Mary Lou Jepsen 談未來設備能讀取大腦影像嗎?

Mary Lou Jepsen: Could future devices read images from our brains?

身為頂尖數位顯示專家,Mary Lou Jepsen研究如何將我們最具創意的想法顯示在螢幕上。身為經歷大腦手術的病人,驅使她瞭解更多關於發明、創意、思維的神經活動。在這場激勵人心的演講中,她結合這兩種熱情,闡述兩項頂尖的大腦研究,或許能提供瞭解人類如何思考及思考什麽的新科技。

講者介紹

Mary Lou Jepsen

Mary Lou Jepsen發現使數位螢幕融入日常生活的驚人方法。

Mary Lou Jepsen是Google X顯示部門領導者。在此之前,她創立或共同創立了四家不同的新創公司,並擔任技術總監或執行長。2005年,她與Nicholas Negroponte共同創立「每童一電腦」(OLPC)機構,為世上最貧困的兒童開發價格低廉的電腦。身為技術總監的她,發明、建構並提供大量科技巨頭認為不可能做出的機器。之後Jepsen博士於2008年創立Pixel Qi公司,試圖將衰敗的顯示元件產業轉型為創新引擎。她曾擔任麻省理工學院教授、英特爾顯示部門技術總監,亦為走遍全球的高科技媒體藝

譯者介紹

翻譯人員洪曉慧

繁體編輯朱學恒、洪曉慧

簡體編輯朱學恒、洪曉慧

檔案後製處理洪曉慧、謝旻均


Mary Lou Jepsen 談未來設備能讀取大腦影像嗎?

  • 18年前我動了腦部手術,從那時起,大腦科學成了我個人熱衷之事。其實我是工程師。先提一下,我最近加入Google Moonshot團隊,任職於Google X實驗室顯示部門。我今天談論的大腦科學是加入Google之前的研究,與Google的研究無關。

    因此這麼說吧,經歷大腦手術彷彿是個污名。你是否依舊聰明?如果不是,你能再讓自己變聰明嗎?

    神經外科手術後,我大腦的一部份被切除,我必須面對這個問題。那並非灰質,而是黏稠狀的死點,生產關鍵荷爾蒙及神經傳導物質的部分。手術一結束,我必須決定十幾種強效化學藥品的每日服用量,因為如果我不服用藥物,將在幾小時後死去。十八年來每一天-日復一日,我必須決定各種化學藥品的搭配組合,並試著服用,以維持生命。我曾經幾次面臨死亡。

    但幸運的是,我具有實驗精神,因此我決定藉由實驗找出最佳劑量。因為並沒有任何關於這些細節的明確指南,我開始嘗試不同組合,震驚於些微的劑量變化如何戲劇性地改變自我認知:我對自己的認知、我的想法、對待別人的行為。一個相當戲劇性的例子是:幾個月當中,我確實嘗試了適用於20出頭男性的藥物及劑量,我對自己想法的改變感到震驚。(笑聲)我總是怒火中燒,我經常想到性,我認為自己是世上最聰明的人。(笑聲)當然,這些年來我遇過像這樣的傢伙,或程度沒那麼嚴重的版本,我的情況有點極端。但對我而言,令我震驚的是,我並非妄自尊大,我確實試著-帶著些許不安-解決我面臨的問題,只是結果不盡人意。

    因此我無法搞定這件事。我改變了劑量,但我認為那段經歷使我對男性及他們可能的經歷有了新的評價。從那時起,我與他們相處得和睦多了。

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  • 我想嘗試的是,藉由調節這些荷爾蒙及神經傳導物質等等,試著在生病及手術後恢復原本的智力,以及充滿創意的想法和思緒。我多半以圖像進行思考,因此這對我來說是一項重要指標:如何獲得迅速建構創意原型的心智圖像,也就是我的構想;嘗試不同的新想法、推演不同情境。這種思考方式並不新鮮,休姆、笛卡兒及霍布斯等哲學家以相同方式思考,他們認為心智圖像與構想事實上是相同的東西。目前有許多對此的爭論,及許多對心智如何運作的爭論,但對我而言這十分簡單:對大多數人而言,心智圖像是創新及創意想法的中心。

