當(dāng)人類不再用語(yǔ)言交流

潘楷文

大腦是人體最重要的器官之一，幾乎所有的高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)都在腦部完成，也是人類與外界進(jìn)行信息溝通與處理的中樞。而“腦機(jī)接口”技術(shù)由來(lái)已久，該技術(shù)是一種研究如何用神經(jīng)信號(hào)與外部機(jī)械直接交互的技術(shù)，通過(guò)采集大腦皮層神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)產(chǎn)生的腦電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大、濾波等方法，通過(guò)計(jì)算機(jī)算法將其轉(zhuǎn)化為可以被計(jì)算機(jī)識(shí)別的信號(hào)，從中辨別人腦的真實(shí)想法，其中的“接口”就是用于信息交換的中介物。

目前的“腦機(jī)接口”主要分為植入式和非植入式兩大類植入式和非植入式兩種方式都各有優(yōu)劣，植入式更精確，可以編碼更復(fù)雜的命令，比如三維運(yùn)動(dòng)，但手術(shù)創(chuàng)傷是不可避免的;非植入式電極這種頭皮貼片雖然方便，無(wú)需開(kāi)顱植入，但是能探測(cè)到的腦電信號(hào)范圍和精確度有限。

那么問(wèn)題來(lái)了，“腦機(jī)接口”技術(shù)為什么會(huì)出現(xiàn)？推動(dòng)這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展前進(jìn)的動(dòng)力是什么？難道只是為了滿足窺探他人內(nèi)心的好奇心嗎？腦機(jī)接口技術(shù)的出現(xiàn)與商業(yè)化，對(duì)于我們?nèi)祟惥烤挂馕吨裁矗恳卮疬@些問(wèn)題，我們首先要知道腦機(jī)接口本質(zhì)上是一種全新的信息溝通與交互界面，而要理解信息溝通的本質(zhì)，那就需要理解我們的語(yǔ)言。一起穿越回億萬(wàn)年前，以語(yǔ)言演化為主線，去領(lǐng)略文明發(fā)展的史詩(shī)歷程，探尋“腦機(jī)接口”誕生的真正動(dòng)力。

語(yǔ)言是人類大腦高級(jí)認(rèn)知活動(dòng)的產(chǎn)物，正如紐約大學(xué)的心理學(xué)和神經(jīng)科學(xué)教授大衛(wèi)·珀佩爾在《科學(xué)》雜志子刊《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）上的論文中所說(shuō)，“語(yǔ)言就是聲波如何把信息塞入你的腦子里”。當(dāng)我們聽(tīng)人講話的時(shí)候，耳朵將聲波轉(zhuǎn)化為神經(jīng)信號(hào)，這些信號(hào)會(huì)被不同的腦區(qū)處理和翻譯，最先處理的腦區(qū)是聽(tīng)覺(jué)皮層。多年的神經(jīng)生理學(xué)研究結(jié)果顯示，聽(tīng)覺(jué)皮層的腦電波會(huì)對(duì)應(yīng)聲波的強(qiáng)弱變化的頻率，將聽(tīng)覺(jué)信號(hào)分節(jié)并鎖定。基本上就是說(shuō)，“腦電波像沖浪者般在聲波里起伏?！贝竽X很可能是通過(guò)聲波的強(qiáng)弱變化來(lái)區(qū)分音節(jié)，辨識(shí)語(yǔ)義，從而將長(zhǎng)串的語(yǔ)言信息“分節(jié)裝載”，轉(zhuǎn)化為便于處理的小塊信息。

