當科幻不再科幻，當人類不再為人
腦電波貿易研究與應用
Neuralink 一場發布會，讓全宿世界都進入一種關于賽博朋克式將來的暢想。
攻殼靈活隊|giphy一方面是對于此項手藝的贊嘆，腦機接口第一次以如斯完整的體例揭示在平常人的糊口中。此刻是小老鼠，此后是人類。此刻是用于醫學，幫忙人類用大腦節制電腦或者手機。而此后，或許也會像手機一樣，當作為每小我的日常所需。
另一方面是對于將來科技的發急，即使是頂尖的神經科學專家，依然沒有法子對大腦做到全知全解。而對于更多的人來說，對于開顱的未知，對于被手藝支配的驚駭，對于腦機接口的顧忌，皆讓他們無所適從。尤其是在灰心本家兒義者眼中，科技的成長，只意味著人類在接近一切有關季世的預言。
在兩種設法中，無關對錯，無關道德。處于贊嘆，疑問，驚駭等多樣的情感下，更應該去做的或許是領會。
侵入式與非侵入式
一般運用比力多的腦機接口設備分為兩種，侵入式和非侵入式。
（也有部門侵入式，利用度不高，此處省略）
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01. 非侵入式
非侵入式的腦機接口會采用頭皮的腦電波旌旗燈號。操縱在頭皮上安放的電極將腦細胞的電勾當引出來并經腦電圖機放大跋文錄，由此獲得分歧波形，波幅，頻率等圖形。
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不外頭皮外所能收集到的微弱生物電有限。旌旗燈號波固然仍然可以被監測，可是很難確定相關單個神經元的放電。
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是以非侵入式腦機接口對人腦的旌旗燈號分辨不清楚。因為精度和區分度尚存在差別，EEG 所能獲取的信息也相對有限。
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別的，非侵入式的腦機接口所依靠的反饋設備凡是都有著粗笨的外不雅。在利用前需要顛末一系列較為繁瑣的操作。
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利用 EEG 之前，被試者需要洗頭，以確認頭皮的潔凈，去除頭皮的油脂，包管電極與頭皮完全接觸，降低電阻。非特制腦電帽的話，本家兒試者還需要手工加導腦電膏，一個個的調制電阻，有光陰調制就要花必然的時候。腦電的電壓因為太小。身體的肆意行為都輕易發生噪音，干擾得出的成果。
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今朝在嘗試室或者貿易化對于腦電勾當的探測中都是利用非侵入式腦機接口為本家兒。
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腦電圖（EEG)的合用規模已經很是的普遍。尤其是 EEG 對于人腦受刺激后的波動能獲得更較著的實時反饋。在醫學上，因為癲癇會導致腦電波呈現異常讀數，是以 EEG 可以優先診斷癲癇。當然除此之外在一些其他疾病的應用上也行之有用。
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現階段的非侵入式腦機接口，已經可以經由過程頭皮表層的腦電波，來幫忙人們節制機械臂，無人機，甚至節制機械人做一些簡單的操作。
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在其他方面，例如在貿易上，非侵入式腦電接口也有合適的用途。好比人在玩游戲時，哪個處所玩的很 high 了，腦電圖就能有很是較著的呈現。是以腦電也可以用于做一個判定（或者說是預判），游戲中哪個工具能讓你興奮（甚至你本身都不知道這個工具能讓你興奮的環境下）。
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甚至說對其他的一些內容進行鑒定，好比哪個氣息才是你的真愛，哪個剎時你有靈光一現的設法，哪個物品讓你面前一亮，哪個告白讓你表情愉悅。固然無法從腦電的波動直接說出具體內容，可是至少可以判定出確其實那個“點”使你“受到了刺激”。
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02. 侵入式腦機接口
而侵入式與非侵入式比，我們不難理解此中的長處，起首侵入式可以直接植入到大腦的灰質，精確度比非侵入式必定高幾個數目級，短期內這個優勢都不成能改變。同時侵入式所需要的數據量也會少良多，因為直接領受旌旗燈號，是以闡發起來比非侵入式更便利。
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固然說侵入式腦機接口的長處，相對于非侵入式腦機接口顯而易見，但錯誤謬誤也同樣如斯。
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腦組織柔嫩且懦弱，侵入式腦機接口意味著你大腦灰質城市面對外在物體的“侵入”，對大腦具有難以確認的粉碎性。
