连接未来

马迪

2019年刚刚过去4个月，几部与人工智能有关的影视作品已红遍网络：先有詹姆斯·卡梅隆担任制片的电影《战斗天使：阿丽塔》，后有Netflix的自制系列动画片《爱、死亡和机器人》。它们都有一个共同的关键技术背景—就是人可以用意念控制机械等外部设备。

腦部是人类的神经中枢，几乎所有的高级神经活动都在这里完成。脑机接口致力于为有机生命形式的脑与无生命的设备之间直接连接通路，通俗点理解就是用意念控制设备。而这个设备，既可以是简单的电路和芯片，也可以是方便残疾人使用的轮椅，甚至千里之外的某个开关……

为了方便理解，整个过程可以简单分为4步：信号采集-信息解码—信息再编码—反馈，因此它也是一门多学科交叉的技术，涉及认知科学、神经科学、生物工程、机械动力学、机器学习等多个领域。

采集信号，即从大脑皮质中获取神经元的活动，作为脑机接口实现的第一步显得尤为重要。这是脑机技术的根本，没有信号的获取，之后的步骤自然无法开展。1924年，德国精神病学家贝格尔将两个连着电线的金属片，分别放在病人的前额和后脑，第一次采集到了人类的脑电波信号。这种用来测量脑电波的方法叫做脑电图，这项技术至今仍在使用。

某种意义上来讲，当你在接受脑电图检测时，你的脑就已经与这台庞大的机器紧密相连。这种非侵入式脑机接口简单易操作、对人无伤害，但也存在信号质量低、精度差、不稳定等问题，最终并未在治疗领域走得更远。与之相对的，侵入式脑机接口通常直接植入到大脑的灰质，因而所获取的神经信号质量更高，才更有可能被解码成为准确的信息。即便如此，所获取的信号也相当微弱，必须通过专业设备对信号进行放大和降噪。

收集好了足够多的信息后，就可以进行信号的解码和再编码了。20世纪六七十年代，研究者中的先锋派就开始致力于探索动物（主要是猕猴）的大脑运动皮层信号与肢体运动之间的关系。到2008年，美国匹兹堡大学神经生物学家已经可以让猴子操纵机械臂给自己喂食。这也标志着脑机接口已经发展到能够与外部设备直接相连，并使外部设备执行特定功能的阶段。

获得环境反馈信息后再作用于大脑也非常复杂。设备感知环境并且传递给大脑进行反馈，这其中包括且不限于视觉、触觉、听觉。2014年巴西世界杯开幕式上，瘫痪少年朱利亚诺·平托在脑控机械外骨骼的帮助下为世界杯开球那一幕引起全球关注。

脑-机-脑的传输也正在成为可能。同是2014年，华盛顿大学的研究员通过网络传输脑电信号进行了脑对脑交流实验。信号发出者佩戴着EEG帽子观看屏幕上的图片，脑波信号通过互联网传到另一个实验室，再通过经颅磁刺激技术直达接收者的视觉皮层。在排除所有作弊可能性的情况下，传输的答对率高达72%。

由于植入设备带来的风险和不确定性，侵入式脑机接口技术主要应用于临床医学，帮助失忆症患者、帕金森症患者、瘫痪患者、聋哑人士等人群。2016年，一位荷兰的渐冻症患者在植入电极后，学会了通过脑电波在虚拟键盘上打字。2017年2月，斯坦福大学两位教授联名发表论文宣布，他们成功让三名受试瘫痪者通过简单的想象精准地控制电脑屏幕的光标，在电脑屏幕上输入了他们想说的话，其中一名患者平均每分钟输入39个字母。

从上面提到的各种成功案例可以看出，目前在脑机接口领域，“从脑到机”已经有了很多研究成果和成功案例，但“从机到脑”却几乎是没什么头绪。科幻电影中的记忆移植桥段至今无人能触及分毫，原因就在于目前神经科学对于神经编码的具体方式还处于未知状态—简言之，我们还远远没有弄清楚大脑的神奇之处。

从古至今，人只能用自己的意识来直接控制自己的身体，脑机接口作为一种全新的控制和交流方式，给了人向更广阔世界延伸的机会。如果再打通“从机到脑”这块屏障，人类将实现肉体和精神的无限延伸—比如碳基硅基的融合“超级人类”、大脑数据全部转移到数字世界的“永生不死”、完全靠意识来进行交流的“心有灵犀”……如果脑机接口技术成功，我们未来的生活和世界将会有翻天覆地的巨变，人类对于自我也将会有全新的认知。