夢之彼方

張雨晨

導言：

《玩家一號》的續作《玩家二號》11月在北美出版發行。故事中那個塞滿人類流行文化瑰寶（和“梗”）的“綠洲”，堪稱是流淌在電子空間的現世天堂。那么，在我們重返“綠洲”飆賽車、開高達之前，何不先來看看支持這精彩故事的科學基礎框架呢？

一 莊周夢蝶

夢境與現實，哪一個更加精彩，哪一個更加讓人留戀？

從《夢游天姥吟留別》到《愛麗絲漫游仙境》，壯麗而詭異的夢境一直是文藝領域經久不衰的創作題材。而隨著科學的發展，向大腦中輸入信息，形成一個“虛擬現實”的科幻概念，開始取代傳統的“神游太虛”，成了新一代文化產品受眾的新寵。

虛擬現實正式成為一個獨立的科幻概念，還是要從“賽博朋克”流派的開山之作《真名實姓》算起。隨后，諸如《神經漫游者》《雪崩》《黑客帝國》《盜夢空間》在內的后續作品，將這一科幻概念極大擴展，為觀者展現出了千姿百態的虛擬現實奇觀。

而在流行文化同樣發達的日本，則圍繞著虛擬現實技術，誕生了《攻殼機動隊》《鈴音》《廢園天使》等科幻經典。時至今日，虛擬現實題材也依然不乏《刀劍神域》和《十三機兵防衛圈》這樣的新潮大作。甚至連一貫老成持重、以“現實系”自居的《高達》系列，也推出了故事情節頗為精彩的“網游高達”——《高達創形者·再起》。

有趣的是，在自身本就是“虛構”的幻想故事中再去描述“虛擬現實”，等于是讓作品本身，化為一場嵌套著的多層夢境。現在，就讓我們穿透“夢幻境”的層層面紗，潛入它最深處的科學本源吧。

二 歡迎來到現實的荒漠

在認識“虛擬現實”之前，我們首先要弄明白什么是現實。

雖然乍一看“何為現實”是一個幾乎不證自明的蠢問題。但如果打破砂鍋問到底，就會發覺“現實”恰恰是一個極難定義的概念。

在誕生現代科技文明萌芽的古希臘，著名自然哲學家柏拉圖曾經提出了一個乍一看有些匪夷所思的“寓言”：倘若一個人從出生就被鎖在巖洞之中當“面壁者”，所見之物全都是身后大千世界透過洞口投射在巖壁上的影子，那么對于這位命運悲慘的“洞穴囚徒”來說，巖壁上“現實的倒影”就是他所見的一切“現實”。

這個“思想實驗”乍一看似乎匪夷所思，但從嚴密的邏輯思辨角度看，卻提出了一個非常尖銳的問題：我們認識的現實，究竟是客觀的存在，還是由認知能力通過輸入刺激構建出來的幻象？

考慮到我們對“現實”本身的認識，都是建立在感知覺輸入的信息之上，這個“現實究竟是否現實”的問題，就沒有看起來那么不著邊際了。隨著歐洲文藝復興運動對希臘文明薪火的傳承，著名的學者笛卡爾，在柏拉圖的基礎上更進一步，提出了一個如今看來都依然耐人尋味的思想實驗：倘若一只法力高強的惡魔，用卓絕的幻術欺騙了我們所有的感官和知覺，那么我們還能否只靠自己、從內部就識破它精心編織的“夢幻境”呢？更進一步追問，我們怎么確定，如今習以為常的現實，不是一個被惡魔有意用信息壁壘構建的海市蜃樓呢？

時至今日，在流行文化中，笛卡爾的“幻術惡魔”依然有著名為“月讀”“鏡花水月”“對自核夢”和“黑客帝國”的無數化身。這些作品旺盛的生命力，本身就在反映著我們對于“現實”的思考與隱憂。

而隨著現代科學與技術的進步，尤其是神經科學和心理認知科學的快速發展，人類對現實的認知，也從單純的哲學問題，變成了一個橫跨多個學科、涉及無數具體課題的龐大領域。

那么，人類究竟是如何產生對現實的認識呢？

從神經生物學的研究看，以我們的主要感官——視覺為例，大腦的初級視皮層，主要是對視野中物體的邊界、角度朝向、空間頻率等簡單的局部信息進行識別、提取與編碼的。而對復雜物體（比如面孔）的表征識別，則出現在綜合接受大量低級皮層輸入信息的中、高級視覺皮層之中。而再往更高級的腦區走，神經元表征的就是更加抽象、符號化的概念了。

加州理工學院的科學家曹穎，在2017年發表的非人靈長類面部識別機制研究論文中，就以電極記錄的顳葉神經元活動為實驗證據，證明了大腦對面孔的表征和識別，是一個匯總大量神經元反應的過程。具體來說，在顳葉一個負責處理加工面孔等復雜視覺特征的腦區里，不同的神經元會對輸入的不同特征信息分別進行加工，并以自身的放電頻率為編碼手段，分別對某一個具體特征的變化進行持續的表征——比如，一個負責檢測“眼距”特征的神經元，當呈現給大腦的面孔圖片是個眼距很小的人時，它的放電就很少;但隨著雙眼的距離越拉越開，它的放電頻率會變得越來越密集。因此，只要檢測這個神經元的放電頻率，大腦就能知道看到的人眼距是寬是窄。而將這些神經元各自代表的特征維度匯總起來之后，大腦就可以構建一個表征面孔的高維特征空間，識別映入眼簾的每一張面孔。

