為大腦搭橋的未來魔法術(shù)

袁文

當(dāng)人類大腦可以與真實物質(zhì)直接連接，未來世界或許會變成一個超級霍格沃茨魔法學(xué)校：

早晨睜開眼，擺出一個像《來自星星的你》男主角那樣的便秘表情，你的意念就開始發(fā)功——窗簾開啟，今天見客戶要穿的套裝飛過來，順腸的溫水加熱到恰好的溫度。若是冬天，只需要動動念頭，停在樓下的愛車就會在你出門前提前開啟暖風(fēng)。

如果在路上遇到搶錢包的壞人想見義勇為，你也只需腦波一動，壞人或許就會被路邊垂柳的藤條綁住，不能動彈。謝耳朵在《生活大爆炸》里手按太陽穴，想通過腦電波攻擊室友的搞笑動作，分分鐘就能變成現(xiàn)實。

等等，如果一切都是心想事成了，還出門上班做什么？

不過，這樣“高深”的問題還是交給我們的后代去煩惱好了。正如腦機接口專家、加州大學(xué)伯克利分校電子工程和神經(jīng)科學(xué)副教授Jose Carmena在騰訊WE2014大會提到的：“這是非常非常未來的事情?！痹诋?dāng)下，腦機接口技術(shù)有無限可能的應(yīng)用，也面臨著屬于這個時代的挑戰(zhàn)。

捕捉大腦

用意念控制物質(zhì)，人類對此向往由來已久。拋開那些古老的神話故事和民間傳說，中文成語“心想事成”大概就是這一心愿的真實寫照。

現(xiàn)代科學(xué)家研究這項技術(shù)已經(jīng)有50多年的歷史，Jose Carmena便是其中一員。它有個拗口的中文名字：腦機接口（Brain-Computer Interface，簡稱為“BCI”），顧名思義，就是利用科技手段捕捉到人腦活動，再通過數(shù)學(xué)算式進行解碼，轉(zhuǎn)化成具體意識或者指令，控制外部機械。

“腦機接口已經(jīng)有一些簡單的應(yīng)用了?！盝oseCarmena告訴《時間線》，目前實現(xiàn)的應(yīng)用主要集中在醫(yī)療行業(yè)。

比如在匹斯堡的布朗大學(xué)，研究人員通過把器械植入殘疾人士體中，解讀其大腦電波，以此控制外部機械，幫助病患完成自主喝水這樣的簡單動作——盡管在Jose Carmena展示的視頻中，機械臂喝水的動作看起來有些遲緩，但對于病患而言，可以擺脫護工，實現(xiàn)一定程度的自理，著實是令人欣慰的進步。

另一方面，腦機接口技術(shù)還可以幫助到有精神或認知障礙的人士。2013年，Jose Carmena參與了美國軍方七千萬美元的研究項目，其承擔(dān)的科研任務(wù)就是創(chuàng)造能夠讀取并控制七種精神疾病的大腦電子植入物，比如成癮、抑郁等——這些都是在美國退伍軍人中患病率很高的精神疾病，而大量研究表明，對大腦適當(dāng)?shù)碾娒}沖，可以改變主體的思想和行動。

腦機接口發(fā)揮作用的第一步是捕捉并解碼大腦信息。當(dāng)然，這并非易事。

大腦是人類最神秘和精細的器官。人類所有認知功能都源于大腦中的10¹¹個神經(jīng)元，但每個神經(jīng)元又與103至104個神經(jīng)元連接，構(gòu)成10¹⁵個連路。它們的活動相當(dāng)復(fù)雜，目前沒有哪種儀器能夠精確記錄下每個神經(jīng)元的動作電位，更無從解讀這些動作電位的意義。

受限于已知且有限的腦電信號，BCI無法對其進行翻譯，再向外部發(fā)號施令。因此，現(xiàn)在人類能通過意念控制的，只能是喝水、踢腳、劃拳這樣的簡單肢體動作。

以機械手為例，有科研機構(gòu)致力于研究如何讓它變得更加靈活，突破手臂彎曲度的限制，但JoseCarmena認為：“應(yīng)該把注意力更多地放在大腦控制，而不是機器本身”。

