腦機接口,賽博格時代的忒修斯之船?

在《星際迷航》中，全身癱瘓的派克艦長能夠腦控輪椅而行動自如，也同樣能通過腦控亮燈表達意願。現在看來，這其實就是一類腦機接口設備，上世紀六十年代天馬行空的想像如今已照進現實。

最近，真人版「鋼鐵俠」埃隆·馬斯克（Elon Musk）進行了一場非常符合人設的發布會——在他的神經聯結公司（Neuralink）總部展示了一群「鋼鐵小豬」。據介紹，這些小豬的大腦中已經由手術機器人植入了Neuralink最新研發的腦機接口晶片，它們的神經活動實時無線傳輸到現場的一臺電腦，於是，全世界陶醉地目睹了小豬們在運動或在被撫摸鼻子時的神經元反應。

一時間，「腦機接口」這一充滿未來感的研究再度躍入大眾視野。

2020年8月28日，美國加州弗裡蒙特，埃隆 · 馬斯克（Elon Musk）旗下的腦機接口公司 Neuralink 舉行發布會，展示了最新的可穿戴設備 LINK V0.9 和手術機器人，並通過現場的三隻小豬和實時神經元活動演示，展示了 Neuralink 腦機接口技術的實際應用過程。

賽博格大腦：腦機接口，一段歷史

「腦機接口」（Brain computer interface，BCI；又作Brain machine interface，BMI ）這個聽上去很酷的詞具體指什麼？首先，它是貨真價實的「賽博」——將有機生命體的腦或神經系統與計算處理設備相連接，直接進行海量信息的上傳和下載。

大腦賽博化主要分為四步（這裡以單向傳播為例，反之亦然）：腦電採集，涉及信號強弱、穩定性及帶寬；信號處理，指將從大腦內部採集到的信號進行過濾整合，轉化為外接設備能夠識別的信號；指令執行，這一步主要由外接設備實現，比如機械臂，前文提到的輪椅和燈；功能反饋，即大腦識別並認可了指令的完成。

大量科幻作品描繪了關於腦機接口技術的瑰麗想像，其中的一些元素在現實技術發展中都有跡可循，科幻某種程度上已成寫實，比如《阿凡達》中無創輕鬆上傳記憶思維，顯然屬於非侵入式腦機接口；《黑客帝國》中通過在大腦中插入電纜以瞬間獲取知識則是一種侵入式腦機接口。

作為可能是當今世界最受公眾矚目的腦機接口公司，Neuralink的發展史既彰顯了馬斯克的未來科技野心，也展示了最近五年腦機接口技術的突飛猛進。Neuralink創立於2016年，研究方向是腦機接口設備，尤其是侵入式腦機接口產品，是馬斯克繼太空探索（SpaceX）、電動汽車（Tesla）之後涉足的又一領域。神秘耕耘三年後，這家公司突然放了一個大招——2019年，Neuralink召開了發布會，並在bioRxiv（學界著名預印本期刊）上發表了一篇論文，其中介紹了該公司在腦機接口領域的三大突破性成就：其中最令人矚目的是可植入的微型腦機接口晶片，不到一塊樂高小積木（23×18.5×2mm³）的體積，並且已在大鼠和猴子大腦中成功植入；二是對腦傷害更小且電極數提高了一個數量級的柔性多絲電極陣列；三是能夠將多而柔軟的電極絲以微米級的精度繞開表面血管植入特定腦區的神經外科手術機器人。

馬斯克直播展示腦機接口 硬幣大小晶片植入豬腦

發布會後，Neuralink與馬斯克一時間風頭無兩，但他們並不止步於此。很快，馬斯克於2020年8月27日召開了第二次發布會，也即這次的「三隻小豬」發布會。與上次相比，主要有兩大顯著進展：一是植入晶片的更小、更快、更強，幾乎只有硬幣大小（直徑23mm），並且將上一版的USB有線接口升級為無線可充電接口；二是功能強化的手術機器人，可操作對象從相對簡單的大鼠大腦升級到了大動物和人類大腦。但馬斯克及Neuralink團隊的野心不限於此，他們的終極目標是全腦接口（whole-brain interface），並在25年內實現腦機接口常態化，讓全腦神經元都能與外部智能設備溝通，將人類腦力邊域大大拓展。

