頻率：伽馬（γ）、貝塔（β）、阿爾法（α）、西塔（θ）和德爾塔（δ）。從思維活躍到深度睡眠，每種頻率對應一定的大腦狀態。

一個世紀前，一位名叫漢斯·伯格的德國精神病學家首次發明了腦電圖技術，使我們今天得以捕捉和理解這些腦電波。神經生物學家戴維·米利茨在《生物學和醫學觀點》（Perspectives in Biology and Medicine）中指出，專註、內斂的伯格醫生花了數年時間嘗試記錄人腦的活動而未能成功，直到1924年7月6日，他終於捕捉到一名17歲腦腫瘤患者的腦電波。但由於當時技術的限制，相關儀器只能在方格紙上留下幾處劃痕，與我們如今通過腦電圖設備采集到的具有明顯波峰和波谷的腦電圖沒有任何相似之處。伯格的同事，年輕的拉斐爾·吉恩斯堡醫生始終對伯格繪制出的所謂“腦電活動圖”持懷疑態度，不認為這種波形圖可以反映受試者的大腦功能。拉斐爾寫道：“幾乎沒有同事對他的研究抱有期待，大家不認為他會有什麽偉大的科學發現。”

也許由於他的同行熱情不足，直到1929年，伯格才發表了第一篇自己的研究論文——《論人類腦電圖》（On the Human Electroencephalogram）。與此同時，他發明了世界上第一臺腦電圖儀，並且已經繪制了數百幅腦電圖，其中50多幅是他自己的。

腦電圖就像一個“只讀”文件，它能刻畫大腦的活動，但不會改變大腦活動。這種可以“窺探”大腦活動的非侵入式方法顛覆了我們對腦部疾病的理解和治療手段。伯格開發的這一技術現已被廣泛應用於檢測癲癇、睡眠障礙和腦部創傷等疾病。但是，識別不同頻率的腦電波只是腦電圖技術的起點。如今，我們已經可以精確定位某一大腦活動發生的位置，並確定該活動在整個皮質中同步或不同步的方式。機器學習技術可以檢測到極其微小的腦電波，精確度遠遠高於肉眼的觀察，因而可以得到更精確的數據。通過數學模型和算法分析這些活動，就可以得出大腦思維的運作模式，從而評估聽覺處理、語言識別以及多種情緒的認知指標，比如興奮、興趣、壓力、參與或厭倦、註意力、放松等。這個過程並不是在平面表格上繪制波形圖，而更像是將大腦活動進行三維可視化處理，一切都是實時完成的。

盡管腦電圖技術在不斷升級，但它仍然面臨諸多挑戰。首先，大腦電活動非常微弱，即使數百萬個大腦神經元一同放電，外界也只能觀測到一個微小的斑點。想要探測到信號，大腦活動所產生的脈沖必須穿透腦脊膜這個可對大腦起保護作用的三層膜狀組織，然後穿過頭骨和頭皮，最後穿過頭發，到達電極。為什麽腦電圖可以有效探測大腦中類似海嘯的神經元活動呢？可以這樣來解釋：通過一架徘徊在足球場上空數十米處的無人機，你可以清楚地看到比賽結束後大批起身離席的人群，但是，要想在人山人海中捕捉某個球迷的單獨行動，則困難得多。腦電圖捕捉、測繪並呈現出的正是大腦神經元的“集體”活動，而非顆粒狀的活動。

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