機器之心PSI原創(chuàng)
作者：吳航
吳航，加拿大多倫多大學Humanistic Intelligence Lab研究員，師從可穿戴計算之父Steve Mann ；專注于神經(jīng)工程學，腦力提升（Intelligence Augmentation）領(lǐng)域。機器之心PSI北美區(qū)特約前沿科技觀察員。
從我2013年第一次實踐了VR/AR技術(shù)之后，我就知道這技術(shù)很快就會帶來革命性的發(fā)展，但我沒有選擇這個我可以立刻趁著這兩年的VR大風，試著飛一次的方向。我想大部分人都只記住了雷軍曾經(jīng)說過的“站在風口上，豬都會飛起來”，卻忘了他踏踏實實做了10年的技術(shù)和管理才終于擁有了可以使用風口的實力。比起這句就是在自嘲的名言，我更喜歡的是馬云的名言“我只對10，20年以后會成功的技術(shù)感興趣”。我現(xiàn)在做的就是10年以后的技術(shù)，會改變未來的技術(shù)和產(chǎn)品。應(yīng)該說正是以為我曾經(jīng)在AR和交互技術(shù)最有名的實驗室待過，我才深刻的理解那些成功研究員們嚴謹?shù)膽B(tài)度，以及一個不變的真理：你如果做跟所有人一樣的事，那么你就會跟大部分普通人一樣的平庸。
我一直認為很多人的一生在沒有完全發(fā)揮潛力的時候就那么不情愿的結(jié)束了。在絕望和平庸中過著無法盡興的人生。也因此，我把現(xiàn)在所有的空余時間全部研究腦提升的技術(shù)并且要把他商業(yè)化到每個人都隨時可以用到的地步，包括，寫作本系列文章。希望我的文章可以讓更多的人了解這個領(lǐng)域，也希望這一系列的文章可以幫我找到聰明的你，一起鉆研這個領(lǐng)域（ hang.wu@mail.utoronto.ca ）。
這個世界上總是有那么一群人，他們挑戰(zhàn)所有的權(quán)威和既定的規(guī)則，他們挑戰(zhàn)自然地邏輯和約定俗成的常識。今年，這群人又發(fā)威了，他們這次的目標是人類最強的武器也是人類最復雜的組織：大腦。
DARPA顱內(nèi)芯片研究項目即將啟動
近日，DARPA將啟動顱內(nèi)芯片研究項目Targeted Neuroplasticity Training（ 以下簡稱TNT），在DARPA 3月16日發(fā)布的一篇名為Boosting Synaptic Plasticity to Accelerate Learning （提升神經(jīng)可塑性來加速學習能力）的新聞中，提到DARPA將利用「顱內(nèi)芯片」來幫助人提升學習能力，邏輯運算和記憶力，該項目由由RE-NET項目的創(chuàng)始人Dr.Douglas Weber管理。一經(jīng)發(fā)布，引起了很多神經(jīng)科學家以及企業(yè)家的注意。
腦研究和改造在以前都是秘密項目，數(shù)據(jù)及文檔資料屬于國家機密。比如美國人熟知的MK Ultra項目。這次的研究公開化證明了DARPA本身對這個項目的信心以及美國民眾對于人腦提升領(lǐng)域的接受程度的提高。這就使得此次項目的進展變成了世界矚目的一個進程。與上篇提過的APPRANET技術(shù)一樣，這次公開的DARPA（至少學術(shù)界公開）項目會引起很多學校和私人研究室的研究熱潮，另一方面促進商用化的可能性。實際上，2011年的tDCS研究就是讓我對腦力提升研究第一次感興趣的起點。
冷知識：MKULTRA 美國中情局在1953年本著“沒有人類試驗品去測試這些驚人的技術(shù)”的理由而開發(fā)的思想控制，洗腦和研發(fā)超能力項目，此項目因為過于不人道的對囚徒和有色人種進行試驗而在之后被強制停止