除了Neuralink，目前全球知名的腦機接口公司還包括Mind Maze、NeuroPace、BrainCo等。著眼更長的時域，腦機接口研究的整體歷史更漫長且複雜得多。其歷史大致可分為三個階段：

第一階段為腦結構的理論理解。1924年，德國神經科學家漢斯·伯傑（Hans Berger）首次記錄到了人類大腦的電活動，並於1927年發表了他關於人類腦電圖（Electroencephalogram，簡稱EEG，該詞也由他創造）的開創性著作。作為腦機接口技術的第一種常用方法，EEG神經反饋已經被使用了幾十年。

第二階段則是大腦信號的解碼應用。1970年，美國國防高級研究計劃局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）啟動了使用EEG探索大腦交流的計劃。1976年，加州大學洛杉磯分校的雅克·維達爾（Jacques J. Vidal）發表了有關「直接腦機交流」的開創性理論和技術建議，創造了腦機接口（BCI）一詞，並給出了沿用至今的標準定義。1998年則是腦機接口研究的另一大裡程碑，研究人員菲利普·甘迺迪（Philip Kennedy）首次將腦機接口裝備植入人體內，使用無線雙電極獲得了高質量數據。

接下來的第三階段就是從實驗室到市場的邁進。在腦機接口研究界，BrainGate可以說是巨頭中的巨頭，它是美國一家大學醫院聯合機構，包括史丹福大學、布朗大學、麻省總院以及美國國防部下屬的老兵醫院，這閃閃發光的豪華配置交出了許多漂亮的答卷。2006年, 布朗大學研究團隊完成首個大腦運動皮層腦機接口設備植入手術，能夠用來控制滑鼠。2012年，腦機接口設備已能夠勝任更複雜和廣泛的操作，得以讓癱瘓病人對機械臂進行操控，自己喝水、吃飯、打字與人交流。到了2017年，BrainGate 團隊實現了通過植入式腦機接口控制植入式功能性電刺激裝置，相當於在原本神經迴路的斷口處利用外接計算機進行修復連接，使得脊髓損傷病人可以通過大腦活動控制自己的手臂，自主進行一些日常活動。至此，這種閉環的腦機接口操縱才在本質上非常接近我們在科幻作品中看到的未來感形象，腦機接口裝備成為人類自然身體一部分的想法才真正成為可能。

如今，各大科技公司紛紛發力，力圖使腦機接口裝置進入消費市場。Neurosky推出一款頭戴式腦機接口消費級產品，這款產品通過收集大腦信號並反映在電腦屏幕上，再根據大腦狀態進行一些外部刺激幹預，比如通過反饋調整大腦波動，使得使用者能集中注意力。腦機接口甚至可以應用到遊戲領域，即意念遊戲，指通過追蹤大腦活動而操縱系統進行遊戲，玩家可以通過運動想像的算法來控制遊戲中人物的行動。

不過，這些產品囿於技術成本而售價極高，實際上未能真正進入市場，進入普通人的生活。

應該看到，腦機接口研究發展至今，遠非想像中一帆風順，目前的技術進步主要限於腦內信號到腦外設備的單向輸出，很少有涉及到將外部信息傳入大腦，「電子記憶麵包」和「人類巨腦時代」都還遙遙無期。除了人腦神經元過多（10的8次方數量級）難以真正實現全部溝通，大腦植入物如何在腦中長期安全存在而不會引起神經細胞的炎症反應，神經科學理論尚未足夠深入以支撐進一步的腦機接口研究等等。人機結合所帶來的倫理挑戰也不容忽視。

2020年8月28日，埃隆 · 馬斯克（Elon Musk）旗下的腦機接口公司 Neuralink 舉行發布會，展示了最新的可穿戴設備 LINK V0.9 和手術機器人。

倫理難題：實驗豬易得，人類被試難尋

腦機接口設備真正成為大腦有求必應屋的後人類時代還十分遙遠，其中很大一部分原因在於，在神經科學乃至其他學科，涉及人類的實驗常常要經過極其嚴格的倫理審查，腦機接口研究尤其如此。神經倫理需要更加審慎的考量，不單是因為一旦不慎對於被試生理狀況的高風險，也是因為它在顯著放大了可能存在的舊倫理問題同時，也帶來了一些獨有的、更深刻的新倫理挑戰。

