「我的腦」控制「你的腦」

2020-12-06 光明數字報

    「移魂大法」是武俠小說中常見的高級武功,在科幻和魔幻小說中,也經常有「靈魂轉移」的魔法。在電影《阿凡達》中,人類就是通過腦電波控制克隆外星人「阿凡達」的身體的。科學家的理論是,如果人腦的活動也是一種電波,那麼就應該可以傳輸、截斷和侵入。在世界範圍內掀起的腦科學競賽中,美國科學家正在朝這個研究方向努力。他們的成果震驚了世界。

 

豪擲萬金的腦科學競賽

 

    進入新世紀,腦科學被很多國家視為科研領域「皇冠上的明珠」。對人類而言,這不僅是人類了解自身的需要,同時具有現實意義——理解人腦的運行機制不但有助於帕金森氏症、阿爾茨海默氏症等腦部疾病的診斷和治療,而且還可揭示人腦的高能效、高可靠性之謎,並對人工智慧的研發具有重大意義,破譯人機互動智能化的世紀難題,開發全新的信息處理系統。

 

    在這場全新的競賽中,美國和歐盟成了「對手」。2013年1月28日,歐盟委員會宣布人腦工程科技入選「未來新興技術」旗艦項目,並為此設立專項研發計劃「人類腦計劃」,投入5400萬歐元(約合6900萬美元)資金。緊隨其後,美國總統歐巴馬2月12日在國會發表的年度國情諮文演講中重申了科學研究與發展的重要性,特別提到腦計劃,並宣稱「現在是太空競賽以來,美國的研發水平達到新高度的時候了。」4月2日,「腦計劃」正式啟動。為了這個全稱為「利用先進的創新性神經科技的大腦研究計劃」的項目,美國政府僅啟動資金就投入1億美元,由美國國家自然科學基金委員會、美國國家衛生研究院和美國國防部共同支持。

 

    這是一項包括技術、應用、倫理等內容在內的龐大計劃:科學家們希望找到腦細胞交互的方式、人類大腦神經網絡的運作模式;醫學家們希望能為阿爾茨海默氏症以及癲癇的治療帶來新的轉機,軍隊則希望為士兵們找到醫治創傷後壓力心理障礙症和腦損傷的方法;歐巴馬則要求他的生物倫理研究委員會開展相關研究,以確保該計劃的開展符合最高倫理標準。

 

腦電波也能溝通

 

    在腦科學研究上,美國的重點研究方向是腦交互技術。簡單地說,就是異腦之間的相互連接溝通,或者說一個大腦控制另一個大腦。

 

    在美國政府的大力支持下,科研人員已經取得一些進展。杜克大學的研究人員2013年2月28日在英國自然出版集團的電子期刊《科學報告》上發表了研究成果,宣稱他們完成了分別在巴西和美國兩地的兩隻老鼠間的跨國大腦通訊實驗。隨後,在美國《公共科學圖書館·綜合》電子期刊4月3日發表的論文中,哈佛大學的研究者通過實驗研究,證實了人與老鼠大腦的通訊。

 

    而後,華盛頓大學的研究人員更進一步。8月12日,他們成功進行了史上首次非侵害的人與人之間大腦的溝通——科學家通過網際網路發送大腦信號,並實現了對另一個大腦及其手部動作的有效控制。

 

    這一實驗由該校計算機科學與工程教授拉傑什·拉奧和學習與大腦科學學院的心理學助理教授安德裡亞·斯託克領銜的研究團隊共同完成。拉奧作為大腦信號的發送者坐在一間實驗室裡,頭部連接著能夠讀取其腦電圖的機器。斯託克作為信號接收者則坐在學校的另一間實驗室,左側運動皮質直接連接至經顱磁刺激線圈,用於控制手部動作,雙方通過網際網路建立連接。兩個實驗室也建立起Skype連接,以便可進行簡單的協調工作,不過拉奧和斯託克都看不到Skype的通訊畫面。實驗中,拉奧是腦電波的輸出方,負責思考:他面對計算機屏幕玩一個簡單的打飛機遊戲,當飛機從屏幕上方飛過時,拉奧就想像移動他的右手,按下鍵盤上的空格鍵,以將飛機打下來,但實際上他並不能做任何動作。斯託克是腦電波的接收方,負責行動:他待在另一間實驗室,電腦屏幕上沒有遊戲。他要做的是,看能否接收到拉奧發出的大腦信號,並完成「按空格鍵」這個動作。這個實驗成功了,整個過程完全同步。按照斯託克的描述,感覺右手不由自主地活動,就像神經抽搐一樣。

 