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還有可能導致嚴重的免疫排斥。我們也很難確認一旦有物體進入大腦之后，內部勾當的幅度是否會對纖細的神經元造當作其他毀傷，也無法確定開顱后的藐小傷口是否有傳染的可能。即使微乎其微，可是對于大腦也必需有足夠的正視。
攻殼靈活隊中侵入式腦機接口|giphy以今朝針對于醫學的利用環境來說，凡是需要利用侵入式腦機接口的人的大腦都在分歧水平上自己就有必然的毀傷，而“開顱”意味著極其有可能造當作二次毀傷。究竟結果神經元的纖細水平，是遠弘遠于頭發絲的。
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無論若是要記實更大規模的局部場電位，若想在現有腦機接口上有所改善，侵入部門就需要采用尖端更圓滑的電極，在增大電極的接觸面積的同時，降低電極的電阻，這是為了領受來自多個部位的微弱旌旗燈號。最終的結果需要讓電極收集到局部區域內的神經元的整體勾當。
科技狂人馬斯克的“憂慮”
馬斯克在當作立 neuralink 之初，就是為了實現全腦機接口（神經織網 Neural Lace)。
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而這一切都需要從研究侵入式腦機接口的手藝起頭，而這種手藝除了在醫學上能幫忙人類治療大腦方面的疾病之外，馬斯克也曾多次暗示，人機連系，更多的也是為了幫忙人們避免此后面臨反烏托邦式的將來。
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對于馬斯克來說，“利用人工智能，就是在呼喚魔鬼。就像每個故事中城市有一個拿著（抵御惡靈的）五角星和圣水，覺得本身可以或許節制惡魔的人，然后掉敗了。”
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換句話說，馬斯克看似一向在標的目的仿佛科幻小說設心猿意馬的偏向接近，但這個最接近“實際科技”的人，卻懷揣著對將來最深的驚駭。
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在大約 16 年的一次會議上，馬斯克就傳播鼓吹，“若你只是去設想人工智能的成長速度，那我們將會被手藝遠遠的拋在腦后。“他對此提出的解決方案即是經由過程人腦意識與手藝的連系，以幫忙人類在功能方面達到更高程度，使人類的大腦，甚至身體，獲得更開拓性的成長。
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而這種連系最主要的部門，就是侵入式腦機接口。
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僅曩昔短短兩年，馬斯克就舉辦了這場震動全球的發布會，而在此之前，neuralink 對外一向連結著比力神秘的一面。經由過程發布會的現場視頻，我們也一向能看見馬斯克嘴角遮蔽不住的笑意。
Neuralink 發布會?
對于將來人工智能的過快成長多次聲稱感應驚駭的人，卻又被稱為“實際版鋼鐵俠”。一個驚駭手藝的人，倒是手藝的最大鞭策者。這樣的奇異的輪回發生在馬斯克身上，卻是更有趣。
鋼鐵俠馬斯克|giphy就如之前所說，非侵入式腦機接口對于電旌旗燈號的識別能力更小，且易受干擾，同時也是個繁重的負累。而侵入式腦機接口卻分歧，要想做到精確測量，更精準的識別神經元的動作電位，只有真正的探入腦內——”開顱“，才可以做到。
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可是前面也提出過侵入式腦機接口的手藝難點，是以馬斯克要想實現侵入式腦機接口的沖破，就要針對如下幾點：
- 若何削減開顱的損害
- 若何更精準的定位
- 若何有用處置數據
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為什么此次發布會能令全宿世界都贊嘆，本家兒要在于此次馬斯克發布的手藝確實的解決了幾個腦機接口的問題，同時應用性也比曩昔的腦機接口高太多。
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不外并非說我們對于此次發布的腦機接口產物就應該抱有過度樂不雅的立場。即使是將腦毀傷的風險降低，也不代表會完全不存在毀傷。何況大腦的毀傷不成逆，潛在的風險對于正常人來說生怕都難以承受。
這場發布會并不是意味著，我們立馬就能進入“將來宿世界”。階段性發布會的焦點，仍是為拉到融資。以幫忙這金錢目標驅動。
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狂歡，是因為這是一切的起頭。
將來“初始化”
針對前面提出的現有侵入式腦機接口的手藝，科技狂人馬斯克的腦機接口本家兒要從四個方面：
- 線（THREADS）
- 機械人（ROBOTS）
- 電子元件（ELECTRONICS）
- 算法（ALGORITHMS）
Neuralink 發布會?