然而，人類語(yǔ)言并不是一蹴而就，而是經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的演化。從神經(jīng)肽、神經(jīng)元到神經(jīng)網(wǎng);從神經(jīng)節(jié)，到幾個(gè)神經(jīng)節(jié)融合在一起形成“腦”，再到原始大腦的形成;從掌管身體器官并且精細(xì)分工的爬行腦出現(xiàn)，到能夠處理愛(ài)、憤怒和恐懼等復(fù)雜情感的邊緣系統(tǒng)的出現(xiàn)，再到能夠理性思考的新皮層的出現(xiàn)，可以說(shuō)，神經(jīng)系統(tǒng)經(jīng)歷了從無(wú)到有，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從低級(jí)到高級(jí)的發(fā)展過(guò)程。正因?yàn)槿祟惔竽X新皮層擅長(zhǎng)思考，尤其擅長(zhǎng)抽象，并能對(duì)事物的本質(zhì)屬性進(jìn)行歸納和演繹，就在大約 10 萬(wàn)年前，人類掌握了一項(xiàng)突破性的工具，就是能夠用一種特定的抽象聲音來(lái)指代某個(gè)具體事物。比如“石頭”這個(gè)詞的發(fā)音并不是石頭本身，而是通過(guò)發(fā)音來(lái)指代石頭這個(gè)物體的代表符號(hào)，就這樣，原始的語(yǔ)言誕生了。很快，世界上各種各樣的事物都有了相應(yīng)名稱。到了公元前5萬(wàn)年，人類已經(jīng)能夠完整使用復(fù)雜的語(yǔ)言進(jìn)行交流。從此，語(yǔ)言不僅能把人類大腦中各種奇妙的想法轉(zhuǎn)換成一系列的聲音符號(hào)，而且通過(guò)空氣振動(dòng)將它們傳遞給其他人的大腦中，并能讓他人理解。

人類語(yǔ)言的出現(xiàn)，不僅給世界上萬(wàn)事萬(wàn)物都打上了“符號(hào)標(biāo)簽”，還產(chǎn)生了一個(gè)極其重要的功能，就是讓人們能夠?qū)W習(xí)自己沒(méi)有親身經(jīng)歷過(guò)的事情，并以此形成間接經(jīng)驗(yàn)。由此，人類種族的生存能力大大提升。為什么呢？舉個(gè)例子，假如在原始人類的部落中，某人通過(guò)親身嘗試體會(huì)到某種植物的果實(shí)吃完后會(huì)腹瀉，他就可以用語(yǔ)言將這慘痛教訓(xùn)分享給部落里的其他成員，而其他部落成員也會(huì)用語(yǔ)言將這個(gè)教訓(xùn)傳給他們的孩子，他們的孩子又會(huì)把它傳給自己的孩子。就這樣，這條經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)就隨著空間和時(shí)間不斷傳播，讓部落中的其他人都能避開(kāi)。再假如，當(dāng)部落中某位善于觀察的獵人，他通過(guò)長(zhǎng)期觀察思考，掌握了星象變化與羚羊遷徙時(shí)間之間的規(guī)律，并總結(jié)出一套利用夜空來(lái)確定羊群遷徙路線的方法，那么他就創(chuàng)造了知識(shí)，他部落里的其他成員通過(guò)學(xué)習(xí)就能掌握，部落狩獵的效率也將大大提升。正因?yàn)橥ㄟ^(guò)語(yǔ)言的學(xué)習(xí)，使得經(jīng)驗(yàn)與智慧一代代傳承，不斷累積到部落的知識(shí)庫(kù)中，而后代則可以在祖先的智慧上繼續(xù)探索。

就這樣，語(yǔ)言賦予部落強(qiáng)大的集體智慧，同時(shí)每個(gè)人也能從集體智慧中獲益。隨著知識(shí)不斷積累，生產(chǎn)力不斷提升，勞動(dòng)生產(chǎn)率逐步提高，人們開(kāi)始吃飽穿暖，人口數(shù)量也逐漸提高，人口規(guī)模的變大則需要進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率并產(chǎn)出更多的糧食，就需要人們開(kāi)發(fā)更先進(jìn)的勞動(dòng)工具，就需要掌握更多的技術(shù)與知識(shí)，以此來(lái)進(jìn)一步提高勞動(dòng)效率。事實(shí)上，提高勞動(dòng)效率又需要通過(guò)精細(xì)化分工，而精細(xì)化分工就意味著人與人之間必須有相互協(xié)作，相互協(xié)作的前提是社會(huì)具有穩(wěn)定的社會(huì)結(jié)構(gòu)與關(guān)系，穩(wěn)定的社會(huì)結(jié)構(gòu)與關(guān)系則需要人們之間的信任，而信任則需要語(yǔ)言上的充分溝通才能實(shí)現(xiàn)。因此，有了語(yǔ)言的幫助，勞動(dòng)效率開(kāi)始提升，小型部落開(kāi)始選擇永久定居在某個(gè)地方，并逐漸壯大;部落與部落之間在不斷融合，各部落之前積累下來(lái)的知識(shí)庫(kù)得到進(jìn)一步分享，形成更大的知識(shí)庫(kù)。群體合作提高了每個(gè)人的生活質(zhì)量，到了公元前 1 萬(wàn)多年，城市的雛形開(kāi)始形成，人類文明因語(yǔ)言而開(kāi)花結(jié)果。