以往的腦研究項目都是以治療疾病作為理由進行的(比如阿茲海默病，即便是以提升神經(jīng)元生成（synapse formation）并且能明顯提升記憶力而聞名的Dihexa也還是會打著治療阿茲海默病的旗號。從科技角度上來講，以病人作為參考對象可以盡量的減少樣本容量，加速藥物檢測的速度。這樣有利于快速的對藥物的結(jié)構(gòu)進行調(diào)整。以健康人群作為研究對象不單單在效果監(jiān)測方面會變得很困難，也會使很多藥物的效果變得不明顯，這是因為健全大腦神經(jīng)遞質(zhì)（neurotransmitter）指標都達到了平衡，而大部分腦力提升類藥物其實只有保護神經(jīng)受損（neuroprotective）和恢復神經(jīng)受損的效果，這特導致了他們在健康人群中的效果降低或者消失。但DARPA這次表明了自己使用健康人群的意圖，這從側(cè)面證明了其以前對于此項目的信心以及以前研究項目成果的重視。
什么是腦力提升
智能提升（IA：Intelligence Augmentation， Cognitive Augmentation， Machine Augmented Intelligence）被視為一種對應(yīng)人工智能（AI）的技術(shù)。與AI這種通過機器模擬人類智商不同，IA所關(guān)注的是利用已有機械科技來輔助并提升大腦現(xiàn)有的能力。也因為如此，無論從理論角度或者實用角度，IA都比AI技術(shù)更容易實現(xiàn)。 但由于AI更加符合企業(yè)的訴求，所以導致了兩者媒體曝光度的不平等，這也使得擁有約三千年歷史的IA技術(shù)本身并沒有收到應(yīng)有的重視。
冷知識： AI vs IA的技術(shù)難度問題 所有的AI技術(shù)都擁有問題架構(gòu)（question framing ）和解決方案（solution）兩個層面，根據(jù)問題精度和側(cè)重點的不同，他的解決方式也會完全不同。而解決方式也不是通用的，使得每個技術(shù)對象都不同且唯一。這造成了能在圍棋上天下無敵的Alpha Go技術(shù)不能直接被轉(zhuǎn)移到股市研究上。語音識別技術(shù)不能用來解決圖像識別等等。而IA技術(shù)研究的對象卻僅僅是神經(jīng)組織，導致了技術(shù)研究更加集中，試驗方法也更加簡單。
現(xiàn)在與IA相關(guān)聯(lián)的詞匯還有 超人文主義（Transhumanism），又被稱為H+，1960年代由FM-2030（是的這是個人名）在The New School提出的新人類概念（New Concepts of The Human）所引出（是的，很多科幻小說，漫畫比如著名的高達系列就是間接引用了這個概念）。歷史可追溯到蘇格拉底和亞里士多德對人類的反思以及尼采的“超我”的哲學概念。他是對新人類，或者叫做transhuman利用各種科技來對自身進行增強和改造。并在生活行為習慣和哲學上的一些改變和更改。關(guān)聯(lián)詞：未來學（Futurelogy）
此主義的宗旨是利用科技來延長壽命，增強智商，和提升健康程度。主流腦提升手段有四種：藥物；音頻；電流刺激和芯片植入。
1）以草藥或者合成藥物為代表的Nootropics。這個詞匯由Dr. Giurgea命名。他的詞根汲取了古希臘的文字noo，原意是思考，和ropein,愿意為改變。他在美國又被成為聰明藥而在學生和年輕白領(lǐng)中流行。這種聰明藥最早的發(fā)源地來自中國和日本，比如中國的銀杏（Ginkgo Biloba）和印度的Medhya Rasayana （5，6，7）。現(xiàn)在最流行的nootropics則是racetam家族所組成的藥物，比如Piracetam，Oxiracetam，Aniracetam等。
2）以聲音作為媒介來改變腦電波頻率的Binaural Beats。此1859年創(chuàng)立的技術(shù)通過給左右耳不同頻率的音調(diào)來改變大腦的狀態(tài)。