首先是知情同意這一最基本的實驗倫理。讓我們想像這樣一個場景，一位已經完全失去溝通能力的神經退行性疾病重症患者，他的親人非常渴望與他再次交流，於是為他報名參與了腦機接口實驗，但是這確實符合他本人的意願嗎？顯然他無法知情同意。那麼我們又該如何保障這類儘管無法表達卻仍然擁有自由意志的群體的權利呢？目前仍是無解。對於有些被神化的腦機接口技術來說，知情同意還需要包括給被試合理的心理預期。儘管能被授權用於人體實驗的腦機接口設備已經相對功能穩定，但由於每個大腦都是獨特而精細的，個體差異有時會導致技術實現的失敗，如果被試或其親人期望過高，可能會遭到再一次打擊。因此，研究人員有責任促進公眾對腦機接口技術的理解，避免「過分誇大」。

腦機接口技術本身也存在不完善乃至錯誤的可能。一個有趣的現象是，在談論大腦機制時，神經科學家常常顧慮重重有所保留，而技術專家卻意氣風發信心滿滿。意識從何而來？整個神經科學界都對此一籌莫展，機制尚未釐清，又如何能被腦機接口設備準確捕捉並真正再現？在機器學習中有一項眾所周知的小悖論——看上去越簡單的越複雜，這意味著，一個非常簡單的人類行為背後可能是十分複雜的大腦機制。你知道你的神奇大腦有多努力嗎？別說做一杯咖啡（咖啡機不禁叉腰），就是拿一杯咖啡這個簡單的動作，其實都是我們大腦的超強算力的產物：與運動計劃、控制、協調和反饋相關的你的初級體感皮層（S1）、初級運動皮層（M1）、輔助運動區（SMA），運動前區（PMC），以及小腦、脊髓等正在勤勤懇懇、一絲不苟、緊鑼密鼓地通力合作。

重重複雜環節意味著人類行為、心理現象的神經相關性很難被精確地識別，相應地，腦機接口設備也很難從繁雜的神經活動真正讀懂意圖。危險還在於，為了填補理解的鴻溝，機器算法擁有了壓倒性的權重，就好比你輸入法裡看似方便的自動預測填充功能有時會讓你不小心發送出並非本意的文本，外接執行設備接收到錯誤信息時甚至可能會實施一些誤傷使用者或周圍人的行為。固然，面對洪大幽深得讓人不知所措的命題，從另一端反向探究不失為一種腳踏實地的思路，有時技術對理論科學確實能產生反作用，但在技術狂飆的路上，我們也需要走慢些、多想想，還是那句老話，方向比努力更重要。

《西部世界》中的德洛瑞絲。

腦機接口技術的風險不僅在於它自身的不成熟，也在於研發者和擁有者的意圖。大腦是我們身體裡最珍貴而隱秘的角落——人只有薄薄的一層當下，其餘全是漫長的記憶，我們一生中所珍視的事物都在那團柔軟蓬鬆的粉棕色裡。也因此，無論是向大腦獲取或輸入信息都需要非常審慎，無論何種情況下，人都應當有隨時退出信息共享、保留私密神經數據的能力和權利。儘管是機器人，《西部世界》中的德妹在這點上就做得很棒。關於神經數據的商業行為也應當嚴格管理甚至直接禁止，否則可能會被一些商人和政客用於製造電子毒品和不合理的政治宣傳以牟利。又或者像《盜夢空間》所描述的那樣，大腦中的信息篡改甚至能成為一門神經黑客的好生意。儘管腦機接口技術可以說是內憂外患風雨飄搖，但也不必因噎廢食。除了上文已經提及的神經數據隱私保護，問題還涉及腦機接口技術是否需要專門的一套問責制度，是否需要改變我們的法律體系和對道德的理解。如果我們將腦機設備類比為一輛車，情況就會一目了然起來：首先BCI用戶應當對藉助BCI設備實施的已執行操作負責，其中也包括意外誤讀的操作；同時，如果能夠認定意外來自設備本身的缺陷，製造商則應該負更大的責任。