這種用群體編碼構建面孔的方式，實際上早就被三維動畫建模師用來創建虛擬人物了。最典型的例子，就是很多冒險游戲里開場的角色外觀自定義系統。玩家通過拖動各個特征軸的具體參數，來構建一張符合自己想象的個性化面孔，從而大大增加游戲時的代入感。這個源自計算機建模的“捏人”算法，恰恰與大腦天然的面孔特征表征方式高度類似。

然而，當看到一張熟悉的面孔時，我們根本不需要挨個對比面部特征，就能立刻認出這是誰。即便是陌生的面孔，我們也能在一瞥之下，立刻判斷出這個人的表情、情緒以及可能的性格。

這種現象，神經生物學同樣有實證研究。

回到初級視皮層。先前的大量實驗證據已經證明，這里的神經元主要是表征非常具體的局部信息。那么，當我們掃視充斥著海量具體信息的日常環境時，這里的神經元們會不會被洶涌而入的信息流引發山呼海嘯的全面活動呢？

奇怪的是，自然場景并不能引發初級視覺皮層神經元的大規模活動——這個結果雖然在科學家意料之外，但也在科學的情理之中：自然選擇從來都會嚴格限制大腦的能量消耗，視覺系統如果對最常見的自然環境都要拉滿功率來應對，那必然早就被淘汰了。

經過進一步的研究，科學家們發現，大腦中各個層級的神經元，都會多多少少受到來自其他神經元反饋調控。而大腦內的不少神經元，即便沒有信息輸入時，自身也會產生一定頻率的自發放電，從而對其他的神經元持續產生或興奮或抑制的輸出效果。只有當神經信號沿著特定的通路傳入這些“自說自話”的神經元后，它們的活動模式才會產生變化。這種“自發放電”活動，在知覺認知的形成過程中，就可被視為一種對外部刺激預先進行判斷和表征的“預期”。初級視皮層的神經元，在看到自然場景時，大部分的活動都會被上位神經元的反饋調控所抑制。

由于大量“預期”的存在，大腦建立“現實”的思維過程，與其說是在“拍照”，不如說是在“作畫”。最終的效果，就是大腦經過學習和積累后，只需要同時激活數量有限的少數神經元，就能高效快速地識別、提取環境中感興趣的信息，再用抽象的預期信息填補空白，并對認為不重要的信息大量過濾、抑制。

再進一步，我們大腦里這種“即興創作”的機制，甚至會讓我們看到一些“不存在”的事物。比如說，三個有缺角的“吃豆人”圖形，配上三個折角線段，在適當的排列后，就會讓大腦“看到”一個實際上不存在的“卡尼薩三角”。而這種“完形填空”一般的思維特性，則讓最早描述這一類大腦認知活動的心理學派，獲得了“格式塔（Gestalt，德語完形之意）”的名號，至今依然對科學、哲學甚至藝術都有著獨特的影響和指導。

因此，即便沒有笛卡爾的“幻術惡魔”，我們的大腦本身，也是在不斷地“自我欺騙”中認識“現實”的。而當這種“自欺欺人”的能力出現病態發展時，就會在腦內不受控制地生成各種真假難辨的詭異幻覺，極大影響患者的精神狀態。這種精神疾病，就是名字經常被誤解為“多重人格”的“精神分裂癥”。

隨著神經科學和臨床醫學的發展，哲學領域也在不斷跟進。進入20世紀之后，法國哲學家拉康，就基于當時的科學研究和臨床觀察，對“現實”提出了著名的“三界”理論。

這其中，“真正的現實”，也就是“實在界（the Real）”，是一個我們實際上從未直接感知過的外部世界。我們以為的“現實”，其實是大腦接收了身體其他部分輸入的神經信號，加以篩選、加工甚至“腦補”之后，在腦內形成的“想象界（the Imaginary）”。而人類憑借演化史上空前發達的高度智能，以符號化的邏輯、語言、故事和知識編織起來的抽象概念世界，則組成了最后的“象征界（the Symbolic）”。

虛擬現實技術，就是在現實的荒漠上，為我們再造一個全新的“想象界”。

三 缸中之腦

笛卡爾惡魔的現代版本，就是“缸中之腦”。

簡單來說，就是讓幻術惡魔化身全套的儀器設備，使一個孤立存在的大腦，也能誤以為生存在現實世界。

不如說，我們的大腦本身，從來就是一個蟄伏在顱腔這個“生物培養槽”之中的“缸中之腦”。因此，只要能夠向大腦輸入以假亂真的信息，在大腦中重建一個“虛擬現實”在理論上是完全可能的。