3）以電流作為媒介來從顱外直接刺激神經(jīng)系統(tǒng)。最早可以追溯到用電鰩來治療偏頭痛的古希臘醫(yī)生Claudius Galen 。近來則有1966年用tDCS來幫助人解決抑郁癥問題和老年癡呆的D. J. Albert （6）。這一類技術(shù)由于副作用相對較少，易于控制，風險較小，并且不需要被植入體內(nèi)而成為了DARPA 2011年來研究的重點以及很多。當然也由于此類技術(shù)的慢慢興起，導致了第三類技術(shù)的出現(xiàn)，也是此類技術(shù)的增強版，但與之不同的是，此技術(shù)是完全沒有侵入性（non-invasive），所以相對安全很多，而且使用領(lǐng)域也要大很多。
4）在腦內(nèi)植入芯片的技術(shù)下利用電或者冷激光。由于這種技術(shù)擁有很大的侵入性（Invasive），和這種技術(shù)依賴神經(jīng)外科醫(yī)生的輔助，難度和危險度都遠超過前面兩種。但同時效果也遠比前面兩種強。最早是治療癲癇和老年癡呆。也是DARPA在2013年以后開始著重研究的技術(shù)之一。由于可以直接的對末梢神經(jīng)進行刺激和操控，所以他在效果上可以和直接改變基因相提并論。
冷知識： 超人文主義 （Transhumanism） 又被稱為H+，1960年代由FM-2030（是的這是個人名）在The New School提出的新人類概念（New Concepts of The Human）所引出（是的，很多科幻小說，漫畫比如著名的高達系列就是間接引用了這個概念）。歷史可追溯到蘇格拉底和亞里士多德對人類的反思以及尼采的“超我”的哲學概念。他是對新人類，或者叫做transhuman利用各種科技來對自身進行增強和改造。并在生活行為習慣和哲學上的一些改變和更改。關(guān)聯(lián)詞：未來學（Futurelogy）
DARPA對腦力提升的研究歷史
RE-NET是Dr.Douglas Weber 在2010年主導的DARPA項目。最初的目標是通過顱內(nèi)高效率腦機裝置（high performance neural interface）來進行以往無法完成的大腦分析，并通過這些分析結(jié)果來控制DARPA的新型義肢。但RE-NET的成果卻造成了極為精確地大腦分析和思考識別能力，并為DARPA之后的研究成果打下基礎(chǔ)。從我之前在HI研究室研究的經(jīng)驗來看，利用腦電（EEG：Electroencephalogram）數(shù)據(jù)分析最大的障礙就是噪音清除（denoise），而RE-NET的硬件噪音清除能力在研究領(lǐng)域應(yīng)該是首屈一指，而解決了傳統(tǒng)顱內(nèi)eeg對大腦的傷害。
2011年，DARPA正式將顱外直流電刺激技術(shù)（tDCS：Transcranial Direct Current Stimualtion）使用到了智力/學習能力提升的領(lǐng)域。利用把電極貼在皮膚上特定的位置上（在EEG 10/10 system中，是T4的位置，請沒有經(jīng)驗的看官不要瞎做嘗試，謝謝），并釋放極少量的電流（在0.1到0.2毫安），學習者會在20分鐘內(nèi)達到高達200%的學習速度提升效果。這項技術(shù)由于極為安全以及簡單所以在近4年的研究領(lǐng)域相當受歡迎，并且在軍事中應(yīng)用到了狙擊手和飛行員訓練上。而DARPA對這項技術(shù)最大的貢獻就是第一次大規(guī)模的將他使用在健康人身上。并證實了他對健康人的好處。
tDCS技術(shù)有著俞百年的歷史和歷經(jīng)研究測試的穩(wěn)定程度，他可以充分更改大腦狀態(tài)，提升大腦機能，對如抑郁癥，失智癥甚至最近VR技術(shù)難題的眩暈癥都有改進效果，實際上就我的研究效果來看，很多機能的提升都對大腦有長期的益處，所以是一個很有趣的研究方向。具體這項技術(shù)我將來會作為系列文來介紹給有興趣的大眾。
