Miguel Nicolelis：用思考控制機器人的猴子－萬分不假
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0:00 - 0:03我和同事們所做的神經科學研究
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0:03 - 0:05幾乎就像天氣預報員的工作
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0:05 - 0:09我們總是追逐風暴
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0:09 - 0:14我們希望目睹及測量風暴－
我指的是腦風暴，所謂的腦力激盪 -
0:14 - 0:17我們平日總是談論腦風暴
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0:17 - 0:20但幾乎不曾實際目睹或聽聞
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0:20 - 0:22所以我總喜歡
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0:22 - 0:25以其中一個實例作為演講的開場白
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0:25 - 0:28事實上，我們首次記錄超過一個神經元－
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0:28 - 0:30同時記錄一百個腦細胞
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0:30 - 0:33我們可以測量
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0:33 - 0:35同一隻動物的一百個腦細胞電波
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0:35 - 0:37這是我們首次紀錄的圖像
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0:37 - 0:39前10秒的圖像紀錄
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0:39 - 0:43因此我們有了一些想法
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0:43 - 0:46我們可以將它呈現在眼前
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0:46 - 0:47我總是告訴學生
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0:47 - 0:51我們也可將神經科學家視為某種天文學家
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0:51 - 0:52因為我們處理的系統
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0:52 - 0:55以細胞數量來說，是唯一能媲美
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0:55 - 0:58宇宙中星系數量的系統
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0:58 - 1:01其中存在超過十億個神經元
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1:01 - 1:0410年前，我們僅記錄到其中100個
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1:04 - 1:06現在我們可記錄到1000個
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1:06 - 1:11我們希望瞭解關於人類特質的基本面
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1:11 - 1:13因為，如果你還不知道
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1:13 - 1:18我們定義的一切人類特質均來自於這些風暴
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1:18 - 1:23來自這些在大腦中四處穿梭的風暴
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1:23 - 1:27它定義了我們的記憶、我們的信念
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1:27 - 1:30我們的感覺、我們未來的計劃
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1:30 - 1:32我們曾經做過的一切
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1:32 - 1:37每個人曾經做過、正在做或即將做的一切
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1:37 - 1:42需要眾多神經元賣力地產生這種風暴
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1:42 - 1:45腦風暴的聲音，如果你不曾聽過
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1:45 - 1:48類似這樣
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1:48 - 1:51你可以將它放大
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1:51 - 1:58我兒子稱之為「一邊做爆米花
一邊聽頻道未調準的AM電台」 -
1:58 - 1:59這是大腦
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1:59 - 2:03這是當你將電波風暴
以擴音器放大時的情況 -
2:03 - 2:06你聽見的是一百個腦細胞發出的聲音
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2:06 - 2:10你的大腦會發出這樣的聲音－
我的大腦、任何人的大腦皆是 -
2:10 - 2:14身為神經科學家的我們目前想做的
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2:14 - 2:19就是實際聆聽這些交響樂
大腦演奏的交響樂 -
2:19 - 2:23試著擷取它們所攜帶的訊息
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2:23 - 2:26尤其是，大約12年前
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2:26 - 2:29我們創造了一個名為腦機介面的裝置
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2:29 - 2:31這是一張說明其運作方式的流程圖
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2:31 - 2:37其中的想法是，我們使用一些
感應器，聆聽這些風暴、這些電波 -
2:37 - 2:40觀察是否能夠
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2:40 - 2:45在風暴離開腦部
抵達某隻動物的腿或手臂同時 -
2:45 - 2:48大約需要半秒時間－
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2:48 - 2:50觀察是否能讀取這些訊號
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2:50 - 2:54擷取其中嵌入的動作訊息
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2:54 - 2:56將它轉譯成數位指令
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2:56 - 2:58發送到一個人工裝置中
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2:58 - 3:04即時重現大腦自主運動的情況
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3:04 - 3:08觀察是否能測量訊息轉譯程度
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3:08 - 3:11當我們將它與身體實際運動情形比較時
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3:11 - 3:14如果我們確實得到回饋機制
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3:14 - 3:20即此時在大腦控制下
由機器人、機械或計算執行裝置 -
3:20 - 3:22傳回的感覺訊號
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3:22 - 3:23傳回大腦
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3:23 - 3:25觀察大腦如何處理
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3:25 - 3:30來自人工機械裝置的訊息