“這項技術(shù)應(yīng)該會花上很多年時間，我們才能夠有所突破。”Jose Carmena介紹，他與伯克利大學(xué)實驗室的同事們主要在做些基礎(chǔ)科研工作，“我們的使命就是去理解人的大腦，大腦的電路到底是如何，它的工作機理在哪里。”但目前來看，BCI實現(xiàn)的只能說是一些簡單控制，遠遠沒有到臨床應(yīng)用的階段。

Jose Carmena理想的效果是人機界面徹底變成人腦內(nèi)存的一部分，“在盡量簡單的環(huán)境下操作復(fù)雜的動作”。

會感知的大腦

在完整的BCI系統(tǒng)中，大腦不僅僅是信號發(fā)射器，也需要從外界獲取反饋信息，并把這種來自外部的信息，與自然感知的信息融合在一起。

比如2014年巴西世界杯上，一名癱瘓青年走下輪椅，用大腦控制的外骨骼完成開球，也算是腦機接口技術(shù)在全球矚目下的首次亮相。在開球過程中，裝在“腳”上的電子電路會回傳信息，讓主體擁有運動和接觸的感覺。

“反向輸入會讓我們的工作做得更好，比如確定我的手在空中怎樣挪動，才能更好地抓住目標(biāo)物體?！盝ose Carmena稱。目前包括他在內(nèi)的很多科學(xué)家都在進行這方面的研究，比如通過一些電子神經(jīng)元的方式進行刺激，形成雙向互動。

耳蝸助聽器算是反向刺激技術(shù)的代表之一，它通過電子元的脈沖信號，讓耳朵學(xué)會怎樣去聽，這項科技至今已經(jīng)成功使用了25年。

當(dāng)大腦擁有了與外界對話的“橋”，被改變的行業(yè)絕不僅僅只是醫(yī)療和生物科學(xué)。在Jose Carmena看來，智能手機就是一個可能被顛覆的行業(yè)——比如把大腦與手機這樣的移動設(shè)備連接起來，用大腦取代手去操作機器。腦洞大開地想象一下，如今手機廠商們拼手感拼材質(zhì)的熱鬧，將來或許會被另一套語系所取代，比如誰家手機最聰明，能在X秒內(nèi)與主人建立聯(lián)系、X秒內(nèi)響應(yīng)主人號召并從此不離不棄等等。

這樣的意念用戶界面還有很多應(yīng)用空間，比如電腦、社交網(wǎng)絡(luò)等。隨之帶來的用戶體驗也有了無限可能，以瘋狂的雙十—為例，未來的電商搶購日，敗家族們可能不再需要抱著電腦或手機，通過意念就可以下單，剁手黨或許也要改名成削腦黨了。

這并非沒有可能。Jose Carmena介紹，目前各大國際研討會都在關(guān)注的一個問題是：未來普通人是否需要把科技植入體內(nèi)，是否要通過一個感知的馬達來增強認知能力？

“我覺得這是毋庸置疑的事情。”JoseCarmena認為，這需要等腦機接口的切入性沒那么強，也更加安全。

大腦的威脅

世界范圍的研究者正在讓BCI技術(shù)以神奇的速度發(fā)展，甚至比很多科學(xué)家預(yù)料的速度都要快?！坝行┊a(chǎn)品我本來預(yù)計要一兩年才會出來，不過它們卻很快就要面世?！比A盛頓大學(xué)電子工程學(xué)教授Howard Chizeck曾這樣表態(tài)。

比如日本國際電氣通信基礎(chǔ)技術(shù)研究所（ATR）在2014年開發(fā)出輔助老年人及殘疾人日常生活的BCI樣品。用戶通過便攜式腦測量儀器捕捉大腦活動，可以輕松控制家電及室內(nèi)照明等。

與傳統(tǒng)的BCI系統(tǒng)需要用戶集中精力努力思考不同，這款BCI產(chǎn)品以日常使用為初衷，用戶通過自然的大腦活動就可以控制，不需要特別加強意念那么辛苦——當(dāng)然，你需要接受一頂裝滿捕捉器的特別“帽子”，還得配合上相應(yīng)的關(guān)鍵動作，比如把手指向遙控器，是代表要開電視機。這些關(guān)鍵動作的數(shù)據(jù)都會提前存儲在云服務(wù)器里，根據(jù)用戶動作做出響應(yīng)。

