李忠東

研究“人腦/云接口”系統(tǒng)

大腦上傳是科幻文藝作品司空見慣的題材，《黑客帝國(guó)》中所表現(xiàn)的腦洞大開和講述的科技隱喻，20年后的今天依然令人震撼。影片中，年輕的網(wǎng)絡(luò)黑客尼奧發(fā)現(xiàn)看似正常的現(xiàn)實(shí)世界實(shí)際上是由一個(gè)名為“矩陣”的計(jì)算機(jī)人工智能系統(tǒng)控制的，尼奧在一名神秘女郎崔妮蒂的引導(dǎo)下見到了黑客組織的首領(lǐng)墨菲斯，三人走上了抗?fàn)帯熬仃嚒钡恼魍?。尼奧歷盡千辛萬(wàn)苦，最終認(rèn)清“矩陣”就是人工智能創(chuàng)造的一種神經(jīng)交互模擬系統(tǒng) 。

超越疼痛、疾病和死亡等身體束縛，一直是人類津津樂道的話題。超人類主義（又稱超人文主義或超人主義）認(rèn)為，科學(xué)能夠?yàn)槿祟愄峁┮环N未來派的方式，使人類超越目前的身體形態(tài)，并實(shí)現(xiàn)各種超越性的夢(mèng)想?；蛟S在超人類主義者看來，改變?nèi)祟悹顟B(tài)最激動(dòng)人心的技術(shù)莫過于將人的思維轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的數(shù)據(jù)，再“上傳”到一個(gè)無(wú)比強(qiáng)大的電腦上。通過這種方式，大家就能永遠(yuǎn)生活在一個(gè)沒有邊界的虛擬現(xiàn)實(shí)中。

美國(guó)加利福尼亞州分子制造研究所的研究人員在近期的《神經(jīng)科學(xué)前沿》雜志上撰文稱，他們正在研究一種名為“人腦/云接口”的新系統(tǒng)，將神經(jīng)納米機(jī)器人植入人體，實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)連接。納米機(jī)器人是一種比人類頭發(fā)絲的寬度還小的微型機(jī)器人，有望在未來以各種方式造福人類和地球，比如促進(jìn)對(duì)影響人類大腦的約400種疾病進(jìn)行精確診斷和治療。

“植入人類大腦的神經(jīng)納米機(jī)器人將作為人類大腦和超級(jí)計(jì)算機(jī)之間的‘聯(lián)絡(luò)人，能夠像《黑客帝國(guó)》中描述的那樣下載信息?！痹撗芯繄?bào)告的作者之一小羅伯特·弗雷塔斯解釋說，“這些神經(jīng)納米機(jī)器人可以在人體血管系統(tǒng)中識(shí)別方向，跨越血腦屏障，在腦細(xì)胞之間甚至腦細(xì)胞內(nèi)部精確地自動(dòng)定位，然后讓加密信息在人腦和基于云的超級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間無(wú)線傳輸，實(shí)時(shí)監(jiān)控大腦狀態(tài)并提取數(shù)據(jù)。”

“人腦/云接口”的概念最早是由未來學(xué)家雷·庫(kù)茨韋爾提出的，他認(rèn)為人類布滿皺紋的新皮質(zhì)是大腦中最新的、最聰明的、“有意識(shí)”的部分，神經(jīng)納米機(jī)器人可以用來連接人類大腦的新皮質(zhì)和云端的“合成新皮質(zhì)”。這位科學(xué)家預(yù)計(jì)，計(jì)算機(jī)10年內(nèi)會(huì)像人類一樣聰明，“人腦/云接口”系統(tǒng)有可能使人類只要想到一個(gè)問題就會(huì)立刻得到解答，而不是用搜索引擎去查詢。

其實(shí)，人與機(jī)器相融合這一觀念并不新奇，包括庫(kù)茨韋爾在內(nèi)的其他科學(xué)家都有過詳細(xì)論述，其中未來學(xué)博士伊恩·皮爾遜2018年提出的人類終將長(zhǎng)生不老的理論，格外引人注目?！斑@不是通過人類的自身軀體實(shí)現(xiàn)的，而是把大腦與人形機(jī)器人結(jié)合起來后夢(mèng)想成真的，有可能在2050年左右實(shí)現(xiàn)?！逼栠d展望道，“假設(shè)你存夠了錢，并且一切準(zhǔn)備就緒，你的大腦就能連接一個(gè)人形機(jī)器人，將它用作自己的身體。和從前一樣你還是你，只不過換了一個(gè)高度升級(jí)的更年輕的身體?！?p>

