腦機接口真的可以使我們化身半個 AI 嗎？

馬斯克的 Neuralink 發布會

2020 年 8 月 28 日，埃隆·馬斯克在發布會上公布了 Neuralink 公司在腦機接口技術研發方面的最新進展，這個新聞在科技產業界非常的引人注目，不僅僅是因為馬斯克這個人本身自帶流量，更重要的是，腦機接口這個科技領域目前確實是全世界都在關注的一項新科技。

在這次發布會上，馬斯克展示了一塊剛好是 4 枚一元錢硬幣疊起來大小的腦機接口設備，這個東西被他稱為 Neuralink（神經鏈）(下圖）。馬斯克團隊宣稱，他們最終的目標是用神經鏈實現記憶的下載和上傳，不但能將人的記憶上傳到一個新的克隆體中，也可以上傳到一個機器人身體中。

當然，他們現在的工作只是萬裡長徵第一步。在發布會上，馬斯克展示了一臺可以將晶片自動植入小豬頭骨的手術機器人。同時，他還把一隻已經植入神經鏈的小豬帶到了現場。在現場演示了從神經鏈中接收來自小豬大腦中的電信號。當這隻小豬用豬鼻子去觸碰工作人員的手或者其他東西時，電信號就會產生明顯的波峰。這是因為小豬頭骨中的神經鏈與豬鼻子的兩個神經元建立了聯結。

發布會上，馬斯克還展示了他們在實驗室中取得的成果：一頭豬在跑步機上走路，通過讀取 Neuralink 傳出的數據可以準確地預測這隻豬各個關節的位置。

這次發布會之後，也引發了一些擔憂。這種腦機接口技術的研發，是否符合科學倫理呢？比如，360 科技的董事長周鴻禕在接受媒體採訪的時候就表示：馬斯克這項技術相當於打開了「潘多拉魔盒」，他強烈反對腦機接口技術的廣泛應用 。

今天這期節目，我要帶你深入了解一下腦機接口技術的現在與未來，這項新科技是否存在一個技術奇點呢？或許有些聽眾沒有聽到本系列節目的發刊詞，我這裡有必要再解釋一下什麼是技術奇點。

奇點就是宇宙大爆炸發生前的那個「奇點」，在不違背已知的物理學定律的情況下，假如有一項科技的關鍵技術被突破，那麼就會呈現爆炸式的發展，我們就把這項關鍵技術稱為技術奇點。

想要預測腦機接口的技術奇點，我想我們有必要先深入了解一下這項技術到底是怎麼一回事兒？

先來了解一下人類的大腦

請大家現在就試著想像一下打開顱骨，觀察一個完整的大腦。根據目前比較主流的一個認知，我們每一個人的大腦都可以粗略地分為三層結構。不過，這裡我要特別說明的一點是，人類對大腦的認識其實還非常的淺，關於大腦的幾乎一切，科學家都還在爭論不休。因此，我們後面要談的是一些得到多數科學家支持的觀點，在未來，這些知識很有可能都會得到修正。

第一層被稱為「爬行動物腦」或者「爬蟲腦」。它是一套生存系統，控制著我們的心跳、呼吸、睡眠、覺醒等等生存必須的功能。這一層腦，其實我們每個人和寵物狗寵物貓都差不多。而且，這層腦結構就像一臺我們根本無法控制的，自動運行的機器。它從某種意義上來說，似乎跟我們無關。如果你想對這層大腦有一個直觀的感受，你可以嘗試通過憋氣的方式把自己憋死。我告訴你，古往今來，從來沒有人靠主動憋氣自殺成功，因為真正控制呼吸的是爬行動物腦，它根本不受你的意識控制。

第二層被稱為「古哺乳動物腦」，也叫做「邊緣系統」，每一種哺乳動物都有這層結構。我們之所以會感到飢餓、口渴、恐懼，就是因為有這層腦。邊緣系統默認我們和豬牛羊驢沒什麼不同，最重要的任務就是讓我們吃飯、睡覺和交配，換句話說，就是讓我們活著並且延續下一代。實際上，我們的意識也控制不了這些最基本的情緒和感受。