以腦部掃描設(shè)備為代表的初級消費產(chǎn)品，如今花幾百美元就能在網(wǎng)上買到，它們多被用來玩游戲和控制小機器，比如用腦電波在游戲里扔出炸彈——但你還需要做出眨眼或微笑這樣的表情，至于腦電波和表情誰的作用更大，其實有點說不清楚——在洛杉磯的第二屆“神經(jīng)游戲研討會”上，一群怪人也正在研究把大腦作為“第三只手”玩游戲的產(chǎn)品。

在Jose Carmena看來，BCI技術(shù)未來市場空間很大，“今天這個市場就達到了65億美元，預(yù)計2018年可以達到107億美元”。

不過，當(dāng)大腦信息真的能被計算機解讀，并應(yīng)用到人類生活的方方面面，大腦安全的問題就成了頭等大事。

首先是設(shè)備本身的安全。設(shè)備植入大腦后，如何保證它可以正常運轉(zhuǎn)幾十年，而不會發(fā)生感染？Jose Carmena介紹，目前深度BCI技術(shù)主要是通過設(shè)備植入大腦的方式來實現(xiàn)，保證這些植入物長期穩(wěn)定工作是一個涉及材料等多學(xué)科的大課題。

機器反向控制或攻擊人類是多年來科幻電影熱衷的話題，人類對自己以外的物種天然缺乏信任感。與人類大腦緊密關(guān)聯(lián)的BCI技術(shù)自然也要面臨這方面的質(zhì)疑。

Jose Carmena對此倒是很自信，BCI機器控制人類的情況絕對不會發(fā)生。他告訴《時間線》：“在整個腦機接口的環(huán)路中，—直都是大腦指揮機器，機器是被動接受體，大腦—直都屬于控制端?！?/p>

信息安全是另一個關(guān)注重點。加州大學(xué)伯克利分校、牛津大學(xué)及日內(nèi)瓦大學(xué)的研究人員曾經(jīng)發(fā)布聯(lián)合研究報告，指出黑客有可能解讀通過頭戴式腦電波讀取裝置獲取的信息，并竊取個人身份證號、銀行賬號密碼等個人隱私——未來世界的綁架犯只要熟練掌握黑客技術(shù)就夠了。

這些擔(dān)憂目前尚未變成現(xiàn)實，但目前，全球的確已經(jīng)有不少團隊在研究BCI信息安全問題。比如上文提到的華盛頓大學(xué)電子工程學(xué)教授HowardChizeck，他的研究方式是邀請志愿者帶上BCI設(shè)備玩游戲，中途游戲彈出廣告，感應(yīng)裝置記錄下實時情緒變化。

這些不起眼的情緒變化真實有效，且內(nèi)含豐富，比如可以判斷你的性取向、政治取向，再把這些信息賣給民意測試，“就跟向在線數(shù)據(jù)庫提交你的DNA樣本信息一樣”，Chizeck團隊向媒體介紹時強調(diào)，“后果不堪設(shè)想”。

而從事腦電波相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)的InteraXon公司CEO Ariel Garten也建議，應(yīng)該設(shè)立一個類似于腦電波倫理中心的機構(gòu)，對行業(yè)進行自我約束，保護個人隱私。

不過，盡管BCI技術(shù)面臨著這些安全問題，但Jose Carmena顯然對其發(fā)展充滿信心，“我們必須非常審慎地應(yīng)用這些技術(shù)”。他向《時間線》表示，道德方面的爭議不應(yīng)成為技術(shù)發(fā)展的巨大障礙，“比如iPhone剛出現(xiàn)時，也面對各國監(jiān)管環(huán)境的挑戰(zhàn)，但我們并不是要停止iPhone，而是創(chuàng)造一個很好的監(jiān)管環(huán)境，以便能夠跟上時代和科技的演進?！?/p>

嗯，看來未來的霍格沃茨魔法學(xué)校需要一套細致嚴苛的校規(guī)，去抑制黑魔法的生長。