01 線（Threads）
今朝市道上的電極分當作兩種，要么是記實的位點數少，要么是電極的數目不足。
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例如客歲大火的神經像素（neuropixel)，一根電極的身上集當作了 960 的記實位點，固然可以造當作較小的腦內毀傷，不外記實的深度足夠，不變性卻不敷。
神經像素|UCL?
而嘗試用最常用的侵入式腦機接口仍是猶他電極(utah array)，由 100 個擺布的電極集當作于一塊，氣槍往腦子里使勁一“biu“，固然記實位點不算多，不跨越 256 個，可是不變性和對于電旌旗燈號的捕獲能力都很是強。可是這種體例簡單也粗暴，術后欠好掏出，對腦內毀傷也大，就像往用腦子去試鐵釘板。
猶他電極|IOPscience
鐵釘板?
而“線”除了柔韌性高之外，更是由生物相容性高的薄膜材料（金屬銥氧化物（IrOx））制造。其尺寸只有 4-5 微米，直徑大約只有人頭發絲的十五分之一。即使埋藏在皮質中，也只會跟著大腦浮動，而并不像其他“剛性電極“一樣，輕易導致腦組織被劃傷。
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除了尺寸小，柔嫩性高，矯捷性強，可以大大削減開顱的損害之外，團隊也利用了電極“線”陣列，每個陣列有 48 或 96 個線程，同時最多擁有 3072 個電極。
圖片來歷：An integrated brain-machine interface platform with thousands of channels?
別的，Neuralink 還供給了分歧類型的線和電極，可以按照分歧的環境或者大腦，利用分歧的操作。
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02 縫紉機（Robots）
有線，就需要有縫制線的縫紉機。
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因為線的柔韌度太高，又過于矯捷，過于邃密的線，以人類的肉眼是難以精確的去“穿針引線”的，是以線無法以常規的手法“侵入”腦內。是以也專門發生了一條目外形似“sewing machine(縫紉機)”的神經外科機械人（neurosurgical robot)。
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此設備可以利用激光束刺穿頭骨，操縱這條目縫紉機，將“threads（線）“的柔性電極材料“刺入”大腦。
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縫紉機的特點是，快，準，穩。
圖片來歷：An integrated brain-machine interface platform with thousands of channels?
植入電極的過程中，能將一根根的電極有用率的植入到大腦皮層之中，平均每分鐘能植入六根探針，同時能精確的包管避開血管，因為是機械操作，也不怕在植入過程中造當作其他的危險。
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這樣可以有用的避免造當作對大腦的炎癥反映。
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縫紉機的針尖與通俗針尖外形分歧，被設計為了鉤子的外形，以包管更好的穿透腦組織的同時，可以幫忙探針和針頭更好的分手。
圖片來歷：An integrated brain-machine interface platform with thousands of channels?
同時，機械人除了縫紉的功能之外，還有近似于記實導航的功能，它可以把植入的位置記實到公共坐標系中（利用顱骨為界標），可以或許更精確的對準腦布局，而且在植入式優化植入路徑，避免線的入侵發生其他會給大腦造當作的危險（例如纏結）。
電極植入過程圖片來歷：An integrated brain-machine interface platform with thousands of channels?