第三層被稱為「新哺乳動物腦」，也叫做「新皮層」或者「新皮質」。它負責處理複雜的事務，分析你看到、聽到、感覺到的是什麼物體，負責語言表達、運動健身、做計劃趕工期、思考人性等等，一句話，它是讓我們在動物面前充滿智力優越感的原因。新皮質並不大，它只是大腦最外層兩毫米厚的物質，和一枚硬幣差不多厚。大腦的進化不斷需要皮質增加體積，於是奇妙的事情發生了，它給自己加入了很多褶皺，表面積增加了大約三倍。打開顱骨，我們第一眼看到的那些布滿了褶皺的黃褐色東西，就是大腦的新皮質。如果我們把新皮質從大腦上取下來，獲得的其實就是兩毫米厚、大概四十八釐米見方的一塊餐巾布。

從最根本的意義上來說，假如有一個實體能代表「我」的話，那麼這個「我」其實就是這層像餐巾布一樣大小的新皮質，它的手感介於布丁和果凍之間。除此之外的一切，只不過是「我」用來生存和追求快樂的「工具」而已。

那麼，新皮質又是通過什麼來控制全身的呢？答案是無處不在的神經系統，而腦和神經系統之所以能夠「通信」，離不開一個核心元件，這就是神經元。人的全身都布滿了神經元，它們的數量之多堪比銀河系裡的恆星，約為一千億個。我們大腦的新皮質中包含了大約 200 億個神經元，它傳遞信息的方式和電腦電晶體一樣，只有 1 和 0。1 就是動作電位，0 就是沒有動作電位。

現有的腦機接口

現在的腦機接口一般分為兩種，一種叫侵入式，也就是需要做手術植入頭骨中；另一種叫非侵入式，外形像一頂帽子。其實還有一種半侵入式，就是通過血管將電極放入大腦血管中。

但不管哪種類型，研究人員都是圍繞著兩個問題在努力：

我怎樣把正確的信息從大腦裡取出來？& 我怎樣把正確的信息發回給大腦？

這就是大腦信息的輸出和輸入，它是神經元的本職工作，腦機接口想做的就是參與到神經元的這項工作裡去。搞懂新皮質中神經元的工作原理，可能是人類目前正在試圖解決的最難的事情之一。

我給你打一個比方，你就知道這件事情有多困難。現在，你想像一下，把皮質餐巾的長寬高各放大一千倍，它就成了一個長寬各500米，高2米的方塊。這差不多就是 240 個標準遊泳池拼起來的大小。現在，我們從中切出一個一立方米的方塊來看看。

這裡面容納了大約四萬個神經元，每一個神經元的大小在這個尺度上大約就像一顆圍棋子。每一個神經元都會伸出幾千到幾萬根不等的觸手，這些觸手又與別的神經元相連接，構成了一個足以讓密集恐懼症的人瞬間窒息的景象，這是一個有著千億級別道路的巨大迷宮。

更複雜的是，這些連接不是一成不變的。事實上，它們每一秒鐘都在發生變化，有時候連上，有時候又斷開。你別忘了，這個切出來的方塊，它的真實大小只有一立方毫米，一粒米的大小。研究腦機接口的科學家們，就像在這個迷宮中探索的探險者，他們試圖弄清楚每一條道路連接起來有什麼用，通過施加什麼樣的影響可以讓它們連接或者斷開。最後，我提醒你，像這樣的迷宮，有50萬個。

我們每一個人在生出來時候，神經元的連接並無多大差別。在成長的過程中，這些神經元的連接方式不斷發生著變化，正是這些連接所構成的三維圖形，讓我們最終成為一名卡車司機、鋼琴家或者作家。科學家們把這種神經元的連接變化稱為「神經可塑性」，隨著年齡的增長，神經可塑性會變小，但這種可塑性永遠不會消失，所以我可以在 40 歲的時候重頭開始學習怎麼當科學紀錄片導演。你也可以從現在開始學習成為一名科普作家。