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3:30 - 3:33這正是我們10年前進行的研究
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3:33 - 3:36我們首先以一隻名為
Aurora的明星猴進行實驗 -
3:36 - 3:38她已成為這個領域的超級巨星之一
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3:38 - 3:40Aurora喜歡玩電子遊戲
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3:40 - 3:42如你們在圖中所見
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3:42 - 3:47她喜歡使用搖桿，就像任何人
任何孩子一樣，玩這個遊戲 -
3:47 - 3:51身為聰慧的靈長類動物
她甚至試著在得到正確答案前做假動作 -
3:51 - 3:56因此，甚至在目標出現之前
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3:56 - 3:58她已試著用搖桿控制的游標劃過螢幕
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3:58 - 4:02Aurora試著尋找目標，無論它在何處
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4:02 - 4:04如果她這麼做
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4:04 - 4:07因為每當她將小游標劃過目標
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4:07 - 4:10就能得到一滴巴西橙汁
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4:10 - 4:13我可以告訴大家，猴子會為你做任何事
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4:13 - 4:16只要你給牠一小滴巴西橙汁
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4:16 - 4:19事實上，任何靈長類動物皆是如此
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4:19 - 4:20想想這一點
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4:20 - 4:24好，當Aurora
玩這個遊戲時，如各位所見 -
4:24 - 4:26每天重複上千次
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4:26 - 4:30獲得97 %正確率和350毫升橙汁
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4:30 - 4:33我們記錄她大腦中產生的腦風暴
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4:33 - 4:35將它傳送到機械臂中
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4:35 - 4:39讓它學習重現Aurora所做的動作
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4:39 - 4:43因為其中的想法是
確實將這個腦機介面開啟 -
4:43 - 4:47讓Aurora僅藉由思考進行這個遊戲
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4:47 - 4:50不需以她的身體為媒介
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4:50 - 4:53她的腦風暴將控制機械臂
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4:53 - 4:56使游標移動，劃過目標
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4:56 - 4:59令我們震驚的是，這正是Aurora所做的
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4:59 - 5:03她不需移動身體即可進行這個遊戲
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5:03 - 5:05因此，現在你所見的每一道游標移動軌跡
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5:05 - 5:08這正是她首次成功的一刻
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5:08 - 5:10這是史上第一次
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5:10 - 5:17靈長類動物體內釋放的大腦意志
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5:17 - 5:21能表現在外，顯露於體外的世界
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5:21 - 5:24僅藉由控制某種人工裝置
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5:24 - 5:29Aurora持續地玩這個遊戲
持續地尋找這個小目標 -
5:29 - 5:32得到她想要且渴望的橙汁
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5:32 - 5:39好，她這麼做的原因是
就在那時，她獲得一條新手臂 -
5:39 - 5:42你在影片中所見的移動機械臂
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5:42 - 5:45拍攝於我展示的第一部影片後30天
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5:45 - 5:47它在Aurora大腦控制下
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5:47 - 5:51將游標移動到目標上
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5:51 - 5:55Aurora現在知道
她可以利用這條機械臂玩遊戲 -
5:55 - 6:00但她並未失去
使用原有手臂、進行她想做的事的能力 -
6:00 - 6:04她可以抓背、可以抓我們當中
任何一人、可以玩其他遊戲 -
6:04 - 6:06總之
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6:06 - 6:10Aurora的大腦已和那個人工裝置融為一體
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6:10 - 6:13將它視為身體的延伸物
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6:13 - 6:16Aurora腦海裡的自我模型
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6:16 - 6:20已獲得延伸，得到另一隻手臂
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6:20 - 6:23好，這是我們10年前的研究
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6:23 - 6:26只是迅速回顧一下10年前的進展
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6:26 - 6:31去年，我們發現
你甚至不需使用機械裝置 -
6:31 - 6:36你可以建構一個數位身體
一個化身，一個猴子化身 -
6:36 - 6:40事實上，你可以讓猴子與它互動
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6:40 - 6:45或在虛擬世界當中訓練它
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6:45 - 6:48以化身呈現第一人稱視角
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6:48 - 6:53利用她大腦的活動
控制化身的手臂或腿部動作 -
6:53 - 6:56基本上，我們所做的是訓練動物
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6:56 - 6:59學習如何控制這些化身
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6:59 - 7:03探索出現在虛擬世界中的物體
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7:03 - 7:05這些物體外觀相同
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7:05 - 7:09但當化身劃這些物體的表面時
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7:09 - 7:16它們將傳送
與物體表面紋理相應的電波訊息 -
7:16 - 7:20直接傳回猴子的大腦
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7:20 - 7:25通知大腦化身所接觸的是什麼
