思考的力量
来源：中国数字科技馆
进化
更高、更快、更强，这不仅是奥林匹克运动会的口号，也是人类文明进步的方式。机械工具延伸了人的手，交通工具延伸了人的脚，互联网和通信产品延伸了人的耳和嘴甚至大脑。但是，软弱的肉体和大脑对神经和肌肉的依赖，数千年来始终让人们无计可施。
直到1924年，人类面前出现了一道曙光，得以一窥大脑的奥秘。那年七月的一个傍晚，德国医生汉斯·贝格尔第一次从颅骨受损的病人头部测到了极其微弱的电流。经过将近五年漫长的实验，贝格尔终于确认这神秘的电流来自脑部活动，并把自己发明的这种测量方法命名为脑电图（EEG，electroencephalogram）。他从一千多份脑电记录中发现了脑电的部分规律，将人清醒闭眼时的脑电波定义为阿尔法（α），将人睁眼时的脑电波定义为贝塔（β）。
随后的几十年中，人们又找到了其他一些频率的脑电波，并把它们与大脑的状态对应起来：熟睡时的德尔塔（δ）、困倦、冥想或被催眠时的西塔（θ）、进行复杂的思想活动或情绪波动时的伽玛（γ），以及只能在掌管运动区域探知的缪（μ）。脑电图开始逐渐成为脑部诊断的必备工具，意识的生理基础不再是一个需要争论的哲学命题。 然而，贝格尔医生没有等到EEG大放异彩的那天。在他1941年逝世的时候，电子计算机还没有发明出来。电脑和人脑联合时将会发生的巨变，怕是连贝格尔医生自己也从来不曾想到过。
二十世纪七十年代，在美国国防部的国防先进技术研究署（DARPA，Defense Advanced Research Projects Agency，就是这个部门发明了互联网）资助下，加利福尼亚大学洛杉矶分校开始尝试利用EEG，绕开肌肉和神经组织，将人类思考的结果直接通过计算机输出——让思考可以直接被看到，让大脑可以直接控制机械，让肉体的羁绊消失于无形。
直到这时，脑机接口（BCI，Brain-computer Interface）这个词才首次出现在科学文献中。伴随这个词出现的，是人们对大脑活动的了解越来越深入。1978年，人们发现猴子可以在训练后，快速学会自由地控制初级运动皮层中单个神经元的放电频率；1989年，约翰霍普金斯大学的科学家发现恒河猴手臂运动方向和大脑运动皮层中单个神经元放电模式的关系；进入九十年代，一些研究人员已经能够实时捕捉运动皮层中的复杂神经信号，并用以控制外部设备。机械义肢可能变得和原生肢体一样容易使用，人类在漫长的进化道路上看到了一种全新的可能性：肉体和机械，可以作为一个生命的不同组成部分而共存。
童年的终结
脑电图在头皮外测绘，电极仅仅用于接收信号，而不会对监控的大脑造成任何损伤，这是它最大的优势；但它的缺点也同样明显：在头皮外接收到的电信号不仅微弱，而且多个脑区的活动信号会叠加在一起，最终形成看起来十分混乱的波形。
幸好这些缺点并非不可克服。微弱的电信号可以放大，而波形分离的问题早在十九世纪就已经由法国数学家傅立叶解决，现在我们只需要理清脑电波和大脑思考行为的对应关系就行。
但是，这却是最大的难点。大脑中有超过一百四十亿个神经元和中枢神经系统超过一千亿的神经元相连接，而且由于大脑惊人的适应性，对一个人来说某种行为对应的神经元活动，可能在另一个人身上就变成了另一组完全不同的神经元活动，实在很难找到一个共通的模式，让大脑活动轻松地变成电脑屏幕上跳跃的文字或图标。研究人员现在只能通过探寻一些粗略的模式来进行分析，但是这样的模式避免不了误判的可能。
