当人类不再用语言交流

潘楷文

大脑是人体最重要的器官之一，几乎所有的高级神经活动都在脑部完成，也是人类与外界进行信息沟通与处理的中枢。而“脑机接口”技术由来已久，该技术是一种研究如何用神经信号与外部机械直接交互的技术，通过采集大脑皮层神经系统活动产生的脑电信号，经过放大、滤波等方法，通过计算机算法将其转化为可以被计算机识别的信号，从中辨别人脑的真实想法，其中的“接口”就是用于信息交换的中介物。

目前的“脑机接口”主要分为植入式和非植入式两大类植入式和非植入式两种方式都各有优劣，植入式更精确，可以编码更复杂的命令，比如三维运动，但手术创伤是不可避免的;非植入式电极这种头皮贴片虽然方便，无需开颅植入，但是能探测到的脑电信号范围和精确度有限。

那么问题来了，“脑机接口”技术为什么会出现？推动这项技术发展前进的动力是什么？难道只是为了满足窥探他人内心的好奇心吗？脑机接口技术的出现与商业化，对于我们人类究竟意味着什么？要回答这些问题，我们首先要知道脑机接口本质上是一种全新的信息沟通与交互界面，而要理解信息沟通的本质，那就需要理解我们的语言。一起穿越回亿万年前，以语言演化为主线，去领略文明发展的史诗历程，探寻“脑机接口”诞生的真正动力。

文明的前夜：人类语言的诞生

语言是人类大脑高级认知活动的产物，正如纽约大学的心理学和神经科学教授大卫·珀佩尔在《科学》杂志子刊《科学进展》（Science Advances）上的论文中所说，“语言就是声波如何把信息塞入你的脑子里”。当我们听人讲话的时候，耳朵将声波转化为神经信号，这些信号会被不同的脑区处理和翻译，最先处理的脑区是听觉皮层。多年的神经生理学研究结果显示，听觉皮层的脑电波会对应声波的强弱变化的频率，将听觉信号分节并锁定。基本上就是说，“脑电波像冲浪者般在声波里起伏。”大脑很可能是通过声波的强弱变化来区分音节，辨识语义，从而将长串的语言信息“分节装载”，转化为便于处理的小块信息。

然而，人类语言并不是一蹴而就，而是经历了漫长的演化。从神经肽、神经元到神经网;从神经节，到几个神经节融合在一起形成“脑”，再到原始大脑的形成;从掌管身体器官并且精细分工的爬行脑出现，到能够处理爱、愤怒和恐惧等复杂情感的边缘系统的出现，再到能够理性思考的新皮层的出现，可以说，神经系统经历了从无到有，从简单到复杂，从低级到高级的发展过程。正因为人类大脑新皮层擅长思考，尤其擅长抽象，并能对事物的本质属性进行归纳和演绎，就在大约 10 万年前，人类掌握了一项突破性的工具，就是能够用一种特定的抽象声音来指代某个具体事物。比如“石头”这个词的发音并不是石头本身，而是通过发音来指代石头这个物体的代表符号，就这样，原始的语言诞生了。很快，世界上各种各样的事物都有了相应名称。到了公元前5万年，人类已经能够完整使用复杂的语言进行交流。从此，语言不仅能把人类大脑中各种奇妙的想法转换成一系列的声音符号，而且通过空气振动将它们传递给其他人的大脑中，并能让他人理解。

文明的曙光：知识与协助

日本一名男子戴着脑机接口技术（BMI）设备头罩操控机器人，该技术结合了脑电波仪（EEG）和近红外线光谱仪（NIRS）。

人类语言的出现，不仅给世界上万事万物都打上了“符号标签”，还产生了一个极其重要的功能，就是让人们能够学习自己没有亲身经历过的事情，并以此形成间接经验。由此，人类种族的生存能力大大提升。为什么呢？举个例子，假如在原始人类的部落中，某人通过亲身尝试体会到某种植物的果实吃完后会腹泻，他就可以用语言将这惨痛教训分享给部落里的其他成员，而其他部落成员也会用语言将这个教训传给他们的孩子，他们的孩子又会把它传给自己的孩子。就这样，这条经验教训就随着空间和时间不断传播，让部落中的其他人都能避开。再假如，当部落中某位善于观察的猎人，他通过长期观察思考，掌握了星象变化与羚羊迁徙时间之间的规律，并总结出一套利用夜空来确定羊群迁徙路线的方法，那么他就创造了知识，他部落里的其他成员通过学习就能掌握，部落狩猎的效率也将大大提升。正因为通过语言的学习，使得经验与智慧一代代传承，不断累积到部落的知识库中，而后代则可以在祖先的智慧上继续探索。

