人脑连接互联网

李忠东

研究“人脑/云接口”系统

大脑上传是科幻文艺作品司空见惯的题材，《黑客帝国》中所表现的脑洞大开和讲述的科技隐喻，20年后的今天依然令人震撼。影片中，年轻的网络黑客尼奥发现看似正常的现实世界实际上是由一个名为“矩阵”的计算机人工智能系统控制的，尼奥在一名神秘女郎崔妮蒂的引导下见到了黑客组织的首领墨菲斯，三人走上了抗争“矩阵”的征途。尼奥历尽千辛万苦，最终认清“矩阵”就是人工智能创造的一种神经交互模拟系统 。

超越疼痛、疾病和死亡等身体束缚，一直是人类津津乐道的话题。超人类主义（又称超人文主义或超人主义）认为，科学能够为人类提供一种未来派的方式，使人类超越目前的身体形态，并实现各种超越性的梦想。或许在超人类主义者看来，改变人类状态最激动人心的技术莫过于将人的思维转化为数字化的数据，再“上传”到一个无比强大的电脑上。通过这种方式，大家就能永远生活在一个没有边界的虚拟现实中。

美国加利福尼亚州分子制造研究所的研究人员在近期的《神经科学前沿》杂志上撰文称，他们正在研究一种名为“人脑/云接口”的新系统，将神经纳米机器人植入人体，实现与网络的实时连接。纳米机器人是一种比人类头发丝的宽度还小的微型机器人，有望在未来以各种方式造福人类和地球，比如促进对影响人类大脑的约400种疾病进行精确诊断和治疗。

“植入人类大脑的神经纳米机器人将作为人类大脑和超级计算机之间的‘联络人，能够像《黑客帝国》中描述的那样下载信息。”该研究报告的作者之一小罗伯特·弗雷塔斯解释说，“这些神经纳米机器人可以在人体血管系统中识别方向，跨越血脑屏障，在脑细胞之间甚至脑细胞内部精确地自动定位，然后让加密信息在人脑和基于云的超级计算机网络之间无线传输，实时监控大脑状态并提取数据。”

“人脑/云接口”的概念最早是由未来学家雷·库茨韦尔提出的，他认为人类布满皱纹的新皮质是大脑中最新的、最聪明的、“有意识”的部分，神经纳米机器人可以用来连接人类大脑的新皮质和云端的“合成新皮质”。这位科学家预计，计算机10年内会像人类一样聪明，“人脑/云接口”系统有可能使人类只要想到一个问题就会立刻得到解答，而不是用搜索引擎去查询。

其实，人与机器相融合这一观念并不新奇，包括库茨韦尔在内的其他科学家都有过详细论述，其中未来学博士伊恩·皮尔逊2018年提出的人类终将长生不老的理论，格外引人注目。“这不是通过人类的自身躯体实现的，而是把大脑与人形机器人结合起来后梦想成真的，有可能在2050年左右实现。”皮尔逊展望道，“假设你存够了钱，并且一切准备就绪，你的大脑就能连接一个人形机器人，将它用作自己的身体。和从前一样你还是你，只不过换了一个高度升级的更年轻的身体。”

“‘人脑/云接口由神经纳米机器人技术调节，可以使个体有能力在云端即刻获取人类积累的一切知识，从而大幅提高人们的学习能力和智力。”该项报告的第一作者努诺·马丁斯博士指出，“目前还仅仅是起步阶段，一种实验性的人类‘脑网（BrainNet）系统已经完成测试，使不同人脑之间实现了通过云端进行意识驱动的信息交换。”来自美国华盛顿大学和卡耐基梅隆大学的神经学者2018年发明了上述名为“脑网”的技术，让三名测试者仅凭意识共享内心想法，玩“俄罗斯方块”。 研究团队将来自两个人脑的电脉冲用脑电图记录下来，然后通过经颅磁刺激将信息传递给第三人的大脑。三名测试者最终在一个界面中实现了三个大脑同时交流协作，高效地处理了“俄罗斯方块”的排布问题。研究人员表示，尽管还没有达到进行大规模人类试验的阶段，但这项新生技术已经存在，且具有潜在应用的可能性，包括改善教育、智力、娱乐、旅行和其他互动体验的能力。

