腦機互聯簡史

縱觀歷史，我們已經經歷了好幾波海量連接的浪潮，而每一次這種浪潮的到來都永久地改變了人類的文明。最開始的時候是口語，緊接著到來的是書面語言、活字印刷術、遠程通信、電視以及互聯網。

當下，正處在第七波海量連接浪潮的前端。

當這一波浪潮真的到來時，可以讓我們更簡單地獲取各種信息，并且在我們的日常生活中更充分地利用這些信息。在我們的大腦中植入芯片并且進入一個增強的現實中或許看起來很奇怪，甚至會讓人感到害怕，但是自從我們的史前祖先首次學會使用石錘、木矛以及其他工具，我們就在不斷強化我們的身體。

制造能夠擴展我們能力的機器，正是我們用于構建先進文明的方式，而且我們絕不會放棄把我們的頭腦與人類歷史上最強大的工具——互聯網連接在一起的機會。

首次連接

事實上，今天的虛擬現實和增強現實的頭戴設備，以及原始的讀取大腦信息的設備，只不過剛剛開始觸及各種可能性。

在接下來的數十年時間里，當回頭看這些設備時，我們的感覺將非常類似于今天看待早期的打孔計算機。隨著海量連接擺脫了物理界面的限制，并轉向更直接的大腦互動，關于互聯網的整個概念也將會發生改變，未來將不再從外部來操控各種應用程序，實際上我們將居住在這些程序中。

能夠分析我們的腦電波并記錄思想的機器，正在世界各地的實驗室和企業里被開發出來。這些機器背后的技術叫作腦機接口，它已經有很長的歷史了。1924年，德國神經科學家漢斯.伯格（Hans Berger）發明了第一臺腦電圖儀（EEG），這臺機器和我們今天廣泛使用的機器并沒有很大的區別。

伯格對腦電波的迷戀源于他年輕時的一次經歷。

起初，他在大學里學的是數學，理想是成為一名天文學家。然而，僅僅過了一個學期，他就輟學并加入了德國騎兵。有一天他騎馬外出，但隨后就發生了事故。幸運的是，他傷得并不重，但由于某些未知的原因，他遠在千里之外的妹妹感覺到他發生了某種可怕的事情，所以讓他的父親給他發了一份電報。

伯格后來這樣寫道，他相信：“這是一起自發的心靈感應案例，這樣的案例通常發生在有人遭遇致命的危險時。當時我以為自己死定了，所以我把當時的想法傳遞了出去，而與此同時，由于我和我的妹妹特別親近，所以她就扮演了一個信息接收者的角色。”

從此以后，伯格開始沉迷于想弄清楚他的大腦是如何把信號傳遞給他的妹妹的。他回到了大學，決定潛心學醫，期望能夠發現這種“精神能量”的生理學基礎。這促使他最終開發出了第一臺能夠探測腦電波的設備——腦電圖儀。

一臺腦電圖儀實際上是一組可以被放置在人頭頂的傳感器，而這些傳感器主要是用來測量大腦中的電活動變化的。需要澄清的是，腦電圖儀并不能讀取你的想法，但是它能夠讀取你的大腦發出的電信號。

利用一臺電腦，它還可以對這些電信號的模式進行匹配。如果電腦知道某些特定的電信號模式與大腦中的某些狀態、某個詞匯或者某種行為有關，那么它就可以破解相關的信息，并理解與你的思維過程有關的某些事情。

今天，有很多創業公司正在使用腦電圖儀來捕捉大腦產生的數字信號，然后再把這些數字信號傳送給計算機，以進行存儲和數據處理。分析這些信號所形成的腦電波模式，可以告訴我們一些大腦內部正在發生的事情。