從理論變為現實

今天，腦機接口已經從最初的理論設想開始慢慢成為現實。全世界有很多致力於腦機接口研發的公司或者大學實驗室。評價腦機接口技術的好壞有三個評價標準：

首先是規模，即能記錄多少神經元。馬斯克在 2020 年的發布會上展示的那隻小豬，被精確記錄的神經元數量是 2 個。它發布的那個設備擁有 1024 個信道，也就是最多可以允許同時記錄 1024 個神經元的活動。馬斯克的中期目標是一百萬個，雖然這比起一千億個的總數來說依然不值一提。但這足以讓我們可以利用意念來玩電子遊戲、駕駛汽車、控制電腦等等。

其次是解析度，即腦機設備能在空間和時間兩個維度上收集到的信息有多細。

最後是創傷性，是否需要手術，如果確實需要，到什麼程度。馬斯克已經研發出了自動手術機器人，宣稱不久就可以在 1 個小時內完成在頭骨的植入手術。

顯然，這一切還只是剛剛開始，我們僅僅只是在一場馬拉松比賽中跨出了第一步。但就是這一步，已經能讓我們做到很多看上去很神奇的事情。

例如，我們已經可以把運動皮質變成遙控器。人腦不需要學習就能自如運用，因為運動皮質一直就是人腦的遙控器。這個遙控器發出一些命令的時候，腦機接口能夠收集到這個命令，然後把命令傳達給一些機械，讓機械做出和你的手類似的反應。現在使用這一技術的，多是高位截癱或者截肢的人。它需要記錄的神經元信息並不多，一百個神經元就夠了。巴西腦機接口的先驅尼科萊利團隊還打造過一套外骨骼，讓一位癱瘓人士為巴西世界盃開球。

第二個正在應用的腦機接口是人造耳蝸和人造眼。人造耳蝸就是一個小計算機，它的一端是個貼在耳朵上的小麥克風，另一端則是一條連接耳蝸中電極的電線。人造視網膜更複雜一些，它有 60 個傳感器，目前只能幫助病人看到模糊的邊緣和形狀。但令人振奮的是，模擬運算顯示，想要獲得還過得去的視覺，只需要 600 到 1000 個傳感器，指日可待。

最後一個常見的應用是深腦刺激。它通常有一到兩根電線，連接四個不同位置的電極，然後插入到邊緣系統裡。一個連接了這些電極的小起搏器會被安裝到胸口。當需要的時候，電極就能產生一些刺激，可以減輕帕金森患者的抖動、減輕癲癇發作的強度、安撫強迫症等等。

可以看得出來，我們現在所取得這些成果都還非常初級。

制約腦機接口發展的技術瓶頸

有些人或許會覺得是記錄神經元的數量和解析度。但我不認為這會成為瓶頸，我的理由是摩爾定律在這個領域依然會生效。摩爾定律是一種指數級增長的定律，增長速度是驚人的。假如我們以1024 作為起點，每 18 個月翻一番，那麼，15 年後，就可以達到 100 萬個神經元的數量了，再過 21 年，就是百億級數量了。

實際上，技術瓶頸的答案在馬斯克的發布會上已經給出了。

最大的技術困難來自於大多數普通人想不到的一個方向，最大的困難不是別的，而是材料。更準確地說，是製造電極的材料。

腦機接口設備需要無數根電極用來收集來自大腦的電信號，因此，這根電極必須做得非常非常細小，更重要的是，它還得非常柔軟，不能對大腦組織造成傷害。另外，大腦是一個非常具有腐蝕性的環境，這些電極很可能需要在這種環境中工作幾十年不被腐蝕。在滿足上述這些條件後，電極還得對電信號極其靈敏。

目前最有希望的材料候選者是石墨烯和碳化矽。這就是我所看到的腦機接口的技術奇點，只是我無法預測何時能突破這項關鍵技術。

暢想技術奇點爆發後的未來

當可以被控制的神經元數量達到千這個級別時，肢體殘疾人和漸凍症患者將迎來新生，他們可以用意念控制各種各樣的義肢，就跟長在自己身上的差不多。腦機接口技術的發展，必將推動智能義肢產業的蓬勃發展。