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7:25 - 7:30在短短4週內，大腦學習處理這種新感覺
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7:30 - 7:36獲得全新的感知途徑－就像一種新感官
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7:36 - 7:38現在你真正解放了大腦
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7:38 - 7:43因為你使大腦發送動作指令，移動這個化身
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7:43 - 7:48大腦直接處理來自化身的回饋訊號
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7:48 - 7:50不需以皮膚為媒介
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7:50 - 7:53你所見的圖片是這項任務的設計
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7:53 - 7:57基本上你會看見動物觸摸這三個目標
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7:57 - 8:01牠必須選擇其中之一
因為只有一個帶有獎勵 -
8:01 - 8:03即牠們想得到的橙汁
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8:03 - 8:09牠必須藉由虛擬手臂的觸摸進行選擇
一隻不存在的手臂 -
8:09 - 8:11這正是牠們所做的
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8:11 - 8:14這是大腦完全從
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8:14 - 8:19身體的生理限制解放
進行知覺任務中的動作 -
8:19 - 8:23動物控制化身、觸摸目標
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8:23 - 8:28藉由直接進入大腦的電波訊號感知紋理
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8:28 - 8:32大腦決定何種紋理帶有獎勵
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8:32 - 8:36你在電影中所見的傳說不會出現在猴子身上
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8:36 - 8:39順帶一提，牠們根本看不懂英語
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8:39 - 8:44因此這些文字只是為了
讓你們知道正確目標的位置不斷移動 -
8:44 - 8:48但牠們可藉由觸覺差異找到正確目標
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8:48 - 8:51牠們可藉由按壓進行選擇
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8:51 - 8:54因此，當我們觀察這些動物的大腦
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8:54 - 8:57上方圖表是由125個細胞組成的陣列
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8:57 - 9:02顯示在這個例子中，隨著大腦活動
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9:02 - 9:04大腦中的神經元所產生電波風暴
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9:04 - 9:06當動物使用搖桿時
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9:06 - 9:08這是每位神經生理學家都熟知的圖表
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9:08 - 9:13這個基本陣列顯示
這些細胞對應的所有可能方向 -
9:13 - 9:19下方圖表是當身體停止移動
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9:19 - 9:25動物開始控制機械裝置或數位化身的情形
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9:25 - 9:28如同重啟電腦般迅速地
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9:28 - 9:34大腦的活動開始轉移到這項新工具
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9:34 - 9:39彷彿它也是這隻靈長類動物身體的一部分
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9:39 - 9:44大腦也如同我們測量般
迅速地與其融為一體 -
9:44 - 9:48因此這讓我們瞭解，我們的自我意識
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9:48 - 9:52並非終止於身體最外層的上皮細胞
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9:52 - 9:58而是終止於我們
大腦控制的工具之最外層電子 -
9:58 - 10:02我們的小提琴
汽車、自行車、足球和服裝 -
10:02 - 10:09全都被這個貪婪、驚人
名為大腦的動態系統同化 -
10:09 - 10:11我們能將這項研究發展到什麼程度？
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10:11 - 10:15好，在幾年前所做的一個實驗中
我們將這項研究發展到極限 -
10:15 - 10:18我們讓一隻動物在跑步機上跑步
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10:18 - 10:20在美國東岸的杜克大學
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10:20 - 10:23產生足以傳送的腦風暴
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10:23 - 10:27我們使用一個機械裝置，一個人形機器人
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10:27 - 10:29在日本京都的ATR實驗室
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10:29 - 10:35它畢生的夢想就是藉由大腦的控制行動
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10:35 - 10:38人類的大腦，或靈長類動物的大腦
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10:38 - 10:43圖中所示的情形是
由猴子大腦活動產生的動作 -
10:43 - 10:47傳送到日本，使機器人行走
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10:47 - 10:51行走的畫面同時傳回杜克大學
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10:51 - 10:56因此猴子可以看見
機器人的腿在她面前行走 -
10:56 - 11:00她可以得到獎勵，不是因為她身體的動作
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11:00 - 11:05而是因為在她大腦活動的控制下
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11:05 - 11:07使地球另一端的機器人
踏出的每一個正確步伐 -
11:07 - 11:15有趣的是
這趟來回繞行大半個地球的旅程所耗時間 -
11:15 - 11:19比腦風暴離開猴子大腦
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11:19 - 11:23抵達牠本身肌肉所耗時間少了20毫秒
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11:23 - 11:29猴子使遠在地球另一端
體型比牠大6倍的機器人移動 -
11:29 - 11:35這是使機器人自主行走的實驗之一
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11:35 - 11:40CB1（機器人名稱）在日本實現了夢想
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11:40 - 11:44在靈長類動物的大腦活動控制下
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11:44 - 11:46那麼，我們將如何發展這一切？
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11:46 - 11:48我們將如何應用這些研究？
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11:48 - 11:54除了研究這個
