人腦連接互聯(lián)網(wǎng)

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》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)絡黑客尼奧發(fā)現(xiàn)看似正常的現(xiàn)實世界實際上是由一個名為“矩陣”的計算機人工智能系統(tǒng)控制的，尼奧在一名神秘女郎崔妮蒂的引導下見到了黑客組織的首領墨菲斯，三人走上了抗爭“矩陣”的征途。尼奧歷盡千辛萬苦，最終認清“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）認為，科學能夠為人類提供一種未來派的方式，使人類超越目前的身體形態(tài)，并實現(xiàn)各種超越性的夢想?；蛟S在超人類主義者看來，改變人類狀態(tài)最激動人心的技術莫過于將人的思維轉化為數(shù)字化的數(shù)據(jù)，再“上傳”到一個無比強大的電腦上。通過這種方式，大家就能永遠生活在一個沒有邊界的虛擬現(xiàn)實中。

美國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)納米機器人植入人體，實現(xiàn)與網(wǎng)絡的實時連接。納米機器人是一種比人類頭發(fā)絲的寬度還小的微型機器人，有望在未來以各種方式造福人類和地球，比如促進對影響人類大腦的約400種疾病進行精確診斷和治療。

“植入人類大腦的神經(jīng)納米機器人將作為人類大腦和超級計算機之間的‘聯(lián)絡人，能夠像《黑客帝國》中描述的那樣下載信息?！痹撗芯繄蟾娴淖髡咧恍×_伯特·弗雷塔斯解釋說，“這些神經(jīng)納米機器人可以在人體血管系統(tǒng)中識別方向，跨越血腦屏障，在腦細胞之間甚至腦細胞內部精確地自動定位，然后讓加密信息在人腦和基于云的超級計算機網(wǎng)絡之間無線傳輸，實時監(jiān)控大腦狀態(tài)并提取數(shù)據(jù)?！?/p>

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

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

“‘人腦/云接口由神經(jīng)納米機器人技術調節(jié)，可以使個體有能力在云端即刻獲取人類積累的一切知識，從而大幅提高人們的學習能力和智力?！痹擁棃蟾娴牡谝蛔髡吲Z·馬丁斯博士指出，“目前還僅僅是起步階段，一種實驗性的人類‘腦網(wǎng)（BrainNet）系統(tǒng)已經(jīng)完成測試，使不同人腦之間實現(xiàn)了通過云端進行意識驅動的信息交換?！眮碜悦绹A盛頓大學和卡耐基梅隆大學的神經(jīng)學者2018年發(fā)明了上述名為“腦網(wǎng)”的技術，讓三名測試者僅憑意識共享內心想法，玩“俄羅斯方塊”。 研究團隊將來自兩個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。三名測試者最終在一個界面中實現(xiàn)了三個大腦同時交流協(xié)作，高效地處理了“俄羅斯方塊”的排布問題。研究人員表示，盡管還沒有達到進行大規(guī)模人類試驗的階段，但這項新生技術已經(jīng)存在，且具有潛在應用的可能性，包括改善教育、智力、娛樂、旅行和其他互動體驗的能力。

2017年3月，美國企業(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，確保人類有能力應對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，將其視為關乎人類文明存亡的最根本的風險，認為保持與機器智能同步的最好辦法就是升級人類智能。馬斯克還是太空探索技術公司和特斯拉電動汽車公司的首席執(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從事的就是改變人類自身的工作，希望重新定義未來人類的樣子，幫助人類實現(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，在人類大腦中植入微小電極，與電腦建立聯(lián)系。這種技術可以治療癲癇和帕金森等腦功能障礙疾病，同時還能提高人類大腦能力，把人類思維“下載”到電腦中，或將電腦中的信息通過電極“上傳”到人腦，把人類智力與人工智能有效融合，從而提高人類的認知能力和記憶力。

為了實現(xiàn)人腦與機器相連接的目標，Neuralink第一步要做的就是開發(fā)研制“神經(jīng)蕾絲”技術，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。此外，其他技術諸如印于皮膚的電極矩陣、光遺傳學、碳納米管以及能在動脈中影響所有神經(jīng)元的支架等也都在研究之中。相對于“神經(jīng)蕾絲”，一種名為“神經(jīng)微塵”的技術設備對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)“下一代非手術神經(jīng)技術”