03 電子元件
非侵入式腦電接口最大的問題就是在領受到的電旌旗燈號中，很是輕易發生各類噪音。固然侵入式腦機接口在這個問題上要比非侵入式好不少，可是對于毫伏級的微弱旌旗燈號，面臨復雜的大腦情況，依然會輕易面臨噪音的干擾。
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Neuralink 是怎么解決這個問題的呢？他們開辟了一條目名為“N1 傳感器“的專用芯片。這條目芯片可以有用的處置噪音，對動作電位降維，聚類，而且這一系列操作都可以在芯片上主動完當作。
Neuralink?
另一方面，除了能經由過程動作電位讀取大腦信息之外，該電子元件還可以進行微電刺激，能供給大腦傳遞的感官信息（視覺，觸覺等）。
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在芯片內，還插手了無線系統。一旦 app store 經由過程了 Neuralink 的 app，甚至可以使腦內傳感器與手機進行互動。這意味著你的思惟將可以操控你的手機，甚至在此后，把持你的電腦。
Neuralink?
在進展方面，Neuralink 暗示這條目侵入式腦機接口，它可以或許記實其芯片中的大鼠大腦勾當，對嚙齒動物至少進行過 19 次手術，植入當作功率高達 87%。
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“俄然之間神經收集將會擁有這個令人難以置信的新界面，并接管人們的大腦，”馬斯克說，“這需要很長時候，你會看到它的到來。獲得 FDA 核準任何類型的可植入設備長短常堅苦的，這將是一個遲緩的過程。“
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今朝為止，還僅嘗試于靈長類動物，然而馬斯克稱但愿在來歲年底前，能起頭將此試用于人類。
Neuralink?
但對于侵入式腦機接口事實是否真的能做到無害這個問題，若是沒有跨越幾十年的研究，生怕無法真正的判定會對人類造當作如何的毀傷，或者說對人類的毀傷會持續多久。
邁標的目的“Cyborg“
01 但愿
從動物到人，從人工智能到人類的意識與機械融合，這曾經看來或許是科幻小說里的內容，可現實上卻不知不覺近在面前。
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同時，這也是一條飽受爭議的道路。
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侵入式腦機接口的前進，在醫學上的當作就不容輕忽。Neuralink 的短期方針是能使身體有所缺陷的患者能從頭獲得勾當能力，例如使殘障人士可以節制智能義肢，甚至使感官缺陷的患者從頭獲得聽覺，視覺系統。
圖源：giphy?
別的侵入式腦機接口可以幫忙大夫更好的定位病灶，可以有用的去緩解癲癇之類的慢性疾病。
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早在 2011 年的時辰，就已經有癱瘓的人員經由過程大腦的意識當作功節制了機械義肢。Tim Hemmes 就是這樣一位有幸感觸感染到但愿的被試，他因一次車禍事務導致癱瘓后，經由過程植入大腦的微傳感器，當作功的操控了機械手。他在這件過后暗示，他相信這代表了將來的手藝，任何有勇氣，有需求的人都應該測驗考試一下。
Tim Hemmes|UPMC無論是被試者，仍是看到這段視頻的其他殘障人士，都因為這樣的當作功感應了糊口的但愿。
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可從健康人士的角度來看，對于侵入式腦機接口仍是更大的持著不雅望的立場。甚至若是本身的家人中有癱瘓患者的話，可能都不太有勇氣讓他 / 她去當作為嘗試對象。
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不難理解，起首，我們對大腦的領會都少之又少。大腦的復雜水平堪比銀河系，沒有人可以垂手可得的叫出每顆星星的名字。我們在不變的現宿世與難以確認的未知中，很天然的輕易去選擇更平安的那一邊。
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別的，即使對于侵入式腦機接口接管度較高的西方國度公眾來說，依然存在“開顱”的驚駭。不少網友在馬斯克發布會之后，紛紛暗示“黑客帝國”，或者“神經漫游者”，已經近在面前。
黑客帝國片段|giphy?