腦電圖儀的優點是無創，這意味著你根本沒有必要把電子設備插入大腦，而且相對來講腦電圖儀會更加便宜。在實驗室里，腦電圖儀確實可以很好地工作。但請記住，我們如今還處在腦機接口發展的早期階段，情況肯定還會不斷得到改善。實際上，某些重大的改變正在發生，其形式很可能是一種更加復雜的人工智能系統，該系統不但能過濾掉信號中的噪聲，而且能夠更好地解碼復雜的腦電波。

在腦電圖儀研究領域的最前沿，作為頂尖的神經科學家和加拿大多倫多大學的教授，阿德里恩.內斯特（Adrian Nestor）已經完成了一些具有深遠影響的實驗。

在實驗中，他在讓實驗對象觀看計算機屏幕圖像的同時，通過腦電圖儀頭盔捕捉到了實驗對象的大腦數字信號。而現在在機器學習算法的幫助下，他已經能夠只利用來自大腦的數字信號就對屏幕上的圖像進行數字化的重構。

換句話說，他已經成功地從某個人的大腦中提取出一幅圖像，然后再把圖像傳輸給計算機。

這項技術有很多潛在的應用。未來，你或許可以存儲你的視覺記憶，然后再把這些記憶當作圖像上傳到云端。或者，如果你愿意的話，你還可以在晚上睡覺的時候戴上腦電圖儀頭盔，這樣你甚至可以直接捕獲你夢境中的畫面。

另一種可能性是，這項技術將讓那些無法用語言表達的人，比如中風患者，利用頭腦中想象出來的圖像而不是詞匯來進行表達。

雖然目前在世界各地的實驗室里都已經有了相當可喜的成果，但眼下的這一代設備依然有著很大的局限性。如果我們真的想要直接跨入海量連接的未來，并且將我們的大腦與互聯網連接起來，那么當下沒有什么比在大腦中直接植入芯片更好的做法了。

你介意讓別人撬開你的頭骨，然后在里面植入某種傳感器嗎？無論你喜歡與否，這種技術正在向我們迎面撲來。

埋進頭骨

利用腦機接口，科學家才剛剛開始了解隱藏在我們頭骨下的秘密。

米格爾·尼科萊利斯（Miguel Nicolelis）是一個身材矮胖的很有說服力的巴西人，當他說話時，他非常喜歡揮動自己的手臂，而他也正是在腦機接口領域處于領先地位的研究人員之一。

作為一名神經生物學教授，在過去的 30 年里，他一直在設計一系列的實驗，而正是這些實驗把腦機接口的可能性推向了極限。

從圣保羅大學獲得博士學位以后，他去拜見了自己的導師、巴西神經科學之父愷撒·蒂莫—亞里亞（Caesar Timo-Iaria），他對自己的導師說，他已經厭倦了每次只能處理一個神經元的實驗方式。按照這樣的速度，他需要花費 10 億年的時間才能完成他的研究。他想一次記錄下數百個神經元的活動，同時傾聽由大腦奏響的交響樂。蒂莫—亞里亞告訴他，他最好還是去買一張飛往美國的機票，然后再去尋找一個足夠瘋狂的人來資助他的研究。

尼科萊利斯接受了這個提議，并最終來到了杜克大學，在那里，他開始突破他的研究領域的邊界。

2003 年，他的團隊決定在一只名叫奧蘿拉的梟猴身上做實驗，他們打開了它的頭顱，然后在里面植入了有 96 個電極的陣列。這些電極把它的大腦與一個機械手臂連接在了一起，而這個手臂可以控制電子游戲的操縱桿。僅憑它的思想，這只梟猴成功地弄清楚了如何在屏幕上移動光標。因為每一次當它成功地將光標移動到目標上時，就可以獲得橙汁獎勵。

在接下來的實驗中，他們增加了植入這只猴子大腦中的電極數量，然后再把這些電極與控制一個輪椅移動的電腦連接了起來。這只猴子很快就學會了如何用自己的思想控制這個輪椅，并且非常熟練地控制著輪椅朝著一盤看上去非常飽滿誘人的葡萄行駛了過去。