就这样，语言赋予部落强大的集体智慧，同时每个人也能从集体智慧中获益。随着知识不断积累，生产力不断提升，劳动生产率逐步提高，人们开始吃饱穿暖，人口数量也逐渐提高，人口规模的变大则需要进一步提高劳动生产率并产出更多的粮食，就需要人们开发更先进的劳动工具，就需要掌握更多的技术与知识，以此来进一步提高劳动效率。事实上，提高劳动效率又需要通过精细化分工，而精细化分工就意味着人与人之间必须有相互协作，相互协作的前提是社会具有稳定的社会结构与关系，稳定的社会结构与关系则需要人们之间的信任，而信任则需要语言上的充分沟通才能实现。因此，有了语言的帮助，劳动效率开始提升，小型部落开始选择永久定居在某个地方，并逐渐壮大;部落与部落之间在不断融合，各部落之前积累下来的知识库得到进一步分享，形成更大的知识库。群体合作提高了每个人的生活质量，到了公元前 1 万多年，城市的雏形开始形成，人类文明因语言而开花结果。

文明的绽放：文字、印刷术与互联网

随着城市的出现，使人类之间的联系不断突破亲缘关系的束缚，大量陌生人通过共同的语言与共同的宗教想象开始了大规模协作，人与人之间产生的语言表达开始空前繁荣，而更多的沟通交流就意味着更多的思想碰撞，也意味著更多的新发现，从而迅速提升创新的步伐。很快，人类精通了农业技术，很多人因此从农业劳作中解放了出来，开始思考各种各样的想法，并将想法通过“文字”记录保存。在此之前，集体知识库只能保存在人们的记忆中，而且只能通过口述传播，这就大大限制了知识的传播效率。文字与纸张的出现则打破了这种限制，人不再依靠记忆，许多知识也因此摆脱了失传的厄运。如果说语言可以让人类将想法从一个大脑传递到另一个大脑，那么写作就打破了时间限制，让思想与知识永远保存下来。当人类开始在羊皮或纸上写字时，那些需要口述数周才能传达的庞大知识就可以被压缩成一本书或一个卷轴。于是，人类集体知识库开始以实体形式存在。

然而，书籍抄写工作需要花费大量的精力，所以在古代，书籍往往会被视若珍宝，只有极少数精英人群才有机会接触到。自从15 世纪的约翰内斯·古腾堡（Johannes Gutenberg）发明了效率高且成本低的印刷机后，批量印刷的书籍让信息可以像野火般蔓延，当书籍的印刷成本变得越来越低，教育便不再是精英阶层的特权。数以百万计的人可以接触到书籍，同时人们的识字率也得到了大大提升。大量涌现的书籍让知识可以跨越国界，世界各地的知识库终于融合成为全人类共享的最高知识库，人类也因此具备了进入现代文明的条件。

大量的知识储备为人类工业革命创造了条件，而机器的诞生则标志着人类将自己双手的工作交给了流水线，将下肢的移动迁徙交给了发动机，自己彻底从重体力劳动中解放出来，并且可以将大部分的时间和精力集中在创新之上。而就在1940年代，世界上第一台电子计算机诞生了，人类将自己大脑一部分的工作也外包给机器，这些工作主要包括记忆和运算。尤其是后者，随着计算机硬件和软件的迭代发展，越来越复杂的计算机软件程序正在替代我们大脑一个又一个功能，并且开始成为政府、企业和学校正常运转，甚至是我们个人正常生活的核心。紧接着，另一个飞跃在 1980 年代后期到来，这就是互联网。随着数以万计台计算机相互连接沟通，在全球范围内形成了巨型计算机网络，在这个网络中，每一个节点之间都建立了互相的关联，信息能够以光速在这个系统中传递。互联网为人类提供了即时、免费又易于搜索的学习方式，让数十亿人类能够接触到了完整的人类知识库，这让人类文明再一次达到空前的高度，人类社会真正迎来的知识大爆炸时代。

文明的限制：语言造就的鸿沟

随着信息技术的发展，特别是人工智能技术的诞生，人类发现自己在学习能力方面越来越不及人工智能，无法从海量的知识中快速获取知识。而这种缺陷正是曾经为人类文明作出杰出贡献的语言所造成的，这是因为人类的语言天生就有两方面缺陷：一是精度低;二是效率低。