现在，基于EEG的脑机接口主要集中在两个方向：诱发的信号和自发的信号。当某个异常事件发生后的三百毫秒左右，将会检测出一个被叫做P300的电波峰值；当眼睛受到光或图像的刺激后，视觉皮层将会产生视觉诱发电位。这两类信号可以通过诱发产生，而且判断准确率较高，但缺点是需要外界刺激，并且要依赖于人体本身的某些知觉才能工作。而自发脑电信号——包括某侧肢体运动或者仅仅是想象其运动时对应的脑区产生的“事件相关同步电位”、通过反馈训练可以自主控制的“皮层慢电位”和自发的阿尔法、贝塔等，虽然不需要外界刺激，但仍需大量的特殊训练和较长的适应过程。毕竟，鱼与熊掌，永难兼得。
鉴于EEG脑机接口的进展举步维艰，人们不得不另辟蹊径。功能性核磁共振（fMRI，functional Magnetic Resonance Imaging）这种经常摆在医院里的巨大工具，成了科学家们的又一个帮手。功能性核磁共振可以用于察看大脑中不同脑区的血液流动情况——一般来说，脑区的思维越活跃，其血液流量就越大。这样，通过监测不同区域的血液流动情况，和之前训练的图像进行对比，就可以判断被监测者的思维活动。2006年，日本国际电气通信基础技术研究所和本田研究所两家机构采用这种技术，开发出可以控制机械手的脑机接口，控制的延迟只有几秒钟。和脑电相比，功能性核磁共振具有更多的优势，但由于设备的体积实在太大，目前还无法做成一顶头盔戴在头上。
而且，更精确的思考，不会存在于头皮之外，只能从头颅内部去发掘。
在人脑中植入电极的设想，几十年前看起来还像是个科幻创意，现在人们已经开始认真考虑其可行性了。近年来，科学家们通过一系列动物实验，小范围地尝试在人脑中植入电极。这样做的好处显而易见：减少其他脑区活动产生的电波干扰，精确定位电信号的出处。
2004年6月，马萨诸塞州福克斯波罗的“赛博动力学”公司为二十四岁的四肢瘫痪者马特·内格尔的脑中植入了一枚芯片。这枚被称为“脑门”（BrainGate）的芯片只有药片大小。医生为马特做了一个开颅手术，把“脑门”放在大脑表面。经过九个月的练习之后，马特可以仅凭思考来收发电子邮件、控制一条机械手臂，甚至还可以玩电脑游戏。“脑门”有九十六个电极，不仅能探测一千多个神经元细胞的活动，还能将这些神经元的活动发送出来。通过电脑的分析和处理，马特的生活质量有了很大提高。
2008年，匹兹堡大学在《自然》杂志上发表了一项研究成果。该公司的一个研究小组将微电极阵列植入恒河猴大脑的运动区，采集多个神经元的放电信号，并且通过计算机转换成电动假肢的控制命令。经过一段时间的训练之后，猴子学会了直接用大脑控制假肢运动，对抓取力度和假肢运动轨迹的控制达到了极高的准确度，几乎把机械假肢当成了自己的另一条手臂。
然而，这种方法仍然存在风险。即使是最乐观的人也会谨慎地看待这种植入大脑的芯片，将它可能带来的利益和生命安全放到天平的两端时，孰轻孰重一望便知。大脑，这一标志着地球上生物智慧顶端的物体，并不适合随便对其动手动脚，毕竟大脑是一个非常复杂的存在，以至于有人曾经写下一个关于大脑的悖论：“如果人类的大脑简单得能够让人理解，那么人将愚蠢得不能理解自己的大脑。”
然而随着技术的发展，我们并非没有打破这一悖论的可能。如果将“了解自己”作为成年的标志，那么在机器的帮助下，人类这个种族自身也许即将迎来童年终结的一天。
被毁灭的人
现今的世界上，已经有超过十万人植入了人工耳蜗。人工耳蜗是一种大小和助听器类似的小型电子设备，可以将收集到的声音信号转换成电信号，直接刺激听觉神经，从而让失聪的人能够听到声音。另一方面，视觉重建的研究也在进行当中，它们可能会在将来帮助那些眼球受损的病患获得视觉。虽然在目前的技术条件下，电子眼无论是视力还是色感都不能和真正的人眼相提并论，但和完全失明相比，这无疑是一个更好的选择。而在更加复杂的神经控制方面，人们则走得还不够远。