冷知識 大家可能會問，為何DARPA沒有研究比較保險的聰明藥（Nootropics）技術(shù)（可以和大醫(yī)藥公司合作）或者比較簡單易用的binural beats技術(shù)（使用者戴個耳機聽聽音樂就可以），這個理由其實很簡單，美國在二戰(zhàn)就收集了當年德國所有的腦科技研究資料，這包括了當時希特勒對聰明藥的所有研究資料，和一些被納粹稱為黑魔法的聲音類研究技術(shù)。而由于納粹對神經(jīng)提升，尤其是藥物神經(jīng)提升類藥物擁有很大的貢獻，尤其是使用了俞百萬猶太人作為研究對象的非人道研究，制造出了很多可以改變神經(jīng)工程學的材料。二戰(zhàn)納粹戰(zhàn)敗后，美國作為最大戰(zhàn)勝國收集了所有的德國研究資料。這直接導致了美國從戰(zhàn)后就對藥物類腦科技擁有很深的認識。當然這又是另一個故事了。
當然，我相信聰明的讀者估計已經(jīng)總結(jié)出了一個規(guī)律，DARPA是不會只研究一個能改變世界的技術(shù)的，尤其是當這項技術(shù)可以用來引發(fā)另一個革命：人類進化的革命。
DARPA歷史，一場沒有硝煙的革命
DARPA， 全名Defense Advanced Research Project Agency. 1958 年成立，每年有2.97億美元的預算，成員永遠保持在150名以下。隸屬于美國國防部的研究機構(gòu)。DARPA是世界上最初使用外包實驗項目的公司，哈佛大學的business insider詳細講述了DARPA外包其實驗項目不同的內(nèi)容給多達100個私人實驗室，并且通過這些實驗項目的數(shù)據(jù)來決定哪些項目需要終止。此模型在后來被Google ATAP所使用，并創(chuàng)造了google的高速原型設(shè)計模式。
DARPA聲稱對所有會造成國家安全問題的技術(shù)都極為感興趣。事實上也確實是如此，無論是人工智能（AI），宇宙探索，還是生物科學，亦或是網(wǎng)絡(luò)安全這里都會被進行大量的研究和實踐。
DARPA的過去成就眾多， 比如發(fā)明了軍事上革命技術(shù)的_自動目標識別系統(tǒng)（Automatic Target Recognition）_，搭載無人駕駛技術(shù)的_波音X-45_，以及改變了個人電腦研究進程和AI技術(shù)的_Project MAC_。這些這些都讓DARPA和其他私人公司或者私人實驗室拉開了極大距離。
DARPA實時關(guān)注著私人實驗室和私人公司的力量。隨著Google等擁有革命級技術(shù)的公司以及無人車技術(shù)的興起，DARPA在2004年舉行了第一屆的DARPA Grand Challenge。有很多人說正是這場大賽讓世界所有名校的研究室的目光聚向了無人車技術(shù)，并且促進了市場級無人車的誕生。
說到這，就再說下DARPA的可怕，由于DARPA從1958年就貫徹了他們只招天才的模式，他們個個都曾經(jīng)制造出別人無法領(lǐng)略的科技。而其中之一，也就是前DARPA總裁Dr. Regina Dugan現(xiàn)在是Google ATAP的主管。在她的手底下掌握著眾多項目，Project Tango， 世界上最被期待的AR識別技術(shù)；Spotlight Stories， 第一個使用360度視頻和音頻技術(shù)的短片動畫；Project Ara，第一個模塊化手機。 是的，DARPA不管在研究還是私企都不僅僅只是影響著世界頂端的科技技術(shù)，他們還確實的在引領(lǐng)每個新的商用技術(shù)的潮流。
正是由于DARPA對世界的影響以及它本身的政府性質(zhì)，導致了他們的研究資料和研究成果通常不會公開。不僅如此，他們還會要求其他研究機構(gòu)和學校對他們公開研究成果，這也使得DARPA擁有更加先進成熟的研究成果。