“這些實驗表明，我們實際上已經在大腦間建立了復雜的、直接的通信連接。”尼科萊利斯這樣說道。

從本質上來講，尼科萊利斯已經成功地通過互聯網把思想從一個活生生的大腦轉移到了另一個活生生的大腦中。如果你明白了這一點，你就會理解這是一項令人震驚的成就，它意味著我們有能力在大腦間直接傳遞信息。我們所要做的就是在大腦中植入電極，然后再把我們自己連接到互聯網上。

今天，老鼠和猴子已經不是僅有的在大腦中植入芯片的動物，人類也有了自己的志愿者。

大腦之門（BrainGate）是一家由斯坦福大學和布朗大學合作建立的研究公司，這家公司的研究人員已經將阿司匹林藥片大小的芯片植入了四肢癱瘓的病人的大腦中，這使他們可以用自己的思想來控制機械手臂。

“其中的一位參與者告訴我們，在這次實驗開始的時候，她真正想做的一件事是再次演奏音樂，”斯坦福大學的生物工程師保羅·奴優究基安（Paul Nuyujukian）這樣說道，“所以，當我后來看到她在一個數字鍵盤上進行演奏時，那種感覺實在太棒了。”那些四肢癱瘓的病人，現在還能夠通過他們的思想在平板電腦上與應用程序進行互動。

“平板電腦已經成了我的第二天性，這太直觀了，”其中的一位參與者這樣說道，“感覺上，這比我記憶中使用鼠標更加自然。”

埃隆·馬斯克相信這就是未來。

他的創業公司 Neuralink（神經鏈接）已經融資了數億美元，用于對上述這些大學的研究成果展開商業化的運作。Neuralink 希望能夠改善那些患有神經系統疾病的人的生活，比如患有阿爾茨海默病和帕金森病的人，以及那些遭受了腦損傷和脊髓損傷的人。

然而，它的最終目標是創造出一個可以和人工智能連接的第三層次的大腦。

“在有了高帶寬的大腦接口后，我認為我們就可以選擇是否與人工智能進行融合了。”馬斯克這樣說道。

為了做到這一點，Neuralink 希望植入大腦芯片的過程可以像準分子激光手術那樣簡單且毫無痛苦。他們設想了一種只需要局部麻醉的門診手術，手術時激光會先在你的頭骨上鉆一個很小的洞，然后芯片就可以通過這個洞送進去了。

雖然我們已經取得了上述這些進步，但在短期內我并不建議你在自己的大腦中安裝一塊芯片，畢竟在這個領域我們還有很長的路要走。另外，電極常常會在生物體內溶解和腐蝕，而且目前還沒有人知道這些設備的壽命或者與這些設備長期共存可能產生的影響。

虛擬迭代

當我們思考下一階段的海量連接的時候，腦機接口只不過是這一未來系統中的一個環節，這個未來的系統還將包括虛擬現實和增強現實。人們最終將使用腦機接口在一個完全虛擬的環境中與他人進行互動。

虛擬現實已經經歷了很多次轉變，這可以追溯到維多利亞時代。

1838 年，英國發明家和物理學家查爾斯·惠特斯通（Charles Wheatstone）發明了第一件虛擬現實設備。這件設備在當時被稱為立體鏡，它通過兩面鏡子來映射某一件物體的圖像，從而創造出了3D立體的錯覺。

它的概念和那些簡單的塑料玩具是完全一樣的，你可以把那些玩具放在你眼睛的前方，然后你就可以看到3D效果了。這件設備的設計思路在當時的確可以說是非常聰明的，但是在虛擬現實真正到來之前，它還需要另外150年的時間和許許多多失敗的實驗。

接下來的里程碑出現在了1956年，一位名叫莫頓·海利希（Morton Heilig）的好萊塢電影攝影師發明了傳感影院（Sensorama），這是一種非常類似于20世紀80 年代隨處可見的街機游戲的設備，同時它也是一個極具雄心的商業項目。

