楊冬

Neuralink是特斯拉和SpaceX公司的創(chuàng)始人馬斯克參與創(chuàng)建的一家高科技公司，前不久，該公司的研究者通過在猴子的腦中植入一定數(shù)量的電極，使猴子可以通過“意念”來控制光標(biāo)在電腦屏幕上玩乒乓球游戲。Neuralink公司在猴子腦中植入的設(shè)備可以在大腦和外部機器之間建立直接的聯(lián)系，這種設(shè)備被稱為腦機接口。

Neuralink公司使用的技術(shù)需要將設(shè)備（電極或者芯片）植入動物的腦中，因此被稱為侵入式腦機接口技術(shù)。與之相對的則是利用腦電波等在顱外“讀出”腦中信息（或者往腦內(nèi)“寫入”信息）的技術(shù)，被稱為非侵入式腦機接口技術(shù)。從操作的便利性、安全性出發(fā)，顯然非侵入式技術(shù)具有一定的優(yōu)勢。但是，侵入式技術(shù)“讀出”的信號有更高的信噪比和分辨率，而在“寫入”信息時也更加精確。具體哪一類技術(shù)更具有應(yīng)用潛力目前還未完全明確。可以想象，對于已經(jīng)患有嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)疾病的病人而言，或許侵入式的技術(shù)作為一種治療手段更為有效，同時，有嚴(yán)重疾病的患者也更能容忍植入設(shè)備所帶來的風(fēng)險。如果在健康人身上應(yīng)用腦機接口技術(shù)，非侵入式技術(shù)也許是更好的選擇。

改善癱瘓者的生命質(zhì)量

腦機接口的相關(guān)技術(shù)并非Neuralink公司首創(chuàng)，這類研究已經(jīng)發(fā)展了很多年，也取得了很多進(jìn)展?？梢韵胂?，也許未來的某一天，腦機接口可以被批量應(yīng)用到病人身上，用于治療神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)疾病。目前，一些研究者已經(jīng)開始利用這個技術(shù)治療癱瘓病人，或者改善他們的生活質(zhì)量。比如，未來的腦機接口技術(shù)可以使癱瘓病人通過大腦的意識驅(qū)動輪椅或者機械臂，從而讓他們的日常起居、出行更加便利。

2020年，浙江大學(xué)的研究人員在一位72歲的高位截癱病人體內(nèi)植入了侵入式腦機接口設(shè)備。利用這個技術(shù)，病人可以通過意識控制機械臂實現(xiàn)抓取食物、握手等一系列上肢動作。隨著腦機接口技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，癱瘓病人不僅能通過意念控制機械臂，而且還可以同時具有觸覺，即可以感知到機械臂握住了某一個物體。最近，美國匹茲堡大學(xué)的研究人員發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一項研究表明，如果在人腦的軀體感覺皮層中植入電極，就可以讓被試者獲得機械臂的觸覺，從而更好地控制機械臂的動作。利用意念控制機械臂的技術(shù)也可以運用到健康人身上。比如，人們可以利用腦機接口控制機器人或者外骨骼，從而完成人類原本不能完成的任務(wù)。這項技術(shù)在某些特定場合（如外太空）會有很大的應(yīng)用價值。

除了讓癱瘓病人恢復(fù)運動能力，我們也許還可以利用腦機接口讓失去與外界交流能力的病人恢復(fù)和外界的聯(lián)系。有一種名為閉鎖綜合征的疾病，患病者雖然仍然具備意識，但是完全失去了運動能力，因此無法通過語言或者書面形式與外界交流。部分閉鎖綜合征患者的眼球還可以轉(zhuǎn)動，所以可以利用一種跟蹤眼球的方法，讓他們通過轉(zhuǎn)動眼球盯住屏幕上的某個字母，從而選擇相應(yīng)字母實現(xiàn)與外界交流（速度約為每分鐘47.5個字母）。然而，這種交流方式不僅速度較慢，而且也不能運用到那些無法進(jìn)行眼球運動的患者身上。因此，利用腦機接口技術(shù)直接從腦中讀取信息，對嚴(yán)重的閉鎖綜合征患者來說是不可替代的解決方案。