    拉奧激動地說:「看到我想像中的動作由另一個大腦指派真實完成,實在是又興奮又可怕。這是從我的大腦到他的大腦簡單的單向信息流。下一步就是建立起兩個大腦間直接的雙向對等的通訊了。」他和斯託克未來的計劃就是在大腦間實現更為複雜的信息溝通。對此,斯託克樂觀地表示,這項技術有巨大的應用價值,比如有表達或行動障礙的殘疾人可以將行動的需求腦電波傳遞給身邊的人。他們估計,這項技術數年以後,或許就可以投入使用。

 

    對於這一實驗,很多人提出了質疑,問題之一,就是兩個人都熟知實驗過程和要求,可能出現預設立場,無法有效地排除幹擾。但最新的研究成果證明,腦與腦的交互或者是可能的。

 

    哈佛大學醫學院等機構的研究人員在新一期英國電子學術期刊《自然·通訊》上報告說,他們在實驗中使用了兩隻恆河猴完成了「阿凡達」實驗。實驗是這樣設計的:一隻猴子作為發出指令的「主體」,另一隻則是接收指令、完成動作的「阿凡達」。兩隻猴子面前放置一臺電腦屏幕,屏幕上有兩個點,兩隻猴子的任務是上下移動電腦屏幕上的光標。在此實驗活動中,操縱杆掌握在「阿凡達」手裡。當「主體」猴子想移動光標時,它的腦信號先被解析,以確定目標是哪個點,然後數據被實時地傳遞到「阿凡達」的脊髓,來實行動作。結果在「主體」的控制下,「阿凡達」完成動作的成功率高達98%。研究人員之一、康奈爾大學電氣與電腦工程系的馬亞姆·沙尼齊說:「我們實現了純粹通過思想來控制癱瘓的肢體。」這個成果「未來有可能幫助癱瘓病人重新控制自己的肢體」。

 

控制別人?不可能!

 

    在談及腦交互實驗研究時,曾經同參與拉奧和斯託克突破性實驗研究的華盛頓大學心理系助理教授香特爾·普拉特博士特別提到,在進行這一試驗之前,研究人員獲得了華盛頓大學醫學倫理委員會的批准。

 

    的確,自己的大腦被別人控制,做出一些違背自己意願的事情——這種可能性想想都讓人不寒而慄。但普拉特說,這種擔心過於超前了,「可能過於高估這一技術的潛力」。在實驗中,兩位研究者都坐在實驗室裡,佩戴專業化的設備,處於理想化的實驗條件之下。這在日常生活中是無法做到的。

 

    兩位主持研究的科學家也支持這種觀點。拉奧指出,他們的這種技術只能讀取某些簡單的大腦信號,而不能閱讀一個人的思想,而且任何人都無法藉助這種技術控制其他人做出違反自己意願的事情。斯託克說:「如果一個人不願意,我們所擁有的技術不可能發揮作用。」也就是說,這種「意識融合」試驗目前尚無法不知不覺地用在任何人身上,因此當然也就談不上對他人進行操控了。

 

    更現實的一種倫理擔憂,是怕這種技術應用於戰爭中。雖然大多數此類研究的目標都旨在幫助病人重新獲得某些活動能力,但很多人擔心這項新技術會被用於有爭議的領域,特別是軍事領域。不少分析家認為,這種革命性的腦控技術將來肯定會被應用到軍事領域,製造出「動物士兵」,或者通過射擊等手段讓敵方士兵的行動成為受控於己方的「腦控士兵」。路透社的報導稱,杜克大學的研究獲得了美國國防部先進研究項目局的資助,而華盛頓大學的實驗也得到了美國陸軍研究辦公室的資助。

 

    據美國媒體報導,美國國防部希望通過資金援助形式來幫助一些科技企業大批量生產廉價(以30美元為衡量標準)且便攜的讀腦穿戴式設備,用以便捷檢測人的腦電波,並把得到的一個可以測量思想最基本信號的數據,通過特製的應用程式,顯示在智慧型手機或平板電腦上。五角大樓則希望將來能夠把這些設備運用到戰場上,如野外急救,讀取一個受傷士兵瞬時大腦活動的信息數據。去年春,五角大樓已經通過小企業創新研究計劃資助了四家公司,推動讀腦技術的發展與商業運用。首期資助10萬美元,發展潛力最佳的公司還將可能獲得超過75萬美元的二期援助資金。

 

    其實,科學技術本身並無所謂「好」與「壞」,關鍵看用在什麼地方,用於什麼目的。只要運用得好,就能避免危險;要是用不好,就充滿危險。所以,我們或許應該更關注使用技術的人。

 

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