ブレイン・マシン・インターフェース（BMI）の行く先
考えるだけで機械を操作したり、脳とコンピュータの間で直接情報を授受できる世界というのはどのような世界でしょうか。このような技術はブレイン・マシン（コンピュータ）・インターフェース（以下BMI/BCI）と呼ばれています。
近年メディアでもよくその存在を耳にするBMIですが、それもそのはず、2000年前後から論文数が急激に伸び始め、指数関数状に論文も増加しそのコンセプトのキャッチーさも伴って注目を浴びています。
また、今年のEconomist誌が新年第一号で「The Next Frontier」としてBMIの特集を組むなど、もはやBMIはただの学術研究対象ではなく、経済界でも人工知能の先に来る有望な投資対象となっていると言えるでしょう。
この技術は何を人類にもたらすでしょうか。僕は大きく以下の3点ような流れが起きていくと考えています。
- 人間の脳をコンピューターと接続することで機能/知能の補完・拡張を行う
- 人間の脳をお互いに接続することでより円滑なコミュニケーション、知覚の共有を行うことができる
- この地球に存在する”知性”が総体としてコネクトームを形成し、高次元で圧倒的な知性が創発される
突拍子も無いことを言い始めた、とお思いの方が多いかと思いますが、この文章を最初から最後まで読んでいただけると、BMIという技術が上記の方向を向いていることがお判りいただけるかと思います。以下お付き合いいただき、コメントやフィードバックをいただけると幸いに存じます。よろしくお願いします。
BMIとは
BMIの概念は、1960年に心理学者でありコンピューターサイエンティストである、JCR Lickliderが「Man-Computer Symbiosis」で提唱したものがはじめと言われますが、一般的にヒトと機械を直結する技術は、大きく「神経調節（Neural Modulation）」と「神経補綴（Neural Prosthesis）」に分類され、これらに伴う技術が広義のBMIであるとされています。
BMIによる神経調節や神経補綴は、Output（脳の状態を如何に把握し取り出すか）とInput（脳の状態に如何にアクセスするか）の組み合わせで実現されます。この分類は僕の恣意的なものですが、先端のBMI研究の領域で達成されていることをOutputとInputに分けていくつか例とともに見ていきましょう。
Output
2017年にスタンフォードから衝撃的な論文とビデオが配信されました。
身体が麻痺している患者の脳の運動皮質に100個ほどの電極を設置することで脳の活動電位を読み取り、画面上のカーソルを操作できるようになるというものです。研究者のインタビューでは、この技術の応用すれば文字を打つだけでなく、考えるだけで家の扉が開いたり電気をつけたり、などと言ったことがすでに技術的には可能であるといいます。
また、運動野領域だけでなく、視覚野領域でも研究が進んでおり、fMRI（脳血流から脳の状態を評価する装置）を用いて被験者が見ている文字を再合成した研究が発表されています。
一番上の行が、紹介している論文で被験者が知覚していた文字ですが、はっきりと再現されていますね。
さらに衝撃的なニュースとしては、京都大学の神谷先生のグループによるfMRIとDeep Neural Networkによる研究が挙げられます。文字だけでなく知覚している景色を機械学習により再現する研究です。左が実際にみている画像で、右がそれをfMRIデータからAIで再現したものです。
これらはほんの一例ですが、脳の状態を読み解く研究が様々なアプローチにより行われています。様々な解析手法の出現により脳に関するデータ量は毎年倍々のように増えて行っていることから、今後脳のoutputの理解がより進んでいくと考えられます。
Input
Inputのテーマでは、脳の状態へ干渉していくような技術をみていきたいと思います。（人工網膜や人工内耳は脳に直接干渉するわけではないので、また別の回に取り上げます。）
もっとも古い神経調節は、紀元前にシビレエイの電気を脳に用いて痛みを取る（その光景は想像したくありませんが、、）というものがありますが、学術領域ではDBS（Deep Brain Stimulation：深部脳刺激）やTMS（Transcranial magnetic stimulation：経頭蓋磁気刺激法）の領域が20世紀から盛り上がりました。