今年，《自然》雜志發(fā)表了一項美國斯坦福大學(xué)研究團(tuán)隊的科研成果。該研究團(tuán)隊在癱瘓患者腦內(nèi)植入侵入式腦機接口設(shè)備，然后讓患者想象他們在手寫某個字母。通過使用機器學(xué)習(xí)技術(shù)，研究人員可以利用從人腦中提取的信號“破譯”出患者通過想象書寫的字母，準(zhǔn)確率可達(dá)94%以上。通過這種方法，患者通過意念可以實現(xiàn)每分鐘90個字母的打字速度，遠(yuǎn)超過上面提到的眼球跟蹤技術(shù)所能達(dá)到的水平，而且不需要患者有轉(zhuǎn)動眼球的能力。顯然，如果這一技術(shù)最后能夠進(jìn)入實用階段，閉鎖綜合征患者的生存狀況將會有很大改善。

在腦之間傳遞信息

隨著腦機接口技術(shù)的發(fā)展，未來能否通過腦機接口在兩個人腦之間直接傳遞信息呢？其實，這方面的研究目前也獲得了初步成果。

哈佛大學(xué)在2014年進(jìn)行的一項研究是利用非侵入式設(shè)備在健康人的大腦之間進(jìn)行信息傳遞。在這項實驗中，有一個人是“信號發(fā)送者”，他盯著顯示器屏幕，想象用手（或者腳）水平移動屏幕上的一個小球并使它擊中屏幕上的一個目標(biāo)。這種想象的運動會在人腦控制相應(yīng)肢體運動的區(qū)域中產(chǎn)生腦電波信號，并且可以被記錄為“1”。如果“信號發(fā)送者”在意念中沒有移動小球，那么就沒有相應(yīng)的腦電波信號，計算機就把它記錄為“0”。這種方法被稱為“基于運動想象的腦機接口系統(tǒng)”。當(dāng)然，實際操作比這里描述的更加復(fù)雜。比如，收集的腦電波信號必須進(jìn)行各種處理，同時“信號發(fā)送者”還得進(jìn)行訓(xùn)練，才能達(dá)到比較高的成功率。

實驗中，“信號發(fā)送者”通過想象移動或者不移動小球，產(chǎn)生了一連串包含“1”和“0”的信號。這串信號通過電子郵件被發(fā)送到另一個地點，而在那里有一位“信號接收者”。他的頭上固定著一個經(jīng)顱磁刺激裝置。如果收到信號“1”，該裝置就會對“信號接收者”的視覺皮層進(jìn)行一個電磁刺激，從而使之感受到一個光點幻覺。如果收到信號“0”，那么就在腦的另一處進(jìn)行刺激，因此“信號接收者”感受不到光點。通過這樣的方式，把信息用二進(jìn)制編碼然后將一串只含有“0”和“1”的字符串通過腦機接口進(jìn)行傳遞，是可以實現(xiàn)把來自“信號發(fā)送者”的信息直接傳遞到“信號接受者”的大腦里的。比如，在2014年3月28日的實驗中，實驗人員成功地在兩位受試者之間傳遞了140比特的信息。同年4月7日的另一次實驗還成功地在兩個人之間傳遞了“halo”和“ciao”兩個單詞?？傮w而言，這個體系可以實現(xiàn)接近90%的準(zhǔn)確率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于隨機猜測“0”或者“1”帶來的準(zhǔn)確率。這說明在腦與腦之間利用非侵入式的腦機接口傳遞信息是可行的。

腦機接口的應(yīng)用與隱患

目前，腦機接口技術(shù)雖然還處于初步發(fā)展階段，但是可以預(yù)料，在不久的將來，這項技術(shù)會逐步成熟并會步入應(yīng)用階段。其最初步的應(yīng)用會出現(xiàn)在醫(yī)療領(lǐng)域，可以對癱瘓、失語、失明的病人進(jìn)行康復(fù)治療。然而，隨著技術(shù)的發(fā)展，腦機接口技術(shù)可能被運用到健康人身上，從而提高健康人的能力。比如，在未來使用腦和腦的直接信息交流來幫助人們實現(xiàn)更高效率的決策；或者通過直接往腦內(nèi)下載信息從而提高學(xué)習(xí)效率。這些今天看似匪夷所思的幻想，也許在不遠(yuǎn)的未來會成為現(xiàn)實。