首先看语言的精度。可以说，无论人类的哪一种语言，其精度都是相当低的。想象一下，正在泰国游玩的你吃到一种热带水果，并将照片发在朋友圈上，这时然有位从来没见过这种水果的朋友问你，这水果什么味道？你会发现，无论用语音还是文字，你都无法将这种热带水果的味道描述清楚。当然，你可以用很多词来形容，比如酸、甜、水分很多;你还可以说口感跟桃子有点像，但是没那么软等。然而，你的朋友终究不清楚你所吃到的水果到底是什么味道，因为他无法感受到你的体验，而你的体验又无法用概念来描述清楚。像这样的例子不甚枚举，这就导致了人和人之间很多时候沟通准确性是很低的，人们因此会耗费大量的时间在沟通上，在人与人的沟通过程中，信息被大量损耗。更不幸的是，人类的沟通精度还与关系的亲密程度与信任程度有关，如果两个人之间彼此不信任，那么就算其中一个人将某件事描述得再清楚，在另外一个人看来，也是不值得相信的，甚至会因此而产生误会与矛盾。

其次看人类语言的效率。语言还有另一种缺陷就是慢。相信所有人都有过学习考试的经历，在复习时，会有很多同学幻想，希望把所有考试知识像U盘拷贝文件一样将知识拷贝进自己的大脑。但由于语言和文字的低效率，我们只能花很多时间听老师讲课，看相关的参考书，甚至要背诵记忆某些知识点。想象一下，老师平时说话的速度每分钟也就200-300字，也就是相当于每分钟不到1K的速度，而现在的4G手机下载速度是每秒1.5至10兆，相差数万倍。当然，人说话的时候还有语气、表情、肢体动作等等信息，但毫无疑问，人类靠语言和文字所进行传播的时候，确实非常慢。

文明的再造：脑机接口，跨越语言的鸿沟

从计算机诞生的那一刻起，到让人人都有一台计算机的个人电脑时代，再到后来的互联网时代和智能手机时代，我们人类亲手创造了一个在我们现实世界之外的新世界，也就是虚拟世界，或者数字世界。当然，更准确的形容是原子世界和比特世界。本来没有比特世界的存在，我们的语言是唯一选项，也这些缺陷也不会暴露出来，毕竟人类这么多年都是这么过来的。但随着比特世界的飞速发展，人类的弱点和局限性就开始被放大了。时代车轮滚滚向前，历史发展的内在需求推动着技术的进步与发展，是该脑机接口登场的时候了。

目前Nicolelis团队的目标是让瘫痪病人再次踢足球，瘫痪的猴子在脑部植入电极之后可以使用外部的辅助支架再次行走。

全球范围的“脑机接口”技术研究其实已开展多年，早在1963 年，英国就有科学家开始尝试此类研究。20 世纪90 年代，美国率先提出“脑的十年计划”;欧盟成立了“欧洲脑的十年”委员会;日本政府宣布投入200 亿美元实施“脑科学时代”计划，把“认识脑、保护脑、创造脑”作为脑研究三大目标。2013 年，美国、欧盟及中国分别正式启动了“脑计划”，大规模入脑研究在世界范围内已经展开。其实早在2010年，华盛顿大学运动神经工程中心主任Rajesh Rao教授就已经提出利用脑机接口技术实现人脑与人脑之间通信的设想。该设想假设了如果老师在教授学生时，直接把数学证明传入学生大脑，而不是口头讲授，学生的学习结果会怎样？

目前，科学家已经在技术上设法通过大脑之间的直接交流来交换思想。2013年上半年，杜克大学的Miguel Nicolelis团队率先发表了一项研究，成功地在两只不同品种且从未有过交配老鼠之间，通过脑电信号直接传递了一些简单信息。不久后，哈佛大学医学院的Seung-SchikYoo和同事利用能穿透顱骨的高度聚焦超声波技术，实现了人脑通过脑电直接控制老鼠脑的尝试。当人类受试者决定移动老鼠尾巴时，他的脑电波信号会触发超声波装置，向老鼠大脑运动皮层发射350Hz的超声波脉冲，两秒后，老鼠的尾巴会抬起后再放下。

可以说，脑机接口技术正在快速发展，如果脑机接口技术能够在未来成熟并得到推广，人造大脑的能耗和存储密度将赶上甚至超过生物大脑，有望催生更智能的机器人、自动驾驶汽车、数据挖掘、医疗诊断等人工智能交互系统。也许当脑机接口技术普及之时，将是人类文明的飞跃之时，而且这次飞跃将会比语言、文字、印刷术、互联网到来时飞跃得更高、更远。