隨著城市的出現(xiàn)，使人類之間的聯(lián)系不斷突破親緣關(guān)系的束縛，大量陌生人通過(guò)共同的語(yǔ)言與共同的宗教想象開(kāi)始了大規(guī)模協(xié)作，人與人之間產(chǎn)生的語(yǔ)言表達(dá)開(kāi)始空前繁榮，而更多的溝通交流就意味著更多的思想碰撞，也意味著更多的新發(fā)現(xiàn)，從而迅速提升創(chuàng)新的步伐。很快，人類精通了農(nóng)業(yè)技術(shù)，很多人因此從農(nóng)業(yè)勞作中解放了出來(lái)，開(kāi)始思考各種各樣的想法，并將想法通過(guò)“文字”記錄保存。在此之前，集體知識(shí)庫(kù)只能保存在人們的記憶中，而且只能通過(guò)口述傳播，這就大大限制了知識(shí)的傳播效率。文字與紙張的出現(xiàn)則打破了這種限制，人不再依靠記憶，許多知識(shí)也因此擺脫了失傳的厄運(yùn)。如果說(shuō)語(yǔ)言可以讓人類將想法從一個(gè)大腦傳遞到另一個(gè)大腦，那么寫作就打破了時(shí)間限制，讓思想與知識(shí)永遠(yuǎn)保存下來(lái)。當(dāng)人類開(kāi)始在羊皮或紙上寫字時(shí)，那些需要口述數(shù)周才能傳達(dá)的龐大知識(shí)就可以被壓縮成一本書或一個(gè)卷軸。于是，人類集體知識(shí)庫(kù)開(kāi)始以實(shí)體形式存在。

然而，書籍抄寫工作需要花費(fèi)大量的精力，所以在古代，書籍往往會(huì)被視若珍寶，只有極少數(shù)精英人群才有機(jī)會(huì)接觸到。自從15 世紀(jì)的約翰內(nèi)斯·古騰堡（Johannes Gutenberg）發(fā)明了效率高且成本低的印刷機(jī)后，批量印刷的書籍讓信息可以像野火般蔓延，當(dāng)書籍的印刷成本變得越來(lái)越低，教育便不再是精英階層的特權(quán)。數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的人可以接觸到書籍，同時(shí)人們的識(shí)字率也得到了大大提升。大量涌現(xiàn)的書籍讓知識(shí)可以跨越國(guó)界，世界各地的知識(shí)庫(kù)終于融合成為全人類共享的最高知識(shí)庫(kù)，人類也因此具備了進(jìn)入現(xiàn)代文明的條件。

