人腦工程：下一個曼哈頓計劃

近些年，歐美發(fā)達國家掀起一股人腦研究的熱潮。今年4月，美國總統(tǒng)奧巴馬宣布美將啟動為期十年的“人腦工程”計劃，揭開人腦的若干未解之謎。人腦研究難度巨大，被視為科研領域“皇冠上的明珠”，但一旦實現(xiàn)突破，將在醫(yī)療衛(wèi)生、信息科技乃至軍事情報領域產(chǎn)生巨大影響。美國科學界稱，美對人腦工程的投入堪比登月，是一項影響深遠的戰(zhàn)略舉措。

比太空探索更艱巨的工程

人類雖然已經(jīng)征服了太空，卻對我們頭上重約三斤的神經(jīng)中樞知之甚少。人腦比我們想象的更加復雜，其內部構造和運行機制不可能簡單地與人類創(chuàng)造出的電腦相比，其功能也遠比想象的更加強大。一些懷疑人腦工程的科學家認為，人類對蒼蠅大腦的認識仍不全面，更不用說比其復雜萬倍的人腦了。隨著科技和理論認識的發(fā)展，人類對大腦的認識正逐漸從不可能走向可能。

心理學的發(fā)展讓科學家發(fā)現(xiàn)了探索大腦的科學路徑。人腦與電腦最大的差別，在于潛意識、情緒等難以被量化的非理性因素在人腦中占據(jù)重要地位，醫(yī)學、生物學等方法對這些隨意性很強的非理性因素辦法不多。心理學則在這方面有獨到優(yōu)勢。如今的心理學已經(jīng)與弗洛伊德時期大相徑庭，不再簡單地將潛意識歸結于人類的動物性。認知心理學和行為心理學在解釋、分析潛意識上已經(jīng)取得了若干成果，并借助新的腦部探測方法不斷完善。

核磁共振、染色蛋白等醫(yī)學技術使人類能夠更加科學、人道地研究大腦。人腦研究的最大障礙并非技術，而是人性。研究人員無法用人體試驗的方式研究大腦，只能尋找一些由于天生或后天原因部分喪失腦功能的病人，探究大腦各部分的作用和功能。而這些研究對象實在太少，這導致腦科學進展緩慢，遠不如對人類其他器官的研究。如今，依靠經(jīng)顱磁刺激技術，科學家能夠用一種可逆、安全的方式擾亂特定大腦區(qū)域的活動，模擬部分腦功能喪失的研究對象。

計算機等信息技術顯著增強了人類研究腦科學這類復雜問題的能力。腦科學研究的另一大難度是大腦的復雜性，據(jù)科學家估計，人類大腦內部有近1000億個神經(jīng)元，彼此通訊，形成100萬億個突觸，數(shù)量之繁密，勝過整個銀河系的星辰，這導致研究人腦功能是無法用人力完成的任務。但如今，隨著計算機及云計算、大數(shù)據(jù)等信息技術的發(fā)展，科學家已經(jīng)有信心跟蹤每個神經(jīng)元及腦部信息處理的具體過程。

這些因素都是美國在此時啟動“人腦工程”計劃的主要原因。2013年4月，奧巴馬宣布實施該計劃，邀請全美頂尖腦科學專家對計劃進行前期調研和戰(zhàn)略規(guī)劃。9月，專家組確立了九個研究領域。到2014年4月，美國政府設計出該計劃的雄偉藍圖，未來7至12年，美國將試圖弄清每個腦細胞的類型及其內在聯(lián)系。奧巴馬政府決定從預算中拿出1.1億美元支持該計劃，將先繪制出一份“人腦地圖”，指引后續(xù)研究。

計劃啟動前后，美國在人腦研究上已經(jīng)出現(xiàn)了若干進展。7月，美國國防部宣布，該部門下屬的洛斯·阿拉莫斯實驗室已經(jīng)開始對人腦的記憶功能進行研究，希望找到能夠幫助士兵恢復記憶的辦法，實驗室中的一位教授稱，實驗室已經(jīng)發(fā)明出一種設備，可用無線方式傳輸人腦中的信息。此外，來自麻省理工學院的教授開發(fā)出一種光敏感蛋白，它將能夠替代現(xiàn)在腦研究中向腦中植入的傳感器，幫助科學家模擬大腦神經(jīng)細胞變化。美國華盛頓州西雅圖艾倫腦科學研究所的團隊對人類胎兒發(fā)育過程中的腦部發(fā)展進行了基因跟蹤，發(fā)現(xiàn)了若干可能與腦部疾病有關的基因缺陷。該研究所還發(fā)布了小鼠大腦連接圖譜，此圖譜是全世界首個哺乳動物全腦神經(jīng)元連接圖譜，對人腦研究具有重大借鑒意義。