哲學拷問：我、機器與人類

隨著腦機接口技術的發展，人們最終更關注的問題其實是人與機器的關係問題。具體來說，主要分為三類問題：我還是我嗎？機器還是機器嗎？人類還是人類嗎？

我還是我嗎？

這個問題主要涉及自主性和身份認同。目前，腦機接口的思路已經被用於醫學治療，比如腦深度電刺激技術（Deep Brain Stimulation, DBS），DBS是將電極插入患者的大腦中，通過電流刺激抑制異常的局部神經活動，常常用於強迫症、癲癇、憂鬱症等的治療。它非常有效，能通過改變神經活動使一個重度抑鬱者重新快樂起來。但這種純生物性的快樂是真正的快樂嗎？換句話說，外接著機器感到快樂的那個「我」還是原本的「我」嗎？如果一個人只能在連接機器改變大腦狀態的情況下才能以某種方式思考，那麼「我思考」並不能推出「真實的我存在」。即使忽略身份認同，只把腦機設備當成拐杖一類的東西，長期依賴設備來進行情緒管理的人也可能會再難以進行自我情緒調節，因為這部分能力和心理完整性已經被外包給了腦機設備。雖說聽起來「我」仍然是機器的使用者，擁有最終決定權，但實際上這個決定可能已經是「我」和機器的共同決定了。

機器還是機器嗎？

連上大腦後作為意識中轉站的機器顯然不再單純是一堆沒有靈魂的金屬，而在某種程度上成為人腦的一部分。曾發生過這樣的情況，有患者利用腦機接口設備進行癲癇治療，機器會識別出大腦的異常放電並進行提醒，患者則根據提醒即時服藥。有一天，這家設備公司破產了，必須移除機器，患者強烈拒絕但由於後續的檢修服務無法進行等原因而不得不接受，她為這種離別感到悲傷，機器被使用者深深依賴著，幾乎成了最親密和有益的朋友。這時候機器不只是設備，它好像也擁有了某種人格。

機器既然能成為朋友，當然也能成為敵人。如果機器在意識整體中的佔比過重，那麼可以說是機器改變了人的意志，操縱了人的行為。這也恰是馬斯克的擔憂，他曾表示：「如果要我推測對我們最大的生存威脅是什麼，可能就是人工智慧。」他認為，一旦人工智慧在智能上超過人類，那麼就會像我們如今對待寵物一樣對待我們。由此他給出的策略是開發植入式腦機接口裝置，在人工智慧全面超越人類前讓兩者成為一體。

麥金泰爾區分過兩類人，一種是「偶然所是的人」，一種是「實現其本質性而可能所是的人」。或許在無數次運算中，（這是一個概率問題，就像「無限猴子實驗」），機器最終會有無限接近於人的瞬間，成為前者之人，但人工智慧的天花板是重現人腦的能力，無法重現人腦的感受——正是這些感受讓我們成為後者之人，而這也是機器之所不能。

人類還是人類嗎？

腦機接口技術最終會發展到驚人的水平，人類必然進入一種高科技低生活的賽博朋克狀態。屆時，腦機設備不僅會將我們的大腦連接到外部計算機中，而且可能會將設備本身集成到我們的中樞神經系統之中。《賽博格公民：後人類時代的政治學》 （Cyborg Citizen: Politics in the Posthuman Age）一書指出，隨著人類將技術、生理、外部環境整合到一起，人類之間以及人類與社會之間的關係本質也會發生變化。當計算機成為人類思維的一部分時，人類的自我概念不可避免地會受到挑戰，我們將成為真正意義上的「後人類」。

繼續想下去，隨著機器一步步深入大腦，「忒修斯之船」將迎面駛來。

優雅的希臘史學家兼哲學家普魯塔克在公元1世紀提出了這個問題：如果忒修斯之船上的木頭逐漸被新木頭替換，直到原來的木頭一根不剩，那麼這艘船還是原來的船嗎？同樣地，人類的大腦乃至身體功能逐漸被各種機器連接並替代，那麼人類還是原來的人類嗎？

但我想，即使與原來有所不同，人類總還區別於機器。這並非一場功能之爭，真正的區別在於，人類擁有康德所言的那種理性——超越「現象世界」去把握「自在之物」的能力，以及由此產生的道德感和對美的感受力。

不過，這可能也只是一種樂觀的浪漫。

參考資料

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Elon Musk (@elonmusk) / Twitter. (n.d.). Twitter. Retrieved September 10, 2020, from https://twitter.com/elonmusk

Kübler, A. (2020). The history of BCI: From a vision for the future to real support for personhood in people with locked-in syndrome. Neuroethics, 13(2), 163–180. https://doi.org/10.1007/s12152-019-09409-4

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顧凡及. (n.d.). 馬斯克的腦機接口計劃，能讓我們成為打敗AI的「超人」嗎？. 微信公眾號「神經現實」. 

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