大量的知識(shí)儲(chǔ)備為人類工業(yè)革命創(chuàng)造了條件，而機(jī)器的誕生則標(biāo)志著人類將自己雙手的工作交給了流水線，將下肢的移動(dòng)遷徙交給了發(fā)動(dòng)機(jī)，自己徹底從重體力勞動(dòng)中解放出來(lái)，并且可以將大部分的時(shí)間和精力集中在創(chuàng)新之上。而就在1940年代，世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)誕生了，人類將自己大腦一部分的工作也外包給機(jī)器，這些工作主要包括記憶和運(yùn)算。尤其是后者，隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件的迭代發(fā)展，越來(lái)越復(fù)雜的計(jì)算機(jī)軟件程序正在替代我們大腦一個(gè)又一個(gè)功能，并且開(kāi)始成為政府、企業(yè)和學(xué)校正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至是我們個(gè)人正常生活的核心。緊接著，另一個(gè)飛躍在 1980 年代后期到來(lái)，這就是互聯(lián)網(wǎng)。隨著數(shù)以萬(wàn)計(jì)臺(tái)計(jì)算機(jī)相互連接溝通，在全球范圍內(nèi)形成了巨型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)之間都建立了互相的關(guān)聯(lián)，信息能夠以光速在這個(gè)系統(tǒng)中傳遞?；ヂ?lián)網(wǎng)為人類提供了即時(shí)、免費(fèi)又易于搜索的學(xué)習(xí)方式，讓數(shù)十億人類能夠接觸到了完整的人類知識(shí)庫(kù)，這讓人類文明再一次達(dá)到空前的高度，人類社會(huì)真正迎來(lái)的知識(shí)大爆炸時(shí)代。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，特別是人工智能技術(shù)的誕生，人類發(fā)現(xiàn)自己在學(xué)習(xí)能力方面越來(lái)越不及人工智能，無(wú)法從海量的知識(shí)中快速獲取知識(shí)。而這種缺陷正是曾經(jīng)為人類文明作出杰出貢獻(xiàn)的語(yǔ)言所造成的，這是因?yàn)槿祟惖恼Z(yǔ)言天生就有兩方面缺陷：一是精度低;二是效率低。

首先看語(yǔ)言的精度?？梢哉f(shuō)，無(wú)論人類的哪一種語(yǔ)言，其精度都是相當(dāng)?shù)偷摹Ｏ胂笠幌?，正在泰?guó)游玩的你吃到一種熱帶水果，并將照片發(fā)在朋友圈上，這時(shí)然有位從來(lái)沒(méi)見(jiàn)過(guò)這種水果的朋友問(wèn)你，這水果什么味道？你會(huì)發(fā)現(xiàn)，無(wú)論用語(yǔ)音還是文字，你都無(wú)法將這種熱帶水果的味道描述清楚。當(dāng)然，你可以用很多詞來(lái)形容，比如酸、甜、水分很多;你還可以說(shuō)口感跟桃子有點(diǎn)像，但是沒(méi)那么軟等。然而，你的朋友終究不清楚你所吃到的水果到底是什么味道，因?yàn)樗麩o(wú)法感受到你的體驗(yàn)，而你的體驗(yàn)又無(wú)法用概念來(lái)描述清楚。像這樣的例子不甚枚舉，這就導(dǎo)致了人和人之間很多時(shí)候溝通準(zhǔn)確性是很低的，人們因此會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間在溝通上，在人與人的溝通過(guò)程中，信息被大量損耗。更不幸的是，人類的溝通精度還與關(guān)系的親密程度與信任程度有關(guān)，如果兩個(gè)人之間彼此不信任，那么就算其中一個(gè)人將某件事描述得再清楚，在另外一個(gè)人看來(lái)，也是不值得相信的，甚至?xí)虼硕a(chǎn)生誤會(huì)與矛盾。

其次看人類語(yǔ)言的效率。語(yǔ)言還有另一種缺陷就是慢。相信所有人都有過(guò)學(xué)習(xí)考試的經(jīng)歷，在復(fù)習(xí)時(shí)，會(huì)有很多同學(xué)幻想，希望把所有考試知識(shí)像U盤拷貝文件一樣將知識(shí)拷貝進(jìn)自己的大腦。但由于語(yǔ)言和文字的低效率，我們只能花很多時(shí)間聽(tīng)老師講課，看相關(guān)的參考書，甚至要背誦記憶某些知識(shí)點(diǎn)。想象一下，老師平時(shí)說(shuō)話的速度每分鐘也就200-300字，也就是相當(dāng)于每分鐘不到1K的速度，而現(xiàn)在的4G手機(jī)下載速度是每秒1.5至10兆，相差數(shù)萬(wàn)倍。當(dāng)然，人說(shuō)話的時(shí)候還有語(yǔ)氣、表情、肢體動(dòng)作等等信息，但毫無(wú)疑問(wèn)，人類靠語(yǔ)言和文字所進(jìn)行傳播的時(shí)候，確實(shí)非常慢。