    因此幾年後,我調整好自己,獲得許多相當生動、複雜的美妙心智圖像,及支持這個觀點的分析。因此我現在正在研究,如何使大腦中的心智圖像更迅速地顯示在電腦螢幕上?你是否能想像,電影導演能單憑想像操縱眼前的場景?或音樂家能直接呈現腦海裡的音樂?其中存在不可思議的可能性,提供創意人士以光速分享構思的方法。事實上,有待突破的瓶頸是:想實現這個目標,只需提高腦部掃描系統的解析度。

    因此我藉由分享兩個頂尖神經學小組最近所做的兩項實驗,展示一下為何我認為我們已十分接近目標。兩個小組都採用fMRI技術-功能性磁振造影-掃描大腦影像。這是哈佛Giorgio Ganis和他的同事所做的大腦掃描影像,左欄顯示某人觀看一張圖片時的大腦掃描圖,中欄顯示同一個人想像同一張圖片時的大腦掃描圖,右欄是左欄減去中欄的結果,顯示幾乎沒有差別。這是許多不同測試者觀看大量不同圖片重複實驗的結果,結果相當一致:觀看及想像同一張圖片的結果幾乎毫無差異。

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  • 接下來讓我分享另一個實驗,來自柏克萊Jack Gallant實驗室。他們能將腦電波解碼成可辨識的視覺影像,因此我為大家解說一下。在這個實驗中,每個人觀看數百小時YouTube影片,同時掃描他們的大腦,建立大腦對影片反應的龐大資料庫,然後播放包含新圖像、新人物、新動物的新電影,記錄新一組掃描結果。電腦僅藉由大腦掃描影像資料庫對新的大腦掃描影像進行解碼,顯示它認為測試者所見的影像。右邊是電腦的猜測,左邊是我們提供的影片片段。這相當驚人,我們已十分接近目標,只需提高解析度。現在請記住:當你觀看一張圖片,相對於你想像相同圖片時,將產生相同的大腦掃描圖。

    因此這是大腦掃描系統目前所能使用的最高解析度。近幾年來,它們的解析度以千倍速率增長。接下來我們需要使解析度再提高一千倍,以獲得更精細的圖像。我們該如何進行?有許多技術可達成目標,其中之一是打開你的頭蓋骨,放入電極;我不支持這種方法。目前有許多新成像技術正在發展,有些來自我的想法。但鑒於MRI目前的進展,首先我們必須提出的問題是,這項技術已走到盡頭了嗎?根據傳統認知,僅能藉由較大磁體才能獲得較高解析度。但目前較大的磁體僅能提供逐步增長的解析度,並非我們所需的千倍增長。我提出一個想法:並非採用較大磁體,而是優化磁體。奈米科技中有些突破性的新技術,當應用於磁體結構中,將創造全新類別的磁體。藉由這些磁體,我們可建立相當精細的大腦磁場圖像。藉由這些技術,我們確實能建立如全像攝影般的干涉結構,精確控制多種圖像,如這裡所顯示的移動效果。藉由稍微不同的排列,我們可建立更複雜的結構,就像描繪呼吸運動記錄圖。

    為何這十分重要?這些年來,MRI領域眾多研究成果使我們能製造相當巨大的磁體,對嗎?然而,近期解析度上的進展,事實上來自MRI系統中調頻訊號頻率傳送與接收的巧妙編碼及解碼方法。同樣地,並非採用均勻磁場,而是將結構磁性圖像加入調頻訊號頻率。因此藉由結合磁性圖像及調頻訊號頻率圖像,可大幅增加我們在單一掃描中所擷取的訊號。最重要的是,我們可結合對大腦結構及記憶不斷增長的知識,建立我們所需的千倍增長。藉由fMRI,我們不僅能測量血氧含量,還能測量我提過的荷爾蒙及神經傳導物質,甚至直接的神經活動,即夢境。

    我們將能使想法直接輸入數位媒體。你能想像不使用語言、直接藉由人類思想進行交流嗎?我們還能做什麼?我們將如何學習面對未篩選的人類想法中真實的涵義?你認為網路是大問題,這些是極大的問題,這或許終將成為傳遞想法及交流技能的工具。事實上,同樣的工具或許能用於治療阿茲海默症及類似疾病。

    除了打開這扇門,我們別無選擇。無論如何,總有一天-這會發生在5年或15年後?很難想像需要花更多時間,我們必須學習如何共同邁出這一步。

    謝謝。

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