所以，毫無疑問，腦機接口有巨大的潛力，可能給我們的生活帶來無法估量的正面影響。然而，和許多新興技術(shù)一樣，腦機接口技術(shù)也具有兩面性，它同樣可能帶來不可忽視的消極后果。比如，如果你可以“讀出”一個人腦內(nèi)的信息，那么這個人是否還有隱私可言呢？同樣，如果我可以往你的腦內(nèi)“寫入”信息（就像上面提到的腦之間的信息傳遞），那么你的決定還是你個人的決定嗎？是不是我在一定程度上已經(jīng)代替你做出了決定，即你實際上是被我“遙控”的？這些問題都是值得深入探討的，因為它們將界定腦機接口這項技術(shù)的倫理界限，規(guī)定它可以做什么和不可以做什么。

暢想腦機接口的未來

讓我們想象一個腦機接口技術(shù)已經(jīng)可以實用化的社會，看看腦機接口技術(shù)究竟可能給我們的生活帶來什么影響吧！

在2051年，人類已經(jīng)發(fā)明了實用的腦機接口技術(shù)用來治療阿爾茨海默病。王大爺已經(jīng)患阿爾茨海默病5年了，最近幾年他的病情出現(xiàn)了惡化，經(jīng)常記不住身邊人的名字，出門也老是忘記回家的路。他的兒女不由得為父親擔(dān)心，好在為阿爾茨海默病患者設(shè)計的治療儀已經(jīng)上市。這個治療儀其實就是一種非侵入腦機接口。從外形上看治療儀像一個帽子，把它戴在病人頭上，就可以自動向病人的大腦發(fā)出信號，從而糾正病人的行為。比如，王大爺忘記他兒子的名字的時候，治療儀就會“告訴”王大爺，他的兒子叫王小冰，王大爺就瞬間記起兒子的名字了。當(dāng)王大爺迷路時，治療儀可以利用GPS信號確定王大爺?shù)奈恢茫业剿摶丶业姆椒?，并且將相?yīng)信號傳遞到王大爺腦中。王大爺就馬上“想起來”原來他在離家3千米的地方，可以乘坐251路公共汽車坐三站即可到達(dá)家門口。從王大爺?shù)慕嵌瓤?，這一切都是他自己想出來的，而治療儀對他而言只是一頂帽子，與他想什么毫無關(guān)系。

不過，治療儀還可以繼續(xù)升級。比如，王小冰覺得父親的生活過于單調(diào)，決定往治療儀里上傳一個下象棋的程序。這樣，王大爺就可以在治療儀的控制下與鄰居老徐頭下象棋。在王大爺心中，象棋的每一步走法都是他自己想出來的。又過了幾天，王小冰覺得王大爺可以發(fā)揮余熱，比如輔導(dǎo)自己的兒子（也就是王大爺?shù)膶O子）學(xué)習(xí)小學(xué)語文。于是，他又向治療儀里上傳了一個“《唐詩三百首》程序”。于是，在治療儀的控制下，王大爺成為了唐詩專家，可以輔導(dǎo)孫子學(xué)習(xí)唐詩了。當(dāng)然，在王大爺心中，每一首唐詩都是他自己原本就知道的，和頭上這頂帽子沒有任何關(guān)系。隨著不斷上傳新的程序，治療儀也擁有了越來越多的功能，王大爺也能不斷“解鎖”新技能，與幾年前的那個健忘老大爺判若兩人。然而，王大爺還是王大爺嗎？

當(dāng)然，王大爺只是一個幻想故事中的角色，故事里提到的技術(shù)，即使可能實現(xiàn)，估計也得幾十年之后。但是，我們確實需要正視腦機接口技術(shù)可能帶來的深刻影響，而這并非純粹的幻想。腦機接口技術(shù)，特別是涉及向腦內(nèi)輸入信息的技術(shù)，必然會在一定程度上侵入人類的“自我”之中。那么，我們愿意把多少 “自我”讓渡給技術(shù)，而又愿意保留多少給自己呢？讓腦機接口技術(shù)接管部分你的思考過程有可能治療疾病，甚至提高你的能力。然而，隨著這個接管程度的不斷增加，你的“自我”也必將逐漸被芯片接管。那么，這里是否應(yīng)該存在一條界線呢？如果有，應(yīng)該劃在哪里呢？這些問題都值得我們每一個人深入思考。