“‘人腦/云接口由神經(jīng)納米機(jī)器人技術(shù)調(diào)節(jié)，可以使個(gè)體有能力在云端即刻獲取人類積累的一切知識(shí)，從而大幅提高人們的學(xué)習(xí)能力和智力。”該項(xiàng)報(bào)告的第一作者努諾·馬丁斯博士指出，“目前還僅僅是起步階段，一種實(shí)驗(yàn)性的人類‘腦網(wǎng)（BrainNet）系統(tǒng)已經(jīng)完成測(cè)試，使不同人腦之間實(shí)現(xiàn)了通過云端進(jìn)行意識(shí)驅(qū)動(dòng)的信息交換?！眮碜悦绹?guó)華盛頓大學(xué)和卡耐基梅隆大學(xué)的神經(jīng)學(xué)者2018年發(fā)明了上述名為“腦網(wǎng)”的技術(shù)，讓三名測(cè)試者僅憑意識(shí)共享內(nèi)心想法，玩“俄羅斯方塊”。 研究團(tuán)隊(duì)將來自兩個(gè)人腦的電脈沖用腦電圖記錄下來，然后通過經(jīng)顱磁刺激將信息傳遞給第三人的大腦。三名測(cè)試者最終在一個(gè)界面中實(shí)現(xiàn)了三個(gè)大腦同時(shí)交流協(xié)作，高效地處理了“俄羅斯方塊”的排布問題。研究人員表示，盡管還沒有達(dá)到進(jìn)行大規(guī)模人類試驗(yàn)的階段，但這項(xiàng)新生技術(shù)已經(jīng)存在，且具有潛在應(yīng)用的可能性，包括改善教育、智力、娛樂、旅行和其他互動(dòng)體驗(yàn)的能力。

2017年3月，美國(guó)企業(yè)家埃隆·馬斯克宣布成立Neuralink公司，致力于把人腦與電腦連起來，提升人腦能力，確保人類有能力應(yīng)對(duì)人工智能帶來的威脅。馬斯克曾多次警告人工智能的潛在危險(xiǎn)，將其視為關(guān)乎人類文明存亡的最根本的風(fēng)險(xiǎn)，認(rèn)為保持與機(jī)器智能同步的最好辦法就是升級(jí)人類智能。馬斯克還是太空探索技術(shù)公司和特斯拉電動(dòng)汽車公司的首席執(zhí)行官，如果說這兩家公司所做的事情是在改變世界，那么Neuralink從事的就是改變?nèi)祟愖陨淼墓ぷ?，希望重新定義未來人類的樣子，幫助人類實(shí)現(xiàn)與人工智能的共生。據(jù)Neuralink網(wǎng)站介紹，公司將使用名為“神經(jīng)織網(wǎng)”的技術(shù)，在人類大腦中植入微小電極，與電腦建立聯(lián)系。這種技術(shù)可以治療癲癇和帕金森等腦功能障礙疾病，同時(shí)還能提高人類大腦能力，把人類思維“下載”到電腦中，或?qū)㈦娔X中的信息通過電極“上傳”到人腦，把人類智力與人工智能有效融合，從而提高人類的認(rèn)知能力和記憶力。

為了實(shí)現(xiàn)人腦與機(jī)器相連接的目標(biāo)，Neuralink第一步要做的就是開發(fā)研制“神經(jīng)蕾絲”技術(shù)，即把電腦電極連接到大腦的神經(jīng)元上，也就是說把一小塊芯片和一束微小的電線植入頭骨內(nèi)。此外，其他技術(shù)諸如印于皮膚的電極矩陣、光遺傳學(xué)、碳納米管以及能在動(dòng)脈中影響所有神經(jīng)元的支架等也都在研究之中。相對(duì)于“神經(jīng)蕾絲”，一種名為“神經(jīng)微塵”的技術(shù)設(shè)備對(duì)人體的損傷程度更小，它利用的是彌散至大腦、嵌入大腦外層的納米電極。

開發(fā)“下一代非手術(shù)神經(jīng)技術(shù)”