2017年3月，美國企业家埃隆·马斯克宣布成立Neuralink公司，致力于把人脑与电脑连起来，提升人脑能力，确保人类有能力应对人工智能带来的威胁。马斯克曾多次警告人工智能的潜在危险，将其视为关乎人类文明存亡的最根本的风险，认为保持与机器智能同步的最好办法就是升级人类智能。马斯克还是太空探索技术公司和特斯拉电动汽车公司的首席执行官，如果说这两家公司所做的事情是在改变世界，那么Neuralink从事的就是改变人类自身的工作，希望重新定义未来人类的样子，帮助人类实现与人工智能的共生。据Neuralink网站介绍，公司将使用名为“神经织网”的技术，在人类大脑中植入微小电极，与电脑建立联系。这种技术可以治疗癫痫和帕金森等脑功能障碍疾病，同时还能提高人类大脑能力，把人类思维“下载”到电脑中，或将电脑中的信息通过电极“上传”到人脑，把人类智力与人工智能有效融合，从而提高人类的认知能力和记忆力。

为了实现人脑与机器相连接的目标，Neuralink第一步要做的就是开发研制“神经蕾丝”技术，即把电脑电极连接到大脑的神经元上，也就是说把一小块芯片和一束微小的电线植入头骨内。此外，其他技术诸如印于皮肤的电极矩阵、光遗传学、碳纳米管以及能在动脉中影响所有神经元的支架等也都在研究之中。相对于“神经蕾丝”，一种名为“神经微尘”的技术设备对人体的损伤程度更小，它利用的是弥散至大脑、嵌入大脑外层的纳米电极。

开发“下一代非手术神经技术”

虽然“大脑网络”的思维功能仍处于初级阶段，但研究人员看好其未来发展前景。美国国防部下属的国防高级研究计划局正在资助六个研究团队开发“下一代非手术神经技术”。这种无需手术的新技术为人脑和机器之间快速无缝的沟通提供了双向通道。科学家将利用大脑基因工程、纳米技术和红外光束等工具，即时读取士兵的意识，最终研制出用思维控制的武器。这种新技术可能采用外部头戴装置（读取用户大脑信号）的形式，控制无人机、监控安全网络和通信，对于提升互动速度具有至关重要的意义。

對于正常人来说，脑外科手术风险太大，而现有的外部脑监测方法如脑电图、电极直接附着在头皮上，获得的数据极不准确。因此，研究团队力求避免这些手术方法，在无创或微创“人脑/云接口”方面取得突破，开发出能通过接近用户头脑来读取大脑信号的硬件；与此同时研制出新技术，其中包括使用超声波技术读取大脑中的电信号，以及吞服神经纳米机器人来帮助大脑与外部头戴装置通信的“微创”模式等。“如果这项技术研发成功，我们最终将拥有可穿戴的神经接口系统，即可在几毫米范围内与大脑通信，将神经技术从临床转移到国家安全等应用领域。”该项目负责人展望道，“为了迎接无人系统、人工智能和网络操作相互融合时代的到来，我们正在积极做好准备。”

把无人机送上天空，传统的方法是分工负责，有的负责操纵机器，有的分析数据，这中间难免会产生延迟。如果想与机器交流，操控者必须从自己的大脑发出信号，动手或动嘴来发出口头命令，这就限制了人与网络系统或物理系统交流的速度。那么如何提高交互速度呢？参与新技术开发的另一个团队来自巴特尔研究所，研究如何只用意念就能控制多架无人机，而有关加速度和位置等信息会直接反馈给大脑。“操纵杆和计算机光标基本上都是单向设备，但现在我们想到的是一个人控制多架无人机，这是双向的。”该团队高级研究员高拉夫·夏尔马描绘道，“这一研究或许可以用来提高人与机器的互动速度，如果无人机向左移动，你的大脑就会收到一个感官信号，告诉你它在向左移动。”