位於兩耳之間的動態宇宙性質？ -
11:54 - 11:59好，我們的想法是
利用這所有的知識和技術 -
11:59 - 12:04試著修復世上最嚴重的神經問題之一
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12:04 - 12:09數百萬人已失去轉譯這些腦風暴的能力
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12:09 - 12:11轉譯成動作、行動
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12:11 - 12:16雖然他們的大腦
持續產生這些風暴和動作代碼 -
12:16 - 12:21但它們無法跨越某種脊髓病變產生的障礙
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12:21 - 12:24因此我們的想法是，創造另一條路徑
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12:24 - 12:28利用腦機介面讀取訊號
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12:28 - 12:32讀取大規模的腦風暴
包括再次行動的渴望 -
12:32 - 12:36藉由微型電子裝置繞過病變處
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12:36 - 12:43將訊號傳送到一個名為外骨骼的新身體
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12:43 - 12:49一件將成為病患新身體的機械服
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12:49 - 12:53你可以看見這個組織提供的圖片
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12:53 - 12:57這是一個名為
「再次行走計畫」的非盈利組織 -
12:57 - 13:00集合了來自歐洲
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13:00 - 13:01美國和巴西的科學家
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13:01 - 13:06攜手合作，實際建造這個新身體
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13:06 - 13:09我們相信，藉由如圖中的塑膠裝置
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13:09 - 13:15可使Aurora和其他猴子
藉由腦機介面使用這些工具 -
13:15 - 13:21也可使我們與日常生活工具融為一體
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13:21 - 13:24我們希望同樣的裝置能使這些病患
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13:24 - 13:28不僅是再次想像他們希望做到的動作
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13:28 - 13:31將其轉譯為這個新身體的動作
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13:31 - 13:38也能使這個身體成為大腦所控制新身體
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13:38 - 13:42因此，大約10年前，有人告訴我
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13:42 - 13:47這個想法永遠不會成真
這幾乎是不可能的任務 -
13:47 - 13:49我只能告訴你，身為科學家
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13:49 - 13:52我於60年代中期在巴西南部長大
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13:52 - 13:58目睹一些瘋狂的傢伙說，他們要前往月球
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13:58 - 13:59當時5歲的我
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13:59 - 14:03無法理解NASA為何不聘請
寇克艦長和史巴克做這項工作 -
14:03 - 14:06畢竟他們非常專業
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14:06 - 14:09但身為孩子的我，僅是目睹這一切
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14:09 - 14:12就足以相信，如祖母經常告訴我的
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14:12 - 14:14「所謂的不可能，很可能只是」
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14:14 - 14:18「某人並未盡力實現夢想」
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14:18 - 14:22因此，當有人告訴我
不可能使某人恢復行走能力時 -
14:22 - 14:25我想我會聽從祖母的忠告
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14:25 - 14:26謝謝
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14:26 - 14:34（掌聲）
- Title:
- Miguel Nicolelis：用思考控制機器人的猴子－萬分不假
- Speaker:
- Miguel Nicolelis
- Description:
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我們是否能用大腦直接控制機器－不需以身體為媒介？Miguel Nicolelis 藉由一個驚人的實驗，講述一隻身處美國的聰明猴子，學習控制猴子的數位化身，然後僅藉由思考，控制身處日本的機器人手臂。這項研究對四肢癱瘓者－也許對所有人－都有很大影響。（攝於 TEDMED2012）
- Video Language:
- English
- Team:
closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 14:55
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Geoff Chen approved Chinese, Traditional subtitles for A monkey that controls a robot with its thoughts. No, really. | |
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Geoff Chen edited Chinese, Traditional subtitles for A monkey that controls a robot with its thoughts. No, really. | |
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Geoff Chen edited Chinese, Traditional subtitles for A monkey that controls a robot with its thoughts. No, really. | |
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Lyra Wei-Chieh Wang accepted Chinese, Traditional subtitles for A monkey that controls a robot with its thoughts. No, really. | |
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Lyra Wei-Chieh Wang commented on Chinese, Traditional subtitles for A monkey that controls a robot with its thoughts. No, really. | |
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Lyra Wei-Chieh Wang edited Chinese, Traditional subtitles for A monkey that controls a robot with its thoughts. No, really. | |
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Lyra Wei-Chieh Wang edited Chinese, Traditional subtitles for A monkey that controls a robot with its thoughts. No, really. | |
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illusion Hung edited Chinese, Traditional subtitles for A monkey that controls a robot with its thoughts. No, really. |