精神領域的核革命

奧巴馬在宣傳“人腦工程”時主要提及該技術將用以治療阿爾茨海默病，并將該技術與美國曾經(jīng)推動的人類基因圖譜工程類比。但是，“人腦工程”比基因圖譜更有攻擊性，并不僅僅被用于醫(yī)學，而具有更為廣泛的戰(zhàn)略功用和意義。

首先，“人腦工程”開啟了腦科學商業(yè)化的大門。美國政府支持該項目，意味著美國社會關于腦科學倫理道德的爭論將畫上句號。像轉基因、干細胞研究一樣，美國社會對腦科學也一直存有疑慮，擔憂這一技術可能被用作“洗腦”。這種憂慮的消失意味著美國腦科學研究將大踏步向前進，并且將被迅速推入商業(yè)市場。美國政府估計，人腦工程將起到類似于曼哈頓計劃、星球大戰(zhàn)計劃或人類基因圖譜計劃的作用，成為帶來一場全方位科技革命的啟動器。奧巴馬稱，每在人類基因圖譜方面投入一美元，就能帶來140美元的收益，腦科學的倍增效應可能更加明顯。如果該計劃能夠治療阿爾茨海默病，就能為美國每年省下數(shù)千億美元的醫(yī)療費用。此外，腦科學研究可以揭開大腦高智能、高效率、低能耗之謎，可能對信息科技帶來深遠影響。IBM的科學家已開發(fā)出一款類似人腦運算“神經(jīng)突觸計算機芯片”，這種高能低耗的芯片將逐漸取代傳統(tǒng)的中央處理器。

其次，“人腦工程”在國家安全領域也有巨大潛力。美國推動“人腦工程”的經(jīng)費將大部分來自國防預算，這項技術從一開始就被賦予了濃重的軍事色彩。該工程將輔助美軍正在推進的無人機、戰(zhàn)場機器人計劃，提高這些無人裝備遙控作戰(zhàn)的精度、反應速度和作戰(zhàn)技巧。

此外，“人腦工程”在提升美軍士兵作戰(zhàn)能力上也會有顯著作用，它能幫助作戰(zhàn)指揮員和士兵避免認知上的死角，提升應急預判能力，甚至可能開發(fā)出相關藥物幫助士兵減輕實戰(zhàn)的疲勞和緊張感。

“人腦工程”在作戰(zhàn)演練上也將大派用場，未來演習可能借助人腦感知系統(tǒng)，在虛擬現(xiàn)實的戰(zhàn)場中完成。演習的真實感、實戰(zhàn)性將更強，參演士兵的危險性卻將明顯下降。

在情報領域，“人腦工程”將提升美國情報部門分析、整合情報信息的能力，原先大量需要由情報人員親自翻譯、理解的信息，未來將交由仿真電腦完成。“人腦工程”還將帶來一場情報研究的革命。冷戰(zhàn)時期，中情局即開始結合人的面部表情、舉止研究其性格特征，而如果美國完全搞清了“大腦中的每個細胞”，那么這種針對特定人物的“讀心術”將更加科學、準確。該技術甚至可能幫助審訊者提取嫌疑人腦中的記憶或信息。

更進一步說，“人腦工程”將為美國開展“信息戰(zhàn)”、“輿論戰(zhàn)”打下基礎。美國政府和情報部門能夠充分利用人腦中隱藏的偏好和缺陷，設計出更為行之有效的意識形態(tài)進攻策略，與其競爭對手爭奪話語權，或在其敵手內部制造社會混亂。

最后，“人腦工程”將是實現(xiàn)人工智能的關鍵一步。人工智能是人類長期以來的科學幻想，隨著計算機技術的發(fā)展，這一幻想正逐漸走向現(xiàn)實。如今，阻止科學家實現(xiàn)人工智能的不再是計算機的運行速度，而是如何讓計算機像人腦一樣主動思考，如何使其能更清晰、準確地理解人類的指令與意圖。僅靠增強計算機運行速度已經(jīng)不足以解決這些障礙，科學家還需要弄清人類大腦皮層中的關鍵特性?！叭四X工程”將補足人工智能研究中的重要短板，從生物學、心理學的角度研究大腦，再將大腦的特質復制到計算機中，讓計算機擁有與人腦類似的學習、分辨能力，甚至擁有模糊思考的能力。一旦美國率先掌握人工智能技術，那么它也就拿到思想領域的“核武器”——一個免費、高效、全知全能、不需要休息的助手。

（作者為中國現(xiàn)代國際關系研究院美國所助理研究員）