雖然“大腦網(wǎng)絡(luò)”的思維功能仍處于初級(jí)階段，但研究人員看好其未來發(fā)展前景。美國(guó)國(guó)防部下屬的國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局正在資助六個(gè)研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)“下一代非手術(shù)神經(jīng)技術(shù)”。這種無(wú)需手術(shù)的新技術(shù)為人腦和機(jī)器之間快速無(wú)縫的溝通提供了雙向通道?？茖W(xué)家將利用大腦基因工程、納米技術(shù)和紅外光束等工具，即時(shí)讀取士兵的意識(shí)，最終研制出用思維控制的武器。這種新技術(shù)可能采用外部頭戴裝置（讀取用戶大腦信號(hào)）的形式，控制無(wú)人機(jī)、監(jiān)控安全網(wǎng)絡(luò)和通信，對(duì)于提升互動(dòng)速度具有至關(guān)重要的意義。

對(duì)于正常人來說，腦外科手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)太大，而現(xiàn)有的外部腦監(jiān)測(cè)方法如腦電圖、電極直接附著在頭皮上，獲得的數(shù)據(jù)極不準(zhǔn)確。因此，研究團(tuán)隊(duì)力求避免這些手術(shù)方法，在無(wú)創(chuàng)或微創(chuàng)“人腦/云接口”方面取得突破，開發(fā)出能通過接近用戶頭腦來讀取大腦信號(hào)的硬件；與此同時(shí)研制出新技術(shù)，其中包括使用超聲波技術(shù)讀取大腦中的電信號(hào)，以及吞服神經(jīng)納米機(jī)器人來幫助大腦與外部頭戴裝置通信的“微創(chuàng)”模式等?！叭绻@項(xiàng)技術(shù)研發(fā)成功，我們最終將擁有可穿戴的神經(jīng)接口系統(tǒng)，即可在幾毫米范圍內(nèi)與大腦通信，將神經(jīng)技術(shù)從臨床轉(zhuǎn)移到國(guó)家安全等應(yīng)用領(lǐng)域?！痹擁?xiàng)目負(fù)責(zé)人展望道，“為了迎接無(wú)人系統(tǒng)、人工智能和網(wǎng)絡(luò)操作相互融合時(shí)代的到來，我們正在積極做好準(zhǔn)備?！?/p>

把無(wú)人機(jī)送上天空，傳統(tǒng)的方法是分工負(fù)責(zé)，有的負(fù)責(zé)操縱機(jī)器，有的分析數(shù)據(jù)，這中間難免會(huì)產(chǎn)生延遲。如果想與機(jī)器交流，操控者必須從自己的大腦發(fā)出信號(hào)，動(dòng)手或動(dòng)嘴來發(fā)出口頭命令，這就限制了人與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或物理系統(tǒng)交流的速度。那么如何提高交互速度呢？參與新技術(shù)開發(fā)的另一個(gè)團(tuán)隊(duì)來自巴特爾研究所，研究如何只用意念就能控制多架無(wú)人機(jī)，而有關(guān)加速度和位置等信息會(huì)直接反饋給大腦?！安倏v桿和計(jì)算機(jī)光標(biāo)基本上都是單向設(shè)備，但現(xiàn)在我們想到的是一個(gè)人控制多架無(wú)人機(jī)，這是雙向的?！痹搱F(tuán)隊(duì)高級(jí)研究員高拉夫·夏爾馬描繪道，“這一研究或許可以用來提高人與機(jī)器的互動(dòng)速度，如果無(wú)人機(jī)向左移動(dòng)，你的大腦就會(huì)收到一個(gè)感官信號(hào)，告訴你它在向左移動(dòng)。”

該研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將特殊設(shè)計(jì)的納米粒子通過鼻腔注射進(jìn)入體內(nèi)，磁場(chǎng)將引導(dǎo)它們到達(dá)特定的神經(jīng)元。當(dāng)外部頭戴裝置向目標(biāo)神經(jīng)元施加磁場(chǎng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電脈沖，使神經(jīng)元放電；反過來，從神經(jīng)元發(fā)出的電脈沖能轉(zhuǎn)換成微小的磁場(chǎng)，被頭戴裝置中的探測(cè)器接收。“然而將這一過程轉(zhuǎn)化為用思維控制無(wú)人機(jī)并不簡(jiǎn)單，但我們很樂意接受挑戰(zhàn)?！毕臓栺R表示，“大腦是醫(yī)學(xué)的最后一個(gè)前沿領(lǐng)域，我們對(duì)它知之甚少，這就是在這個(gè)領(lǐng)域做研究如此激動(dòng)人心的原因所在。”

遭遇技術(shù)和倫理的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)

研究人員強(qiáng)調(diào)，將大量神經(jīng)納米機(jī)器人安全植入大腦并非易事，需要對(duì)它們的分布和生物相容性進(jìn)行詳細(xì)分析，才能考慮將其應(yīng)用于人類發(fā)展。