現在主に行われているDBSの適応例としては、図のように脳に電極を差し込んで電流を流し脳の機能を調節するというものです。
脳に電極を差し込むなど何か不気味なもののように聞こえますが、実際にヒトへの適応は広がりをみせています。例を挙げると、現在世界中で約150,000人のパーキンソン病を中心とした患者さんがこの治療を受けています。脳の異常な部分に電気を直接流す、というわけです。脳に直接干渉するという行為は思ったより特殊ではないことがわかりますね。
しかし、直接脳へ電極差し込む従来型DBSの方法は人体への侵襲が高いことに加え、瘢痕化（脳の組織が免疫により凝り固まる）により効果が長続きしないなどの問題を抱えています。
そこでMITのEd Boydenをはじめとするチームは、脳に直接埋め込む必要のないDBSの仕組みを開発しました。頭蓋骨の外から脳内を刺激するという画期的なデザイン（写真はDiscoverから引用）です。
技術的なものは説明すると長いので論文を参考にされてください。これが実現すると、より容易に安全に、ヒトは他者の脳に干渉する術を得るわけです。現在世界中でこの技術によるヒトへの臨床研究が行われており、行く末が注目されます。
また、一般的にテレパシーと言われるような、脳内情報を直接他者に伝えるBrain-to-Brain Interface（BBI）の研究において先駆的なのは2013年のMiguel Nicolelisの実験です。
彼らの研究グループは、数千キロ離れた距離にいるネズミ同士の知覚情報を伝達することが可能であると示しました。ある試行を経験したマウスと経験していないマウスの脳を繋ぐと、経験していないマウスがテストにおいて正解を導く研究です。
以上が「現在すでに研究によって示されている」一例です。時間はかかれど、このような技術がヒトに応用されると、考えるだけで意思疎通（情報を送り、受け取る）できたり、パソコンと脳を接続し機能を増強する、などと言ったことが可能になるのではないかとイメージできますね。
そして実際にそのような構想を達成しようと粛々と開発を行なっている人たちについて次章でみて行きましょう。
高度なBMIを創ろうとする者
2017年初頭はIT企業・IT長者がBMI研究に名乗りをあげ、BMIのニュースが世を席巻しました。Tesla MotorsのCEOであるEron MuskがNeuralinkという企業を立ち上げ体内埋め込み型BMIの研究を開始したことを皮切りに、Facebookが1分間に100語のスピーチを可能にする非侵襲BMIデバイスの開発を発表するなどして、メディアなどでは「テレパシーが実現する日は近い！」と連日叫ばれていました。ここではNeuralinkとFacebookという二つの企業をみて行きましょう。
Eron Musk
Eron MuskのNeuralinkはBMI事業へ参入することを公表しているものの、詳細な事業内容については発表していません。HP（https://www.neuralink.com/）には、”Neuralink is developing ultra high bandwidth brain-machine interfaces to connect humans and computers.”と述べてあるのみです。「ヒトとコンピューターを繋ぐインターフェースを作り出す」、と。これだけでは何もわかりませんが、Tim Urbanへの単独インタビューで語っていることから、彼の思惑が少しだけ垣間見えます。
「最終的には脳を個人ベースでカスタムしたクラウドAIと接続させ、ヒトを増強する」と目標を語っている彼がヒトとコンピューターを繋ごうとするモチベーションはどこからくるのでしょうか。
Alpha Goがリ・セドルに完勝したことは記憶に新しいと思います（https://www.youtube.com/watch?v=a-ovvd_ZrmA）。囲碁はチェスよりも自由度が高く、コンピューターが人間に勝つにはまだまだ時間がかかると言われていましたが、実際に世界チャンプを下したわけです。さらに自由度が上がったゲーム/作業に関しても次々にAIがヒトの知能を超えていくことが想像できるでしょう。そのAIが暴走し人類に与える脅威に関して、彼は人一倍懸念していることをインタビューで明らかにしています。その脅威への対処法がBMIの構想なのです。「ヒトとAIが接続している限り、AIは人類を壊滅させるような暴走はすることはないと思われるので、ヒトとAIを接続しよう」、そう考えているわけです。Neuralinkは現在多ジャンルのエキスパートを雇用し、研究を進めているとされており、行く末が注目されます。