但具體怎么做呢？

其中一個辦法，就是像笛卡爾設想的那樣，從原有的感官通道里向大腦輸入信息——比如目前流行的VR（Virtual Reality）頭顯設備。這個看著像是“板磚蓋臉”的玩意，主體部分實際上是一個雙眼顯示器。它利用人腦借助雙眼視差形成立體視覺的機制，分別向雙眼投射略有角度差異的影像，營造以假亂真的景深。然后，再通過設備內置的平衡感受器，捕捉使用者的頭部轉動，將對應角度的圖像實時傳遞到佩戴者的眼前，模擬頭部轉動時“眼觀六路”的效果。如果再配上立體聲耳機帶來的“耳聽八方”，甚至體感手柄的“手到擒來”，那虛擬現實的體驗效果就更錦上添花了。著名科幻作品《雪崩》和《玩家一號》中的虛擬現實世界，就是依靠類似的技術實現的。

而類似機制的增強現實（Augmented Reality， AR）則是把虛擬信息投射在透明的目鏡上，并可以讓這些虛擬形象與現實進行一定的交互。這顯然對整套系統提出了額外的現實環境感知識別要求。在《刀劍神域·序列之爭》中，主角們就是通過“黑科技”的AR眼鏡，在現實的街道、廣場和公園中與游戲怪獸戰斗、和虛擬歌姬共舞。不過現實中的AR技術，還遠沒有動畫中想象的驚人能力。

顯然，這樣利用原有“輸入端”來制造虛擬現實的技術，最大的優點就是不會對人體造成直接侵害，可以即戴即用，普及起來非常方便。然而，這類技術也絕非完美無缺。我們的感知覺系統，在漫長的自然演化中被環境刺激打磨得極其敏銳，對類似自然環境的輸入信息有著高度的識別、加工能力。而目前的VR設備，再怎么強化硬件機能，也很難真正騙過我們與生俱來的“火眼金睛”，多沉浸一會兒就會被大腦看出破綻，從而產生眩暈等應激反應。

因此，虛擬現實的另一條路線，就是直接往大腦的感覺皮層里投射信息。

雖然看起來很玄，但“直接往大腦里塞信息”本身，并不是多難的事情。拳擊運動員“臉接重拳”后的“眼冒金星”，就是在頭部受到劇烈沖擊時，位于大腦枕部的初級視覺皮層撞到顱骨后異常放電產生的“輸入信息”。

不過，如果想要輸入有意義的信息，那難度曲線立刻就陡然上升了。受限于大腦駭人的復雜程度，那些表征著抽象概念的中高級皮層，目前對于人類來說還有太多未知。貿然用電極去刺激這些位置，幾乎不可能預測產生的結果，因此很難往里有效地輸入信息。

但是，對于初級視皮層這樣和視網膜有著明確對應投射關系的初級感覺皮層來說，一些經過精心設計的刺激序列，就可以形成有效的信息輸入了。

初級視皮層，就像一張大腦映射視覺信號的投影幕布，它的不同位置，分別對應著視野中不同的“感受野”。因此，我們只要對初級視皮層的不同位置進行刺激，就能在視野中對應的各個位置分別產生“視覺”的效果了。

說白了，就是一種特別精細的“眼冒金星”。

2018年，我國科學家就通過光遺傳技術（可以簡單理解為通過基因工程手段讓特定的神經元可以被特定波段的光刺激激活）精確刺激獼猴的初級視皮層，在清醒的獼猴身上成功輸入了含有基本空間位置信息的“虛擬視覺”。而2020年美國醫學家Yoshor領導的團隊，更是在患者初級視皮層植入視覺皮層假體（Visual Cortical Prosthesis， VCP），再以動態刺激序列激活初級視皮層的不同區域，讓眼部損傷的盲人在黑暗中看到了由連續呈現的視覺刺激軌跡組成的字母。

顯然，現實中的虛擬現實設備，因為科學理論和技術水平的限制，還遠遠達不到科幻故事中的效果。像《刀劍神域》那樣不需要任何有創植入設備、只要戴到頭上就能徹底進入完美虛擬世界的Nerve Gear頭盔，更是當代科學技術框架內甚至無從設想的“黑科技”。

此外，虛擬現實技術倘若真的發展起來，雖然會有巨大的應用前景，但也會產生負面的隱患。不管是像“對自核夢”那樣讓人沉湎的溫柔鄉，還是《副本》中慘無人道的虛擬刑訊室，虛擬現實就像所有技術一樣，本身無分善惡，全看人性將其如何發揮。

但反過來說，虛擬現實技術，本身也并沒有什么特別的。它不過是在現實的荒漠上，為我們的靈魂再搭起一棟可以暫避其中的空中樓閣而已。它就是一面厄里斯魔鏡，我們在其中看到的一切，歸根結底依然是現實的倒影，最后終將砰然墜落到“實在界”的塵埃之中，就像世間存在的森羅萬象一樣。

畢竟，虛擬現實雖然可以無限美好，但倘若能在現實活得同樣精彩，又有誰會一直逃避其中呢？

【責任編輯：艾 珂】