無論從平安的角度，仍是從倫理的角度上來說，人機共存，都還存在進一步成長的空間。
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現實上如前文所說，馬斯克致力于腦機接口的研究，其更久遠的原因是來自于他對人工智能的憂慮。人類與人工智能的連系，才能防止人工智能潛在的威脅，才能填補人體自身軀體的缺憾，才能使人類羸弱的身體有機遇超越機械。腦機接口在設計上的改良和成長，只是人類邁標的目的與人工智能連系的第一步。
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02 危機
可是為什么人工智能會令馬斯克感應驚駭呢？
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Facebook 的人工智能研究所就曾經發生過機械人發生自立“對話”的環境，在為其進行更新進級時，發現兩個聊天機械人發現了非人類的說話進行對話，而且無視程序員的指令。因為擔憂掉去對人工智能的節制權，據說后來 Facebook 停失落了這個項目。
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在絕大大都人認為人工智能還只是沒有思維能力的程序，沒有思維能力的時辰，其實已經暗暗地發生了不為人知的轉變。
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從實際的角度來說，機械人能代替幾多的人力勞動？
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此刻已經有一些商鋪起頭利用機械人上菜，固然今朝的角度來說只是為了一個“噱頭”，可是到了今后，有用率，又不變的機械人，與擁有自立意識，會偷懶會思慮的人類比擬，機械人則簡直更適合當辦事員一些。
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除了根本勞動力之外，AI 也已經起頭擁有本身的締造技術。
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Alphago 可以在圍棋上打遍全國，AI 小冰的作品已經可以混入央美展覽；AI 能從醫并提高器官移植手術的效率，甚至展望嬰兒自閉癥；AI 也能從文，可以寫格林童話，可以寫詩，甚至腳本。
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甚至進一步來說，你可以和 AI 談愛情。
片子《her》中男本家兒與人工智能 Samantha 的愛情?
人工智能能代替幾乎人類的所有位置。當然，就像車馬被汽車代替，可是響應的又發生了司機一樣，人類在被代替的過程中可以不竭的發生新的響應工作。可是問題就是，人工智能的進修速度相對于人類而言，其實是太快，快到不知道何時，我們的價值就可能被人工智能徹底褫奪。
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若是有一只猩猩的智商超群，人類會感覺別致，有趣，盡力的想要研究。可若呈現一大群智商超群的猩猩，人類便會驚駭，驚駭于被超越，驚駭于未知。
03 倫理
可是對于腦機接口的倫理問題我們又當若何處之呢？
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若是全腦機接口真的實現了，先不說事實能不克不及就此不再恐懼人工智能。即使是人類自身，要接管肉體中存在異物，就需要花很長時候。
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從大腦節制手機，節制電腦，到也許裝上義肢當作為義體人，甚至愿意死前意識上傳，都只是天真爛漫的將來。
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我們也許會慢慢改換失落我們的軀體，面對忒修斯之船的思慮。為了抵當人工智能，而當作為不知可否稱為“人”的存在。
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片子Upgrade中，男本家兒原本是獨一一個在科技宿世界中少見的“原裝人類”，可是當癱瘓后，依然不得不依靠人工智能，最后反被人工智能所操縱，而做了罪行。
upgrade 片段|giphy當將來的糊口中，你腦海中發生半晌的惡意，被芯片錯誤的識別，直接進行了錯誤的操作，那么你的罪過事實是你的過錯，仍是你腦內芯片的過錯？
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當我們換上義體，我們僅僅是為了防止被人工智能超越，仍是要以此進犯同類？或者說以此換得所謂的長生呢？
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現在只是在面臨收集平安上，就已經發生了一系列的問題，被竊看，被竊取隱私，發生游戲當作癮，那么當我們的意識與手藝相連系今后，諸如斯類的問題又會以如何的形式爆發呢？
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與科技共生，并非一個概念性的問題。這已經是一個天然的將來歷程。
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若是真的有那么一天，你是否愿意當作為義體人呢？
References：
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馬斯克說人工智能太危險，于是當作立一家公司研究它
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- 發表于 2019-07-29 23:01
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