今年4月，美国威斯康星州立大学麦迪逊分校的亚当·威尔逊戴着一顶连着电线的红帽子，只用脑电波控制，在网上写了几条短小的微博客。屏幕上的字母阵列来回闪动，看起来像是几十年之前的古老游戏。他盯着屏幕，直到屏幕上一个个的字母跳出来：“我在用大脑拼写。”虽然拼写速度很慢，每分钟大概只能写十个字母，但这已经是相当不错的开端。澳大利亚和美国的几家公司也已开发出基于EEG的脑机接口头盔，里面大约安装了十六个以上的接收电极。使用者在经过短期的训练后，可以用它来控制轮椅或者玩一些简单的游戏。
虽然脑机接口因速度缓慢、功能单一而饱受诟病，但对于那些因为意外、战争或疾病而失去肢体活动能力的人来说，通过脑机接口控制的义肢可能是最有希望让他们像正常人一样生活的工具。我们有理由相信，使用脑机接口的义肢已然为期不远，而且我们拥有的义肢必将在各方面都超过原生肢体。碳纤维、钛合金、意识控制，接下来每个人都会想到诸如《终结者》、《攻壳机动队》、《钢铁侠》或《新世纪福音战士》中的场景。当这种期望成为现实时，人们又将如何面对？
在2008年的北京奥运会上，南非短跑运动员“刀锋战士”奥斯卡·皮斯托留斯没能拿到400米比赛的参赛权。起因是奥委会认为他的假肢比其他正常运动员具有特殊的优势，禁止他参加预选，这一新闻随后上了世界各大媒体的头版头条。奥斯卡的假肢没有任何控制功能，仅仅是在性能上超过人类天生的肢体，就已经引起如此轩然大波，那么，当更快、更强、更容易控制的人工肢体可以随意安装和组合时，势必会将争论的方向引到那个古老的哲学命题上：人是什么？怎样定义“人”？
然而，哲学和伦理上的争论最多只能让科学的脚步放缓，却永远无法阻止人类的好奇心和文明发展的进程。
纪元的终结
他小心翼翼地把黑色毛线吸汗带系在额头上，以免弄乱了平坦的仙台皮肤带。他盯着膝上的控制板，但并没有真正看它……
……
他正在什么地方的一间刷成白色的阁楼里大笑，远方的手指抚摸着控制板，欣慰的眼泪从脸上流了下来。
威廉·吉布森的《神经浪游者》，一直被视为赛伯朋克的开山之作。这本书不仅是历史上唯一一本获得星云、雨果和菲利普·迪克三项世界科幻界最高奖的科幻作品，而且还相当精确地描述了我们的发展趋势。今天的科技必定会过时，迟早有那么一天，我们不再需要天生的身体，而只需要一个健全的大脑。
在《神经浪游者》发表前几年，美国发明家雷蒙德·科兹威尔（Raymond Kurzweil）提出了一种名为“技术奇点”（ Technological singularity）的理论（著名的硬科幻作家弗诺·文奇也是这一理论最热情的传道士）。科兹威尔认为，在人类历史上，技术发展的速度并不是均匀的，而是以一种越来越快的方式在加速发展。他找了一些在各自领域中做出重大突破的人和组织，请他们列出人类历史上最重要的技术突破和发明，再把这些事件发生的时间标在对数坐标系上，然后他吃惊地发现，自己的直觉符合事实，人类的技术发展正在加速向着某个爆发点冲去。借用物理学上的概念，他将这个技术发展到近乎无限的点称为“技术奇点”。之所以采用这个名字，是因为和宇宙的起点一样，它不能用现有的规则来预测其结果。它将是另一种大爆发的起点。
虽然主流学界对技术奇点理论抱持着观望的态度，但是谁都不得不承认，科技发展正裹挟着我们轰然而去，未知的前方正以越来越快的速度向我们迎面扑来，没有人能够闪躲得开。将人类的优势和电子设备的长处结合起来，已经是我们习以为常的生活。为了应对正在变得越来越快、越来越复杂的世界，人类有必要借助全新的外力，正如三百万年前的原始人需要借助石头和火一样。
也许，脑机接口就是我们现在身处的这个信息时代的星星之火，将会终结人类作为一个自然进化物种的漫长纪元。【责任编辑：杨枫】
欢迎查看更多精彩栏目，请戳->中国数字科技馆