海利希想要創造的是一種能夠把人帶入電影中的沉浸式體驗，而當時傳感影院能夠向人們提供的正是在布魯克林大街上騎摩托車的體驗。這款設備的使用者在沉浸于城市3D立體景色的同時還能夠感受到摩托車座位的震動，以及模擬的風刮在臉上的感覺，甚至還有各種氣味從身旁飄過。但不幸的是，傳感影院因成本太過高昂而根本無法贏利。

20世紀80年代中期，杰倫·拉尼爾（Jaron Lanier）率先開始銷售創新的虛擬現實軟件、虛擬現實眼鏡以及手套。但不幸的是，拉尼爾的產品對于他所處的時代依然超前了幾十年，所以他的公司最后破產了。

帕爾默·勒基（Palmer Luckey）是虛擬現實創業公司 Oculus 的創始人，他接續了拉尼爾當初留下的足跡。2012 年，勒基在眾籌平臺 Kickstarter 上發起了一場有關虛擬現實頭盔的眾籌活動，在這次活動中，他籌集到了數百萬美元，雖然他的產品離真正上市還有很長的路要走，但勒基已經很幸運地把他的創業公司以數十億美元的價格賣給了臉書公司，而這更進一步證明了，掌握時機就是一切。

另一種不同的但更加便攜的虛擬現實設備是所謂的觸覺手套。

這一類設備可以為你的手提供觸覺反饋，可以讓用戶感覺到虛擬物體的形狀、紋理以及動態。另外，還有一些設備不需要你戴任何手套，卻仍然能夠追蹤你的手部動作。這些設備通常會使用紅外線照相機和LED（發光二極管）燈，把你的手部動作轉換成在虛擬世界中的動作。如果你真的想要獲得一種全身心的體驗，你還可以選擇觸覺套裝。

這些套裝看上去就和 2018 年上映的好萊塢電影《頭號玩家》（Ready Player One） 中的設備完全一樣，其中有些套裝甚至可以進行動作捕獲，還附帶能夠記錄用戶生命體征以及情緒壓力水平的傳感器。為了更深地沉浸其中，你還可以選擇戴上一個多感官的面罩，這個面罩可以模擬上百種不同的氣味，從火藥和燃燒的橡膠的氣味到新鮮出爐的面包的氣味。

所有這些裝備都存在一個問題，而這也是它們目前仍然處在一個超級邊緣的市場中的原因，那就是這些裝備都非常昂貴且笨重。單單高端的觸覺手套就可能讓你花費數千美元，另外，穿戴這些裝備也會讓人感到非常痛苦，想象一下，你需要相當大的工作量才能把所有這些裝備都穿戴起來。最后，還有所謂的兼容性問題，并不是所有的虛擬現實游戲和 App 都能夠在這些設備上運行。所以，你可能會發現最喜歡的游戲并沒有為你準備好相應的禮包。

目前來講，手機還很難被取代。如果你想玩游戲、下單訂一份午餐，或者查看你的短消息，你只需要輕輕一點就能做到。虛擬現實卻需要你戴上笨重的面罩，花時間在一個讓人感到頭痛的用戶界面上不斷翻找，然后你才能夠真正開始享受它所帶來的好處。

不過，我們都知道，如果虛擬現實能夠真正兌現其最初的宏大承諾，那么所有這些障礙實際上都是無關緊要的：只要人能夠真正“走入”一部電影，虛擬現實就將是無法抗拒的。

事實上，很可能有一天，人們將不再區分什么是真實的，什么是虛擬的，甚至連“虛擬現實”一詞也很有可能會逐漸消失。也只有在那個時候，我們才會知道虛擬現實是否已經真的成為另一種現實。

“增強”蔓延

在虛擬現實中，用戶進入的是一個完全由計算機模擬的世界，與虛擬現實不同的是，增強現實本質上仍然是一種與真實世界互動的體驗，但是在增強現實中，用戶周圍的物理環境無論在視覺上還是在聽覺上，甚至在數字上都得到了強化。

