St. Threath: 人類體感的延伸

之前寫過一篇文章，裡面寫到，人類的右腦可以藉由受到有規則資訊的刺激，
去學習出一套專家系統，之後便可以不加思索的運用這套專家系統，
完成用言語無法傳授、無法靠理論學習的特殊技能。
人腦的模式學習能力其實非常強，只要輸入大腦的訊號有一定的規則，
我們就有機會能夠自動學會、並辨認出其背後的涵義。
而如果我們能善用大腦這種與外界互動的歸納學習能力，便有機會
將自己的意識、身體空間感往外界延伸，並且獲得非與生俱來的能力，
得到體感的延伸。

當我們開車或是騎車久了，有時候會有一種車子似乎是身體一部分的感覺，
車子的行動似乎跟手腳連在一起，對車子的空間感也非常熟悉，
能夠精準抓出車體前後左右和其他物體的距離，這就是體感延伸的一個例子。

體感延伸除了像開車這種簡單的空間感連結，還包括其他感官的延伸擴充。
大家都知道蝙蝠可以透過自己發出超聲波的反射，來知道物體的遠近和大小，
快速遨遊飛翔在完全漆黑的洞穴之中。

人可能可以獲得這樣的能力嗎? 假如照人腦學習的理論來說，
這種蝙蝠的特殊功能，應該是可以透過注意聽取周遭的聲音，便能慢慢習得，
也就是說，盲眼人應該可以自然而然的用耳朵代替眼睛，用耳朵"看到"周圍的一切。
但這個狀況並沒有發生在大部分的盲人身上，為什麼?

其實原因很單純，大部分的盲人他們聽到的聲音，並不是由自己發出的(不像蝙蝠)。
這些聲源位置不固定、大小不固定、頻率不固定--因此它們反射給使用者的聲音，
當然也是不固定、沒有規則可言的(在未知聲源遠近和大小的情況下)。
想像我們一出生的時候，便處在一個全黑的世界中，這個世界有時候會有光明出現，
有時候我們左手邊會有橘色燈光照射一兩秒，有時右上藍色燈光閃兩下，
在這種情況下，其實我們很難去連結視覺和這整個世界的環境。

但假如給我們一個光源穩定的手電筒呢? 我們將這支手電筒放在我們的頭上，
像是探照燈一樣，照向我們要看的地方，如此一來我們就有一個恆定的訊號發射台，
我們也就能夠獲得真正"有規則"的資訊，進而讓我們的大腦學習這世界的樣貌。

所以，其實盲人要能夠"看"到，只需要他們能夠接收到一種有規則的資訊，
這種有規則的資訊若能夠將周圍環境的空間訊息表達出來，他們便能慢慢學會。
(假如對數學物理有一些研究的話，很像是對n維向量做不同空間的Mapping，
只要資訊沒有遺失，或遺失的很少，那轉換後的向量便可以組合出原本的圖形。
類似任何波形都可以用傅立葉轉換後的向量來表示一樣。)

要產生這種有規則的資訊目前我知道有兩種做法，一種是讓人類像海豚一樣，
利用舌頭不斷地打出Da Da Da的聲音(像是頭上的手電筒一般)，
並藉由這個訊號的反射去學習周圍環境的一切。
像是下面影片中的Ben Underwood一樣。

Ben是個盲人，由於他的眼眶中沒有眼睛，因此他需要帶義眼才能看起來像個正常人，
但他藉由用舌頭打出聲音，反射周圍的景色，進而掌握周圍環境的一切，
若看上面的影片，你很難相信他看不見，他能夠溜直排輪(0:47)、騎腳踏車

精準辨認筆筒大小物體的高度、基礎形狀(8:20)，一切只靠聽取簡單的打舌反射聲。

而另外一個獲得外界資訊的方法，就是使用攝影機來代替人眼觀察周圍環境，
並將它轉成人類可接收到的電子訊號。

有個叫BrainPort的裝置 (簡單的中文介紹)，它將攝影機錄到的影像，
經過特別的處理轉成電子訊號，送到一個有600個電極的小板子上，
使用者只要將小板子含在舌頭上，利用舌頭上濃密的神經接收這些訊號，
便可以產生"既視感"(好像看到了什麼東西。)
盲人(以及正常人)只要經過2到10小時的訓練，便可透過這個裝置"看到"周圍的環境，
辨別各物體的形狀。

上面是盲人實際使用BrainPort的影片，可以從大約0:26之後開始看，
片中的盲人透過這個裝置可以辨認字卡上的文字、辨認桌上杯子的位置、
辨認出移動中物體的位置、和女兒玩圈圈叉叉。

從上面感官延伸的例子中可以看出，人腦可以透過鍛鍊，從輸入資訊擷取規律，
轉化成自己能理解的東西，進而做到感官延伸。於是經過鍛鍊後，
盲眼的人可以透過聽覺、觸覺，看到周圍的一切。