DARPA以往研究的技術(shù)總結(jié)起來主要是深入(Deep)，全球化（Globalization）以及會改變世界的進程（World-changing）。他們只對能改變世界的技術(shù)感興趣，并以保護國家安全為名明目張膽的研究他們。我們來看看其中幾個成功的技術(shù)：
1）ARPANET network
互聯(lián)網(wǎng)（Internet）的前身。通過1967年的學術(shù)研究而制造出來，由DARPA的前身Advanced Research Projects Agency （ARPA） 在1969年制造，雖然在當時僅有4臺電腦相連接，但這確確實實就是第一代的互聯(lián)網(wǎng)。最初APPANET的目的是為了讓研究數(shù)據(jù)更好的在電腦間傳播，而他的商業(yè)化卻變成了現(xiàn)在信息化時代的起點。這是DARPA歷史上最有名的一個技術(shù)革命之一。
1980年，ARPANET的技術(shù)被美國軍方所應(yīng)用，這使得NSFNet得以誕生，直到1995年，NSFNet正式從軍方退役，其技術(shù)正式被一些大的商用公司所應(yīng)用，這包括了著名的AOL。
2）全球?qū)Ш较到y(tǒng)（GPS）和導航衛(wèi)星
1960年，為了幫助軍事戰(zhàn)艦的戰(zhàn)略通訊更加容易，DARPA制造了TRANSIT衛(wèi)星系統(tǒng)，這使得在軍事戰(zhàn)艦的精確位置可以被縮短到200米以內(nèi)。這些軍事系統(tǒng)在1988年被淘汰，而換上了現(xiàn)代的NAVSTAR GPS 衛(wèi)星。
3）語音識別（Speech Translation）
在伊拉克戰(zhàn)爭第一次被使用。世界上最有名非商業(yè)化語音識別技術(shù)系統(tǒng)。盡管他的實際翻譯能力是50%左右，但由于極強的穩(wěn)定性而被軍方所喜愛。
4）隱形飛機（Stealth Planes）
可能是DARPA最著名并且最瘋狂的成功項目。在1970年代的Have Blue為世界著名的F-117 “夜鷹”戰(zhàn)斗攻擊機打下了堅實的基礎(chǔ)，也為美國空軍制霸帶來了可能性。
5）砷化鎵 （Galium Arsenide）
被稱為半導體貴族的芯片材料。作為現(xiàn)代通訊芯片的主要材料，砷化鎵1964年借著電腦研究熱潮進入試用階段的，并在遠超過硅的電子特性中代替硅成為了第二代半導體。可以毫不夸張的說，現(xiàn)代衛(wèi)星通訊技術(shù)的發(fā)達有很大原因是因為砷化鎵技術(shù)研究的成功。
在本篇我們簡單介紹了下DARPA的歷史和他們的技術(shù)。簡而言之，他們的技術(shù)每一個都擁有可以讓美國擁有開掛能力的實用性，和能讓世界進程改變的研究深度。因此，DARPA的每個項目都擁有其獨特的歷史意義。比如ARPANET的商用版，互聯(lián)網(wǎng)（Internet）開啟了整個的互聯(lián)網(wǎng)時代以及接下來的物聯(lián)網(wǎng)時代，GPS技術(shù)將所有事物有機的結(jié)合在一起，將所有與物流和社交概念的技術(shù)得以實現(xiàn)。而這同時也催生了O2O，社區(qū)+這樣的新型概念。并且將智能城市，智能汽車在30年前聽起來都天方夜譚的概念變得可行起來。這也就是說每樣現(xiàn)在我們擁有的技術(shù)核心到本質(zhì)都能和DARPA的一項技術(shù)對接起來。
接下來，我將在即將發(fā)布的本文下篇向大家詳細介紹Darpa將要正式Launch的TNT項目：【TNT:引發(fā)人類進化的前奏】。在這篇文章里，我將為大家從技術(shù)層面為大家詳解這次Darpa的TNT項目。歡迎大家在機器之心公眾號進行留言，告訴我你希望了解的相關(guān)技術(shù)和問題。我將在下篇里為你解答。
本文由機器之心原創(chuàng)
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