就像虛擬現實一樣，增強現實也曾經有過一段很失敗的開始，其中最廣為人知的就是谷歌眼鏡。圍繞著這款能夠將數字信息疊加在真實世界上的小小設備，曾經出現過大量的炒作，但是這款設備給我們帶來的體驗留下了很多值得期待的地方。小巧的屏幕、笨拙的界面，以及有限的實用性，使得這款設備更像是某種噱頭而不是某種突破。

但是，手機游戲《口袋妖怪》（Pokémon Go）獲得了巨大的成功。僅僅在推出后的第一年，這款游戲的下載量就已經超過了 5 億次，它展現了增強現實擁有的未來前景。這款游戲玩起來很簡單，你只需要舉起手機，就可以在屏幕上看到有一只動畫怪物出現在手機正在拍攝的東西上方。這款游戲需要達成的目標是捕捉這些妖怪，并且訓練它們，讓它們與其他玩家的妖怪戰斗。

但是，《口袋妖怪》這款游戲是真正意義上的增強現實嗎？大多數專家認為這只是一種假的增強現實，另外，舉起你的手機并不是一種沉浸式的體驗。它更像是一種在完整的增強現實體驗和手機 App 體驗之間的某種過渡性的產品。

雖然技術上的障礙依然存在，但是增強現實正在以令人驚訝的速度不斷取得進展。據估計，現在有大約 1 億人正在使用融入了增強現實的購物技術，到 2025 年，在零售業中使用虛擬現實和增強現實技術的全球市場預計將達到 16 億美元。

汽車制造商目前正在利用抬頭顯示器在汽車導航中引入增強現實，由于導航的圖像會被投射到汽車的前擋風玻璃上，所以我們將不再需要低頭看車內的屏幕就能獲得導航信息。我們不僅能夠在視野中看到疊加在上面的導航信息，還能看到各種危險警報、交通警示以及儀表盤信息，比如車速、油量以及天氣狀況。

從近期來看，增強現實最大的增長領域將是工業應用。擴展現實產業內幕（XR Industry Insight）曾經組織過一次調查，調查結果表明，有 65% 的增強現實企業目前正專注于工業應用。

弗雷斯特（Forrester）市場咨詢公司估計，到2025年，會有1400萬名美國工人在他們的工作中經常使用智能眼鏡。這將包括在工廠和倉庫中工作的工人、設計師、牙醫等各種人群。美國前沿科技研究機構 ABI Research 估計，到 2022 年，這個市場的規模將達到60億美元。

有了上面這些進展后，要想讓一款增強現實設備像我們的手機一樣被廣泛使用，還需要做些什么呢？

首先，我們需要開發出一種不會成為推廣增強現實設備障礙的硬件，這款設備必須是某種人們戴在自己的臉上再長時間也沒關系的東西。眼鏡有這樣的潛力，但是我們中的大多數人都不太愿意佩戴一副眼鏡。

另一種選擇是隱形眼鏡，包括Mojo Vision公司、谷歌公司以及三星公司在內的多家公司，正致力于開發一款輕薄舒適的可以貼在你眼睛上的增強現實微型鏡片，但這并不是一件容易的事。

一個比硬件更大的挑戰是用戶體驗的設計。

要想讓增強現實設備在消費者中流行起來，它必須十分簡單，而且在使用時還應該非常直觀。我們需要找到一種方式，讓人們毫不費力地找到疊加在真實世界上的虛擬內容并與之進行互動。只有當我們克服了實用性問題的時候，大多數人才會真正去擁抱增強現實設備。

一旦我們真的做到了這一點，增強現實就會從根本上改變我們的生活和工作方式，這或許相當于把整個世界轉變為一個極其強大的網頁瀏覽器。各種物體將突然間擁有全新的維度和功能。