從計(jì)算機(jī)誕生的那一刻起，到讓人人都有一臺(tái)計(jì)算機(jī)的個(gè)人電腦時(shí)代，再到后來(lái)的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代和智能手機(jī)時(shí)代，我們?nèi)祟愑H手創(chuàng)造了一個(gè)在我們現(xiàn)實(shí)世界之外的新世界，也就是虛擬世界，或者數(shù)字世界。當(dāng)然，更準(zhǔn)確的形容是原子世界和比特世界。本來(lái)沒(méi)有比特世界的存在，我們的語(yǔ)言是唯一選項(xiàng)，也這些缺陷也不會(huì)暴露出來(lái)，畢竟人類這么多年都是這么過(guò)來(lái)的。但隨著比特世界的飛速發(fā)展，人類的弱點(diǎn)和局限性就開(kāi)始被放大了。時(shí)代車輪滾滾向前，歷史發(fā)展的內(nèi)在需求推動(dòng)著技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，是該腦機(jī)接口登場(chǎng)的時(shí)候了。

全球范圍的“腦機(jī)接口”技術(shù)研究其實(shí)已開(kāi)展多年，早在1963 年，英國(guó)就有科學(xué)家開(kāi)始嘗試此類研究。20 世紀(jì)90 年代，美國(guó)率先提出“腦的十年計(jì)劃”;歐盟成立了“歐洲腦的十年”委員會(huì);日本政府宣布投入200 億美元實(shí)施“腦科學(xué)時(shí)代”計(jì)劃，把“認(rèn)識(shí)腦、保護(hù)腦、創(chuàng)造腦”作為腦研究三大目標(biāo)。2013 年，美國(guó)、歐盟及中國(guó)分別正式啟動(dòng)了“腦計(jì)劃”，大規(guī)模入腦研究在世界范圍內(nèi)已經(jīng)展開(kāi)。其實(shí)早在2010年，華盛頓大學(xué)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)工程中心主任Rajesh Rao教授就已經(jīng)提出利用腦機(jī)接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)人腦與人腦之間通信的設(shè)想。該設(shè)想假設(shè)了如果老師在教授學(xué)生時(shí)，直接把數(shù)學(xué)證明傳入學(xué)生大腦，而不是口頭講授，學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果會(huì)怎樣？

目前，科學(xué)家已經(jīng)在技術(shù)上設(shè)法通過(guò)大腦之間的直接交流來(lái)交換思想。2013年上半年，杜克大學(xué)的Miguel Nicolelis團(tuán)隊(duì)率先發(fā)表了一項(xiàng)研究，成功地在兩只不同品種且從未有過(guò)交配老鼠之間，通過(guò)腦電信號(hào)直接傳遞了一些簡(jiǎn)單信息。不久后，哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Seung-SchikYoo和同事利用能穿透顱骨的高度聚焦超聲波技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了人腦通過(guò)腦電直接控制老鼠腦的嘗試。當(dāng)人類受試者決定移動(dòng)老鼠尾巴時(shí)，他的腦電波信號(hào)會(huì)觸發(fā)超聲波裝置，向老鼠大腦運(yùn)動(dòng)皮層發(fā)射350Hz的超聲波脈沖，兩秒后，老鼠的尾巴會(huì)抬起后再放下。

可以說(shuō)，腦機(jī)接口技術(shù)正在快速發(fā)展，如果腦機(jī)接口技術(shù)能夠在未來(lái)成熟并得到推廣，人造大腦的能耗和存儲(chǔ)密度將趕上甚至超過(guò)生物大腦，有望催生更智能的機(jī)器人、自動(dòng)駕駛汽車、數(shù)據(jù)挖掘、醫(yī)療診斷等人工智能交互系統(tǒng)。也許當(dāng)腦機(jī)接口技術(shù)普及之時(shí)，將是人類文明的飛躍之時(shí)，而且這次飛躍將會(huì)比語(yǔ)言、文字、印刷術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)到來(lái)時(shí)飛躍得更高、更遠(yuǎn)。

（世界博覽 2019年02期）