FacebookがBMI研究について発表したのは昨年4月のF8デベロッパーカンファレンスにおいてでした。このビデオが有名ですね。
発表している彼女の名前はRegina Duganで、DARPA〔国防高等研究計画局〕の責任者→Googleの Advanced Technology And Products事業部の責任者という経歴で先端技術にもっとも精通している1人といえます。Facebookは「物理的世界とデジタルの世界を融合させるテクノロジーを作る」ために彼女を雇用しました。研究体制もカリフォルニア大学サンフランシスコ校、同バークレー校、ジョンズ・ホプキンス医科大学、ジョンズ・ホプキンス応用物理学ラボ、ワシントン大学セントルイス医学校などの研究者の協力を一瞬にして手に入れるあたり、本気度が伺えます。
F8のカンファレンスでは、「1分間に100単語（現在スマートフォンを用いた入力の5倍）の速度でテキスト入力を可能にする」非侵襲BMIの開発を目指し、最終的にはVR（仮想現実）にも利用され、物理的なコントローラーを操作することなしに、思考だけでVRを操作できるようになるとザッカーバーグは言います。会社のミッションである「Bring the world closer together」の元に、彼らの描く未来は仮想と現実の境界線を溶かし、人類がより密に円滑にコミュニケーションをとることを可能にしようとしているのです。
この他にもアメリカのオンライン決済企業Braintreeの設立者であるBryan JohnsonもKernelというBMIの研究開発企業を立ち上げるなどしています。これらの事業はまだビジネスとして成り立ってはいないものの、実際にBMIが経済的な機能を持ち始めると人々の関心もより一層高まりBMI領域の普及へ大きな進歩がもたらされるでしょう。
BMI研究の向かう先
さて、以上ご紹介した例をはじめとするテクノロジーが導く未来について冒頭で提示した三つの点に戻ってみたいと思います。
- 人間の脳をコンピューターと接続することで機能/知能の拡張を行う
- 人間の脳をお互いに接続することでより円滑なコミュニケーション、知覚の共有を行うことができる
- この世に存在する”知性”が新たなコネクトームを形成し、現在ぼくたちが想像もできない高次元な知性が創発される
1.と2. に関しては、上記の例を見るだけでなんとなくイメージがつくと思います。脳からのoutputとinputの研究が進むことで、動かなかったはずの体が動くようになり、調子が悪い時は電気刺激で元気になり、考えるだけで意思疎通ができるようになり、コンピュータと一体となり脳がより高度な処理機能を持つことが可能になるでしょう。最後に少しわかりにくい3. に関して説明して終えたいと思います。
3.で述べているのは、Raymond Kurzweil博士の提唱する「第五段階」として知られています。簡単にご紹介します。
そもそもヒトの脳というのは、1000億個の脳細胞と100兆個のシナプス結合でつくられているコネクトーム（全神経細胞の接続の総体）です。下の写真が神経細胞のつながりを表しています。このつながりによって、神経細胞は総体として脳となり我々は高度な知性を有しているのです。
神経細胞と偏に言ってしまえば単一のもので個性がないと思われがちですが、一つ一つの神経細胞も各々役割が異なっていて個性があります。そこで、地球をよりマクロな視点から見ると、我々ヒトの脳が一つの神経細胞に例えることができ、つまり地球上に73億個の個性を持った神経細胞があると見ることができる。
「第五段階」とはそれらをコンピューターを用いて接続することができるとすれば、地球上の脳がコネクトームを形成する、という考えです。ここで創出される知性というのは、私たちが想像できる知性の範疇を超えており異次元の圧倒的な知性だと考えられています。
もちろんこれら構想が実現されるにはハードウェア面、ソフトウェア面、そしてそもそもの脳の構造の理解などまだ問題点が山積しています。しかし、近年の研究の進歩やテレパシーを実現すると謳う企業の出現など、かつてない盛り上がりを見るなかで実現は不可能ではないのではないかと期待してしまいます。より高次元な知性が存在する世界の景色をみてみたいものです。