有趣的是，其實人腦也能解讀自己運作的規則，進而操縱自己。
只要外界有足夠的的資訊可以讓大腦了解自己運作的狀況，
大腦就能控制自己，讓自己觀察到的狀況再度發生。

假設有一個燈泡，在我們有得意的感覺時就會亮紅色，深度恐懼的時候就會亮藍色。
一開始我們不知道這個規則，但後來我們誤打誤撞的讓紅色和藍色燈各亮了幾次，
接著我們就可以有意識的控制大腦，去嘗試讓藍色和紅色的燈再度亮起，
一旦我們抓到了訣竅，我們就可以自由地控制紅藍燈的開關
--同時我們也等同於自由的控制了自己的大腦。

舉些在現實生活中實現的例子好了:
假如我們在人腦中植入電極，讀取人腦產生的訊號(微小的電流)，
利用這些電流去操縱一些東西，例如電腦中的滑鼠，
那麼我們可以觀察滑鼠的移動，去歸納出什麼樣的想法(或感覺)，
可以讓滑鼠移到什麼地方去，進而去利用這樣的想法和感覺去移動滑鼠。
(用電子學的說法叫做Feedback學習)

隨著科技的進步，我們可以不用侵入腦部，只要將電極放在頭的外部，
像是在頭上戴上一個簡單的爪狀頭盔，便可以讀取腦部的電流活動，
進而達到操縱外界裝置的效果。(這個裝置稱為Emotiv)

這個裝置能夠讓使用者用想法控制一些簡單的裝置，例如讓電腦中的圖形消失、旋轉，
玩Angry Bird、用電腦玩慢速乒乓球等等...

除了觀察外在物品外，假如我們直接觀察腦部的活動，也能學會如何控制大腦。
一場TED演講中提到，利用核磁共振我們可以即時的看到我們大腦中的活動，
如此一來我們就能透過觀察螢幕顯示的資訊，去學習自由激活(activate)、
或是抑制(deactivate)大腦神經的活動。
在應用上，人們可以學習抑制大腦的疼痛迴路，減少疼痛的產生。

總結來說，透過接收有規則的資訊訓練大腦，我們有機會可以做到:

1. 發展出本來不存在的感官: 我們可以利用轉化過的電子訊號或音波聽到、
感覺到周圍的空間分布，代替或延伸我們的視覺。
2. 藉由觀察自己的大腦變化，來達到控制自己的情緒、感覺、生理反應，
即使一開始我們不知道怎麼操作，但我們可以學會。
3. 用自己的大腦訊號控制外在的物體，就像是使用念力一般。

這篇文中的2.2~2.6節提到非常類似的想法。
有一部分聽起來有點超現實，但其實這些都已經在現實中被初步實現。

順道一提，現在有一種義肢叫做 iLimb，它可以直接套在截肢人的斷臂處，
而使用者可以透過頭腦去發出訊號(不是肌肉牽動機關)，讓義肢做出不同的動作，
義肢可以做到發紙牌、撥香蕉皮、握手、提公事包等細膩、力量大小差距極大的動作，
這也是感官延伸的一個例子。

我認為，其實現在這種人類感官延伸的技術，只要在人腦和外界訊號的溝通上，
能夠做到更即時、資訊量更多、更少雜訊，那麼我們就可以更清楚的感知外界，
(盲眼的人能夠看得更清楚)，而人腦對外界也能做出更精確的操作，
不再是只能做出用滑鼠兩三秒就能做到的簡單動作，而是更複雜，
更無法言喻的複雜操作，像是玩射擊遊戲、即時戰略，編輯文件等等。

現在大腦和外界兩邊資訊的溝通，假如要用網際網路來做比喻的話，
資訊傳遞的能力大概只像電話撥接的速度跟品質，我想，
只要我們能夠進步到光纖等級的溝通品質，未來的世界可能就有機會像
攻殼機動隊裡所描述的一樣，人和電腦的連結和操作越來越緊密，
電腦可以成為人的義體，而什麼是人、靈魂、思想，
則會成為一個新的哲學問題。

附錄:
攻殼機動隊是一部日本動畫，描述在未來人們可以讓人腦和電腦溝通，
因此人的身上可以配戴或替換部份的肢體為"義體"(機械電子裝置)，
而動畫主角是一名"全身義體化"(只剩腦部是肉身)的女性特勤人員。
個人認為是一部有點現代史詩感、發人深省的日本動畫。

2012.9.18更新

美國研究出戴在手上的感知手套，也就是利用手套上的電子感應器，去感知觸摸表面的電子性質以及其他特性。於是醫生可以藉由直接觸摸患者組織，即能知道這個組織是否病變。