當可以被控制的神經元數量達到十萬這個規模時。一些科幻中的場景將成為現實，比如，當你想出門的時候，你的汽車會自動發動，停到你家門口，你走到車門前，你的意念會把車門打開。而當你走向家門口時，意念會解鎖並打開家門，當然，你家裡的燈、空調、音響也都可以按照你的意願啟動。看電視的時候再也不用到處去尋找遙控器了，你只要想「這個節目沒勁，換一個」「快進 10 分鐘」「2 倍速播放」。另外，到了這個時候，義肢產業將不僅僅是為殘疾人服務，實際上，各種各樣的工具也完全可以義肢化。從事體力勞動的工人可以藉助外骨骼機器輕鬆完成需要很大力量的工作。從事精密操作的匠人也可以藉助各種各樣的機械手臂來完成極其精細的雕刻工作。

當可以被控制的神經元數量達到百萬甚至千萬這個規模時，或許，我們將進入一個魔法世界。你可以用意念來彈鋼琴、打電子遊戲、繪畫、剪輯視頻等等，每一個普通人都可以擺脫需要長期肌肉訓練才能獲得的技能限制，直接進行藝術創作。

但是，請你不要忽略一點。我上面提到的這些應用全都是基於大腦電信號的「輸出」即可完成的任務。也就是說，這時候的腦機接口只需要能解碼我們的大腦發出的電信號是什麼含義即可，而不需要將信號反向寫入大腦。這是一個可以期待的未來，我沒有看到任何根本性的障礙阻止這樣的未來到來。我們需要等待的僅僅是材料科學的重大突破，技術奇點已經臨近。

腦機接口的另一個技術奇點

不過，腦機接口技術還有另外一個技術奇點，這個奇點何時能突破，現在恐怕沒人能知道。

這個技術奇點就是破解人類意識活動的本質：我們的情緒、感受、思想、記憶等等高級智力活動到底是怎麼產生的？

我們是否可能通過反向輸入電信號來影響或者控制這一切。

對不起，目前的腦科學家還不能給我們一個確切的答案，我們還需要等待，甚至科學家們都無法告訴我們需要等待多久。

但這不妨礙我暢想一下，假如這個奇點再次被突破，我們將迎來一個怎樣的世界。

首先，最最初級的應用已經令人感到驚豔，一大批殘障人士將告別沒有光明或者沒有聲音、氣味的世界。殘疾人的視覺、聽覺、嗅覺或者是身體的各種感覺都將藉助腦機接口設備得到修復。

然後，人類的交流方式將發生根本性的變化。語言其實是思維經過壓縮後的近似表達。如果未來的我們可以直接用思想進行多媒體交流，何必再去做壓縮和解壓縮這種傳輸失真信息的事情呢？比如說：你可以在腦中非常清晰地想像我的夢中情人長什麼樣，但是如果要用語言向別人描述她的長相，可能需要講很久也未必講得清楚，但是你現在可以直接讓別人獲得你腦中的形象，什麼也不需要說。

還有，我們獲取知識的方式也將徹底顛覆。當我想了解文學名著《紅樓夢》中都提到了哪些菜譜，我可以在腦中直接搜索到結果。對我來說，我不是在看書，而是在回憶。我用了一秒鐘就回憶起了這本書的全部信息，雖然我壓根沒看過。不僅知道這些信息，還能給這些信息重新整理、歸類，計算機雲成了我大腦的一部分。最厲害的是，我能真實地體會林妹妹在葬花時的那種心情。文學家通過文字傳達的情感被真實傳輸進了我的大腦。

到了這時，上傳下載記憶自然也就是順理成章的事情了。

我還是「我」嗎？

然而，這到底是一個令人感到興奮和神往的世界，還是一個令人感到窒息和恐怖的世界呢？

當人與機器的界限徹底被打破，「我」的記憶和情感全都可以被編程和重寫時，還有「我」的存在嗎？

今天，哲學家還可以理直氣壯地回答說，所謂的「我」，就是「一個獨一無二的記憶和性格的集合」， 但是，到了那個時代，可就未必了。

好了，腦機接口的話題就先聊到這裡。

我還要留給你一個問題：

第六感是什麼，腦機接口能讀取到第六感嗎？

如果你對此有興趣，我會在「未來小課堂」繼續為你講解，正文的精華內容後續還會以漫畫的形式整合在聊天室裡同步上線。請搜索公眾號「浦發銀行」， 關注並私信回復關鍵詞「未來科技體驗館」便可進入彩蛋聽我講解。