该研究团队计划将特殊设计的纳米粒子通过鼻腔注射进入体内，磁场将引导它们到达特定的神经元。当外部头戴装置向目标神经元施加磁场时，会产生电脉冲，使神经元放电；反过来，从神经元发出的电脉冲能转换成微小的磁场，被头戴装置中的探测器接收。“然而将这一过程转化为用思维控制无人机并不简单，但我们很乐意接受挑战。”夏尔马表示，“大脑是医学的最后一个前沿领域，我们对它知之甚少，这就是在这个领域做研究如此激动人心的原因所在。”

遭遇技术和伦理的严峻挑战

研究人员强调，将大量神经纳米机器人安全植入大脑并非易事，需要对它们的分布和生物相容性进行详细分析，才能考虑将其应用于人类发展。

应该承认，迄今为止我们对大脑的理解还远远不够。我们的大脑拥有大约860亿个神经元，它们之间有着数以万亿计的连接。为了数字化地复制思维，必须绘制出每一个这样的连接，而这远远超出了人类现有的能力。我们不知道大脑中有多少分子，更不用说有多少分子扮演着关键角色。无论答案是什么，都远远超过了计算机所能复制的数量。

虽然我们能够模拟大脑工作方式的某些方面，但并不意味着就一定可以完整地模拟真实的大脑或者说思维。在可以预见的未来，计算机功能的提升还无法在单个分子水平上对大脑进行模拟。除非我们能从大量的分子水平细节中抽象化出数字性、逻辑性的运作机制，否则大脑模拟将永远不可能实现。

此外，若要确保脑机接口不损伤人体，所需要考虑的因素依然很多。现有的脑机接口设备多是头戴式的，无法获得细胞尺寸级的信号控制。而要实现与大脑真正意义的全连接，前提应该是换头术的成功。那样才意味着至少我们能把神经控制通路理解清楚了，然后才能上升到意识层，对高层的智能进行模拟和实现人机融合。如果是保留大脑，并与机器相连，来实现人机融合，将会带来两个棘手的问题：一个是如何能有效从身体上剥离大脑，这一点本身就极其困难；另一个是如果成功了，也就意味着人类可以反向通过机器来控制大脑，那如何保证被人机融合的大脑不是处在“缸中之脑”的虚假环境中呢？

毋庸置疑，大脑与互联网相连可能会彻底改变脑损伤、瘫痪、癫痫和精神分裂症等许多疾病的治疗方法，给人们带来更好的体验。但也有可能为企业、黑客、政府或其他任何人提供利用和操纵他人的新方法，加剧社会不平等。与此同时，或许也会深刻地改变私人的精神生活、个人的代理和对个人作为被其身体约束的实体的理解。

有些人通过在大脑中植入电极来进行脑深部刺激，会感到自己的身体和身份被改变了。一份研究报告举例说，一名抑郁症患者在用脑刺激器治疗7年之后，开始怀疑自己与他人互动的方式。“是设备造成的，还是抑郁，或者是内心深处的一些东西，”他惊恐地说，“真奇怪！我不确定我是谁。”神经技术可以明显地扰乱人们的自我认同感和能动性，这会动摇人们自我本质和个人责任的核心假设，不管是法律上的还是道德上的。随着神经技术的发展，政府和其他机构开始努力赋予人们新的能力，个人身份（我们的身体和精神的完整性）和代理（我们选择行动的能力）必须作为一种基本的人权被保护起来。

如果一些人的身体或大脑与其他大多数人的不同，会形成一种偏见。随着那些能让人们从根本上扩大其耐力、感官或心智能力的神经技术的采用，社会规范可能会改变，从而引发新的公平感问题：谁能获取？谁不能获取？那些能够增强自身能力的人会不会歧视其他人？这也很可能会成为划分社会阶层的重要标准。