不管你是不是一個(gè)單機(jī)游戲玩家,最近都可能被賽博朋克2077里的各種設(shè)定刷了屏,包括但不限于能滿足“扶他”癖好的捏人系統(tǒng),科幻味十足的義體系統(tǒng)。
當(dāng)然,夜之城喧囂的街道上不僅有滿嘴臟話的混混,也有站在街角吆喝“我這有最牛逼、最勁爆、絕對(duì)亮瞎你眼的好貨”的超夢(mèng)販子。
所謂超夢(mèng)是賽博朋克2077世界中一種虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng),利用植入在人體內(nèi)的設(shè)備記錄一段包含影像、聲音、感覺、空間信息等在內(nèi)的片段,經(jīng)過(guò)剪輯加工制作成可體驗(yàn)的內(nèi)容。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)超夢(mèng)是一種直接介入人腦的虛擬現(xiàn)實(shí),畫面在腦中形成,而非當(dāng)下VR那樣仍需要依賴顯示設(shè)備,可以想象這樣的技術(shù)真的出現(xiàn)后,會(huì)有多讓人“精疲力盡”。
壞消息是,我們今天只能在電子游戲里體驗(yàn)被電腦主機(jī)(配置太低跑不動(dòng))劣化的超夢(mèng);好消息是,通過(guò)植入體作用于大腦皮層實(shí)現(xiàn)虛擬視覺的技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)了。
在賽博朋克2077正式發(fā)售前,荷蘭神經(jīng)科學(xué)研究所的論文介紹了他們通過(guò)腦部植入電極讓猴子看到了不存在的事物,這項(xiàng)技術(shù)被認(rèn)為能幫助盲人實(shí)現(xiàn)人工視覺,當(dāng)然實(shí)現(xiàn)超夢(mèng)也不是不可想象的。
研究人員使用高清神經(jīng)假體來(lái)觸發(fā)猴子腦中可辨認(rèn)形狀甚至是結(jié)合了運(yùn)動(dòng)的視覺感知,這種通過(guò)植入物刺激視覺皮層所看到的光被稱為幻視圓點(diǎn),當(dāng)它們以特定的模式出現(xiàn)就可以模擬出真實(shí)的視覺。
論文作者指出:長(zhǎng)期以來(lái),電刺激視覺皮層一直被認(rèn)為是一種恢復(fù)盲人視力的方法,可以避免嚴(yán)重的視網(wǎng)膜變性或?qū)ρ劬鸵暽窠?jīng)的損害。
的確,這個(gè)想法很早就出現(xiàn)了,可以追溯到1970年代,科學(xué)家們進(jìn)行了很多刺激大腦的嘗試,其中就包括產(chǎn)生人造圖像的嘗試。
此前的很多方案一次只能夠產(chǎn)生少量數(shù)據(jù),即只能形成像素,這極大地限制了它們的實(shí)際應(yīng)用?,F(xiàn)在借助更先進(jìn)的植入技術(shù)、新材料以及微電子技術(shù),科學(xué)家得以制作出具有1024個(gè)電極的大腦植入體,比以前的植入體更穩(wěn)定更耐用。
每個(gè)芯片包含64個(gè)電極,共計(jì)1024個(gè)電極
電極通過(guò)微小的電脈沖刺激視覺皮層來(lái)工作,這會(huì)形成一種幻視(由于眼球受壓或直接刺激視覺系統(tǒng),而非光刺激產(chǎn)生的光斑),這些光斑呈現(xiàn)出一定的規(guī)律就可以形成視覺。
在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,研究人員已經(jīng)讓兩只雄性恒河猴產(chǎn)生了可辨認(rèn)的幻視視覺。
來(lái)自荷蘭神經(jīng)研究所的彼得·羅爾夫瑟瑪進(jìn)一步解釋到,具有1024個(gè)通道的神經(jīng)植入體能夠?qū)崿F(xiàn)一些有意義的人工視覺,多個(gè)光斑同時(shí)出現(xiàn)可以組合成圖形,以前的研究中植入電極數(shù)量都沒(méi)有超過(guò)200個(gè),因此目前能夠達(dá)到的人造像素?cái)?shù)量是前所未有的。
至于具體的實(shí)驗(yàn),羅爾夫瑟瑪解釋道,這種人工視覺類似于燈泡組成的矩陣板,當(dāng)一個(gè)燈泡亮起時(shí),觀看者只能看到一束光,這就類似單個(gè)的幻視光斑。
但是我們可以通過(guò)同時(shí)點(diǎn)亮多個(gè)燈泡來(lái)傳達(dá)有意義的信息,比如圖形或字母,這就是多個(gè)幻視光斑能夠產(chǎn)生人工視覺的簡(jiǎn)單原理。
A.用光斑生成字母A的步驟B.字母A與字母S的光斑形象