比如你拿起一瓶處方藥，此時所有關于這瓶處方藥的信息將會以高清視頻、信息圖表以及 3D 模型的形式呈現在你的眼前。增強現實系統將會識別這種藥物，警告你這種藥物的所有副作用或者與其他藥物的相互作用，然后指導你服用多少劑量。

多重世界

想象一下，有一個疊加了很多層不同信息的超級連接的世界，通過這些連接，你可以獲得所有可能需要的信息，而且根本不需要掏出手機或者筆記本電腦，因為它們就在那里等待著你去訪問。

想要在外出旅行的時候坐在你的自動駕駛汽車里上網購物嗎？你只需要進入一家虛擬商店，然后就可以開始瀏覽了。想要在夏威夷預訂一家酒店嗎？你也只需要擺動一下手，就可以在一個 3D 的虛擬度假村里四處走動了。想要在展覽會上向你的客戶展示銷售資料嗎？你可以隨時彈出你的產品的虛擬圖像來進行演示。

一旦這一切成為可能，我們原來所認識的海量連接也將徹底發生改變。

我們不會再每天花數小時的時間緊盯著手機，而會抬起頭來環顧周圍的世界，而與此同時，展現在我們面前的將是一層又一層似乎無窮無盡的信息，以及那些早已經和我們的日常生活交融在一起的互動式數字內容。

隨著海量連接不斷演化，我們最終可能會生活在一個多重模式并存的世界里，在這樣的世界里，我們可以無縫地在物理世界與增強現實和虛擬現實之間自由切換。

對大腦信號進行操控，將使得虛擬物體不但看上去是真實的，而且在感覺上也是真實的，因為它們同樣可以激活我們的五官。另外，采用同樣的方式，腦機接口也可以實現逼真的虛擬現實體驗，從而最終將虛擬現實和物理世界融合在一起，形成一個混合的現實。

在一種完整的多重模式的生存方式下，數字物體和物理物體之間的分界線將會完全消失。

讓真正的、多重模式的海量連接成為可能的實際上正是設備性能的指數級增長。要不了多久，一種先進的腦機接口和增強現實系統將會變得比今天的一副藍牙耳機還不起眼，在功能上卻比我們現在已經擁有的任何設備都更加強大。

一旦我們的大腦被連接在一起，并且所有的感官都得到了強化，人類就將進入一種新的生存方式和發展階段，在這個階段，物理的實體和虛擬的對象將被融合為一個單一的現實。

我們將不再被束縛在自己的身體內，這可以說是人類歷史上第一次，我們可以知道，觸動和窺探另一個人的意識以及用一種我們從來沒有體驗過的方式來分享生活會是一種什么樣的感受。橫亙在我們與其他人之間的在精神、身體以及數字狀態上的鴻溝將會消失。正是在這一點上，海量連接將會實現人類數千年以來的夢想，我們將真正超越自身。

當這一切真的發生時，它的吸引力將是人們無法抵擋的，但是從生存狀態的層面來講，它又是令人感到恐懼的。有些人或許會不愿意再回到現實生活中，我們都曾經聽說過有些人因不想停下手中的電子游戲而不幸離世。

一個模擬的宇宙很可能會令人上癮，很多人會選擇依賴生命維持設備，這樣他們就不用離開那個虛擬的世界了。

等到我們真的能做到這一點時，人類會發生什么呢？

我們會讓機器在沒有我們的情況下繼續運轉下去嗎？或者我們會通過編程讓機器人利用先進的體外受精技術和人工子宮來繼續生產更多的人類嗎？

沒有人知道這一切是否會在 20 年或者 200 年后到來，但我們知道這一切肯定會到來，所以還請耐心地準備好，在前方，我們將體驗到的很可能是一趟更加狂野的旅程。

本文選編自《原動力：改變未來世界的5大核心力量》，史蒂文·霍夫曼著，周海云譯，中信出版集團授權刊載，2021年10月出版。