連接未來

馬迪

2019年剛剛過去4個月，幾部與人工智能有關的影視作品已紅遍網絡：先有詹姆斯·卡梅隆擔任制片的電影《戰斗天使：阿麗塔》，后有Netflix的自制系列動畫片《愛、死亡和機器人》。它們都有一個共同的關鍵技術背景—就是人可以用意念控制機械等外部設備。

腦部是人類的神經中樞，幾乎所有的高級神經活動都在這里完成。腦機接口致力于為有機生命形式的腦與無生命的設備之間直接連接通路，通俗點理解就是用意念控制設備。而這個設備，既可以是簡單的電路和芯片，也可以是方便殘疾人使用的輪椅，甚至千里之外的某個開關……

為了方便理解，整個過程可以簡單分為4步：信號采集-信息解碼—信息再編碼—反饋，因此它也是一門多學科交叉的技術，涉及認知科學、神經科學、生物工程、機械動力學、機器學習等多個領域。

采集信號，即從大腦皮質中獲取神經元的活動，作為腦機接口實現的第一步顯得尤為重要。這是腦機技術的根本，沒有信號的獲取，之后的步驟自然無法開展。1924年，德國精神病學家貝格爾將兩個連著電線的金屬片，分別放在病人的前額和后腦，第一次采集到了人類的腦電波信號。這種用來測量腦電波的方法叫做腦電圖，這項技術至今仍在使用。

某種意義上來講，當你在接受腦電圖檢測時，你的腦就已經與這臺龐大的機器緊密相連。這種非侵入式腦機接口簡單易操作、對人無傷害，但也存在信號質量低、精度差、不穩定等問題，最終并未在治療領域走得更遠。與之相對的，侵入式腦機接口通常直接植入到大腦的灰質，因而所獲取的神經信號質量更高，才更有可能被解碼成為準確的信息。即便如此，所獲取的信號也相當微弱，必須通過專業設備對信號進行放大和降噪。

收集好了足夠多的信息后，就可以進行信號的解碼和再編碼了。20世紀六七十年代，研究者中的先鋒派就開始致力于探索動物（主要是獼猴）的大腦運動皮層信號與肢體運動之間的關系。到2008年，美國匹茲堡大學神經生物學家已經可以讓猴子操縱機械臂給自己喂食。這也標志著腦機接口已經發展到能夠與外部設備直接相連，并使外部設備執行特定功能的階段。

獲得環境反饋信息后再作用于大腦也非常復雜。設備感知環境并且傳遞給大腦進行反饋，這其中包括且不限于視覺、觸覺、聽覺。2014年巴西世界杯開幕式上，癱瘓少年朱利亞諾·平托在腦控機械外骨骼的幫助下為世界杯開球那一幕引起全球關注。

腦-機-腦的傳輸也正在成為可能。同是2014年，華盛頓大學的研究員通過網絡傳輸腦電信號進行了腦對腦交流實驗。信號發出者佩戴著EEG帽子觀看屏幕上的圖片，腦波信號通過互聯網傳到另一個實驗室，再通過經顱磁刺激技術直達接收者的視覺皮層。在排除所有作弊可能性的情況下，傳輸的答對率高達72%。

由于植入設備帶來的風險和不確定性，侵入式腦機接口技術主要應用于臨床醫學，幫助失憶癥患者、帕金森癥患者、癱瘓患者、聾啞人士等人群。2016年，一位荷蘭的漸凍癥患者在植入電極后，學會了通過腦電波在虛擬鍵盤上打字。2017年2月，斯坦福大學兩位教授聯名發表論文宣布，他們成功讓三名受試癱瘓者通過簡單的想象精準地控制電腦屏幕的光標，在電腦屏幕上輸入了他們想說的話，其中一名患者平均每分鐘輸入39個字母。

從上面提到的各種成功案例可以看出，目前在腦機接口領域，“從腦到機”已經有了很多研究成果和成功案例，但“從機到腦”卻幾乎是沒什么頭緒。科幻電影中的記憶移植橋段至今無人能觸及分毫，原因就在于目前神經科學對于神經編碼的具體方式還處于未知狀態—簡言之，我們還遠遠沒有弄清楚大腦的神奇之處。

從古至今，人只能用自己的意識來直接控制自己的身體，腦機接口作為一種全新的控制和交流方式，給了人向更廣闊世界延伸的機會。如果再打通“從機到腦”這塊屏障，人類將實現肉體和精神的無限延伸—比如碳基硅基的融合“超級人類”、大腦數據全部轉移到數字世界的“永生不死”、完全靠意識來進行交流的“心有靈犀”……如果腦機接口技術成功，我們未來的生活和世界將會有翻天覆地的巨變，人類對于自我也將會有全新的認知。