在實(shí)驗(yàn)的第一階段,羅爾夫瑟瑪和他的同事訓(xùn)練了兩只恒河猴,讓它們學(xué)會(huì)追蹤和識(shí)別一些簡(jiǎn)單的點(diǎn)陣組成的圖形或字母,因?yàn)樗鼈兊囊曈X是正常的,所以訓(xùn)練過(guò)程比較順利。
之后,就要給這倆猴子的大腦植入電極,再觀察其反應(yīng),比如眼球轉(zhuǎn)動(dòng)可以對(duì)應(yīng)幻視光斑的位置。接下來(lái)會(huì)進(jìn)行更復(fù)雜的測(cè)試任務(wù),例如通過(guò)植入體電刺激線性序列來(lái)實(shí)現(xiàn)光斑的運(yùn)動(dòng),也可以反映在猴子眼球的運(yùn)動(dòng)上。
在這些實(shí)驗(yàn)中,也出現(xiàn)了令研究人員難以置信的結(jié)果,兩只猴子除了完成簡(jiǎn)單的視覺任務(wù)外,甚至還能辨認(rèn)字母,盡管這些字母只是由8至15個(gè)電極產(chǎn)生的低分辨率圖像。
對(duì)此,羅爾夫瑟瑪表示:在植入電極之前,我們對(duì)兩只猴子進(jìn)行了廣泛的培訓(xùn),以完成后續(xù)我們給它們制定的眼睛視覺任務(wù),但是當(dāng)植入電極后,我們很高興看到它們立即意識(shí)到人工視覺的變化,并且很快就適應(yīng)了。
植入電極如何為人類提供人工視覺
總體而言,兩只猴子能夠識(shí)別人工創(chuàng)造的形狀、線條、運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)和字母,這是一次頗有前景的人工視覺研究演示。最終,當(dāng)植入電極繞過(guò)眼睛的視覺處理,直接作用于大腦的視覺皮層時(shí),可以使用類似的技術(shù)來(lái)治療患有嚴(yán)重眼部殘障或視神經(jīng)退行性疾病的人。
當(dāng)然,目前這種技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)階段,存在一些局限性,最主要的問(wèn)題在于植入電極的壽命不長(zhǎng),會(huì)在幾年后降解并失去功能,羅爾夫瑟瑪表示他的團(tuán)隊(duì)正在積極研究其他電極材料,希望未來(lái)能延長(zhǎng)植入體的壽命。
另外需要強(qiáng)調(diào)的是,實(shí)驗(yàn)遵循《美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生研究院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的護(hù)理和使用指南》,團(tuán)隊(duì)確保實(shí)驗(yàn)用的猴子生活在較好的環(huán)境中,一旦出現(xiàn)健康問(wèn)題,它們也不會(huì)配合實(shí)驗(yàn)任務(wù)。
實(shí)際上,這類能夠觸發(fā)產(chǎn)生人工視覺的電極已經(jīng)應(yīng)用在人體中,2014年的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中,研究人員用類似的方式實(shí)現(xiàn)了人腦與人腦之間的信息交流。
用幻視光斑傳達(dá)街景的一種可能方式
此外,這項(xiàng)研究的合作者也已經(jīng)在盲人中測(cè)試了相同類型的電極,只不過(guò)與本文介紹的實(shí)驗(yàn)相比,電極數(shù)量要少得多。
人工視覺未來(lái)的應(yīng)用非常令人期待,不僅僅能夠幫助視障人士識(shí)別環(huán)境中的物體,識(shí)別出書中的文字,甚至可以通過(guò)AI將街景轉(zhuǎn)化為人工視覺效果。
基本上,這種方案可以傳遞任何由閃爍像素表示的內(nèi)容,科學(xué)家已經(jīng)為技術(shù)打下了地基,至于內(nèi)容和效果還需要相關(guān)的專業(yè)人士來(lái)優(yōu)化。
就像今天我們通過(guò)由像素組成的屏幕來(lái)接收?qǐng)D像信息一樣,幾十年前我們已無(wú)法想象今天4K超高清的畫面有令人震撼,今天我們也不必覺得賽博朋克2077中超勁爆的超夢(mèng)系統(tǒng)過(guò)于遙遠(yuǎn),至少視覺層面上還是可以期待一下的。
原文標(biāo)題:《賽博朋克2077》里讓人魂?duì)繅?mèng)繞的“超夢(mèng)”,可能真的快要實(shí)現(xiàn)了
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