應(yīng)該承認(rèn)，迄今為止我們對(duì)大腦的理解還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。我們的大腦擁有大約860億個(gè)神經(jīng)元，它們之間有著數(shù)以萬(wàn)億計(jì)的連接。為了數(shù)字化地復(fù)制思維，必須繪制出每一個(gè)這樣的連接，而這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人類現(xiàn)有的能力。我們不知道大腦中有多少分子，更不用說有多少分子扮演著關(guān)鍵角色。無(wú)論答案是什么，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了計(jì)算機(jī)所能復(fù)制的數(shù)量。

雖然我們能夠模擬大腦工作方式的某些方面，但并不意味著就一定可以完整地模擬真實(shí)的大腦或者說思維。在可以預(yù)見的未來，計(jì)算機(jī)功能的提升還無(wú)法在單個(gè)分子水平上對(duì)大腦進(jìn)行模擬。除非我們能從大量的分子水平細(xì)節(jié)中抽象化出數(shù)字性、邏輯性的運(yùn)作機(jī)制，否則大腦模擬將永遠(yuǎn)不可能實(shí)現(xiàn)。

此外，若要確保腦機(jī)接口不損傷人體，所需要考慮的因素依然很多?，F(xiàn)有的腦機(jī)接口設(shè)備多是頭戴式的，無(wú)法獲得細(xì)胞尺寸級(jí)的信號(hào)控制。而要實(shí)現(xiàn)與大腦真正意義的全連接，前提應(yīng)該是換頭術(shù)的成功。那樣才意味著至少我們能把神經(jīng)控制通路理解清楚了，然后才能上升到意識(shí)層，對(duì)高層的智能進(jìn)行模擬和實(shí)現(xiàn)人機(jī)融合。如果是保留大腦，并與機(jī)器相連，來實(shí)現(xiàn)人機(jī)融合，將會(huì)帶來兩個(gè)棘手的問題：一個(gè)是如何能有效從身體上剝離大腦，這一點(diǎn)本身就極其困難；另一個(gè)是如果成功了，也就意味著人類可以反向通過機(jī)器來控制大腦，那如何保證被人機(jī)融合的大腦不是處在“缸中之腦”的虛假環(huán)境中呢？

毋庸置疑，大腦與互聯(lián)網(wǎng)相連可能會(huì)徹底改變腦損傷、癱瘓、癲癇和精神分裂癥等許多疾病的治療方法，給人們帶來更好的體驗(yàn)。但也有可能為企業(yè)、黑客、政府或其他任何人提供利用和操縱他人的新方法，加劇社會(huì)不平等。與此同時(shí)，或許也會(huì)深刻地改變私人的精神生活、個(gè)人的代理和對(duì)個(gè)人作為被其身體約束的實(shí)體的理解。

有些人通過在大腦中植入電極來進(jìn)行腦深部刺激，會(huì)感到自己的身體和身份被改變了。一份研究報(bào)告舉例說，一名抑郁癥患者在用腦刺激器治療7年之后，開始懷疑自己與他人互動(dòng)的方式。“是設(shè)備造成的，還是抑郁，或者是內(nèi)心深處的一些東西，”他驚恐地說，“真奇怪！我不確定我是誰(shuí)。”神經(jīng)技術(shù)可以明顯地?cái)_亂人們的自我認(rèn)同感和能動(dòng)性，這會(huì)動(dòng)搖人們自我本質(zhì)和個(gè)人責(zé)任的核心假設(shè)，不管是法律上的還是道德上的。隨著神經(jīng)技術(shù)的發(fā)展，政府和其他機(jī)構(gòu)開始努力賦予人們新的能力，個(gè)人身份（我們的身體和精神的完整性）和代理（我們選擇行動(dòng)的能力）必須作為一種基本的人權(quán)被保護(hù)起來。

如果一些人的身體或大腦與其他大多數(shù)人的不同，會(huì)形成一種偏見。隨著那些能讓人們從根本上擴(kuò)大其耐力、感官或心智能力的神經(jīng)技術(shù)的采用，社會(huì)規(guī)范可能會(huì)改變，從而引發(fā)新的公平感問題：誰(shuí)能獲?。空l(shuí)不能獲??？那些能夠增強(qiáng)自身能力的人會(huì)不會(huì)歧視其他人？這也很可能會(huì)成為劃分社會(huì)階層的重要標(biāo)準(zhǔn)。