脑机融合技术的哲学审思( 三 )

(二)根据信息传输的方向，一般又将脑机融合分为三类：脑到机、机到脑、脑到脑融合：
1.“脑-机”融合是指信息由大脑向计算机等外部设备传输信息，以达到驱动、控制外部设备效果的融合方式。该方式是在传统神经科学研究手段的基础上发展起来的，研究者们最初是为了观测、分析神经元活动而将生物大脑的模拟信号转换为被分析的数字信号，再存储到计算机信息系统中；后来把这种技术用于脑机接口的研究中。首先通过电、光、氧等脑信号检测技术采集大脑神经元的变化活动信号；再对神经信号进行识别、分类处理，进而解析该信号变化的行为意图，分析其情绪变化、心智状态等；最后再运用计算机等设备将解析出的生物端思维信号转换为可以驱动外部设备的命令信号，从而实现生物端对外部设备的直接控制和施加影响。 (如图1) 。

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图1脑到机融合
2.“机-脑”融合是指由计算机等外部设备向大脑传输命令信号，以刺激生物端产生某种特定感受和行为的融合方式。该技术通过计算机对信息进行精细编码，再将编码过的信号转化成光、电、磁等刺激形式，作用于生物的大脑或者神经系统的某些特定部位，使得生物端产生某些特定的感应或者做出某种行为动作。大脑等生物端反过来也能通过接受机器端产生的刺激来解析其“意图” ，进而做出相应的反应。目前，其实际应用于临床辅助唤醒重症昏迷患者和制造动物机器人(如图2) 。
图2机到脑融合
3.“脑-脑”融合，即是将信息由生物大脑[ ， 1]向另一生物大脑[ ， 2]传输以实现不同生物体之间交互的融合方式。首先通过电、光、氧等脑信号检测系统探测出生物大脑[ ， 1]的神经信号，并对这些神经信号实时编码，然后通过计算机将编码信号传输给另一生物大脑[ ， 2] ，从而与生物大脑[ ， 2]进行交互作用。这种交互作用实时性较强，为多主体生物端的信息交流提供了可能(如图3) 。事实上，脑到脑融合仍是以计算机为中介，技术支撑上是“脑-机”与“机-脑”的综合，外在表现为“脑-机-脑”的互联。

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图3脑到脑融合
借助脑机接口的多种技术实体支撑，脑机融合能够形成一个更为广泛的混合智能系统(如图4)：该系统包含生物端和机器端，生物端分为记忆与意图层、决策层、感知与行为层，机器端分为目标和知识库层、任务规划层以及感知与执行层。生物端或机器端内部可形成同构交互，彼此间亦可形成异构交互[7]645-647 。在生物端，可通过对其记忆和意图施加干预或影响，最大限度地调动生物智能，使之主动完成任务。机器端通过对生物行为和神经信号的“阅读”、感知及对外部环境的判断，在任务规划层运用机器学习等方法与生物端进行协调配合，生物端为了避免惩戒或者得到奖赏、获取得利益也会主动与机器端协同合作。在感知和执行能力方面，生物端和机器端各有优劣，而通过脑机融合构建起来的混合智能系统则可以综合彼此的优势，弥补对方的劣势，形成优势互补。综上所述，脑机融合技术综合了脑-机、机-脑、脑-脑等三种融合技术。在未来的脑机系统中，不同生物体之间即可实现更加迅捷、深入的信息交互，生物端与机器端亦需互相适应、相互学习、协同合作，从而将生物端的敏锐感知、有效执行的能力与机器端的高速计算、巨量存储、快速处理的能力有机结合，实现人-机-物的共生系统[8-9] 。