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

對于正常人來說，腦外科手術風險太大，而現(xiàn)有的外部腦監(jiān)測方法如腦電圖、電極直接附著在頭皮上，獲得的數(shù)據(jù)極不準確。因此，研究團隊力求避免這些手術方法，在無創(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的硬件；與此同時研制出新技術，其中包括使用超聲波技術讀取大腦中的電信號，以及吞服神經(jīng)納米機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@項技術研發(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與大腦通信，將神經(jīng)技術從臨床轉移到國家安全等應用領域。”該項目負責人展望道，“為了迎接無人系統(tǒng)、人工智能和網(wǎng)絡操作相互融合時代的到來，我們正在積極做好準備?！?/p>

把無人機送上天空，傳統(tǒng)的方法是分工負責，有的負責操縱機器，有的分析數(shù)據(jù)，這中間難免會產生延遲。如果想與機器交流，操控者必須從自己的大腦發(fā)出信號，動手或動嘴來發(fā)出口頭命令，這就限制了人與網(wǎng)絡系統(tǒng)或物理系統(tǒng)交流的速度。那么如何提高交互速度呢？參與新技術開發(fā)的另一個團隊來自巴特爾研究所，研究如何只用意念就能控制多架無人機，而有關加速度和位置等信息會直接反饋給大腦?！安倏v桿和計算機光標基本上都是單向設備，但現(xiàn)在我們想到的是一個人控制多架無人機，這是雙向的?！痹搱F隊高級研究員高拉夫·夏爾馬描繪道，“這一研究或許可以用來提高人與機器的互動速度，如果無人機向左移動，你的大腦就會收到一個感官信號，告訴你它在向左移動。”

該研究團隊計劃將特殊設計的納米粒子通過鼻腔注射進入體內，磁場將引導它們到達特定的神經(jīng)元。當外部頭戴裝置向目標神經(jīng)元施加磁場時，會產生電脈沖，使神經(jīng)元放電；反過來，從神經(jīng)元發(fā)出的電脈沖能轉換成微小的磁場，被頭戴裝置中的探測器接收?！叭欢鴮⑦@一過程轉化為用思維控制無人機并不簡單，但我們很樂意接受挑戰(zhàn)?！毕臓栺R表示，“大腦是醫(yī)學的最后一個前沿領域，我們對它知之甚少，這就是在這個領域做研究如此激動人心的原因所在?！?h3>遭遇技術和倫理的嚴峻挑戰(zhàn)

研究人員強調，將大量神經(jīng)納米機器人安全植入大腦并非易事，需要對它們的分布和生物相容性進行詳細分析，才能考慮將其應用于人類發(fā)展。

應該承認，迄今為止我們對大腦的理解還遠遠不夠。我們的大腦擁有大約860億個神經(jīng)元，它們之間有著數(shù)以萬億計的連接。為了數(shù)字化地復制思維，必須繪制出每一個這樣的連接，而這遠遠超出了人類現(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鍵角色。無論答案是什么，都遠遠超過了計算機所能復制的數(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的大腦或者說思維。在可以預見的未來，計算機功能的提升還無法在單個分子水平上對大腦進行模擬。除非我們能從大量的分子水平細節(jié)中抽象化出數(shù)字性、邏輯性的運作機制，否則大腦模擬將永遠不可能實現(xiàn)。

此外，若要確保腦機接口不損傷人體，所需要考慮的因素依然很多?，F(xiàn)有的腦機接口設備多是頭戴式的，無法獲得細胞尺寸級的信號控制。而要實現(xiàn)與大腦真正意義的全連接，前提應該是換頭術的成功。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層，對高層的智能進行模擬和實現(xiàn)人機融合。如果是保留大腦，并與機器相連，來實現(xiàn)人機融合，將會帶來兩個棘手的問題：一個是如何能有效從身體上剝離大腦，這一點本身就極其困難；另一個是如果成功了，也就意味著人類可以反向通過機器來控制大腦，那如何保證被人機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。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，加劇社會不平等。與此同時，或許也會深刻地改變私人的精神生活、個人的代理和對個人作為被其身體約束的實體的理解。

有些人通過在大腦中植入電極來進行腦深部刺激，會感到自己的身體和身份被改變了。一份研究報告舉例說，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的方式。“是設備造成的，還是抑郁，或者是內心深處的一些東西，”他驚恐地說，“真奇怪！我不確定我是誰?！鄙窠?jīng)技術可以明顯地擾亂人們的自我認同感和能動性，這會動搖人們自我本質和個人責任的核心假設，不管是法律上的還是道德上的。隨著神經(jīng)技術的發(fā)展，政府和其他機構開始努力賦予人們新的能力，個人身份（我們的身體和精神的完整性）和代理（我們選擇行動的能力）必須作為一種基本的人權被保護起來。

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