是人,就會死。
這個事實聽起來或許很悲哀,但電影《流浪地球 2》在一開始,就給出了另一種可能性——瘋狂科學家進行數字生命實驗,通過連接大腦的電極片,将思維意識上傳到計算機,從而讓人永生。
電影開頭的這位印度裔科學家,看起來精神不太穩定的樣子,但他這個想法,以數字化的形式把人留在世界上,還真挺務實的。
一來,數字化破除了肉身的天然限制——細胞會衰老,髒器要衰竭。數字永生無疑是更靠譜的永生方式。
二來,思維上傳,也被稱為全腦仿真(WBE,Whole Brain Emulation),将一個人的思想、個性、情緒、記憶都映射到其他載體上,比如計算機、機器人甚至克隆體上,是科幻作品中反複出現的題材,而且是一個令人信服的概念。
數字永生,聽起來很玄幻,是連電信詐騙老頭老太太都不屑于使用的招數,但技術可能比我們想象的更近。
對于數字永生,原著作者劉慈欣在近期的一場訪談中提到:數字永生需要信息技術和腦科學的共同進步,其中信息技術進展很快而腦科學進展較慢,如果腦子裡的信息取不出來,就不可能實現永生。
這樣看來,數字永生是否能成真,關鍵證據是腦科學的進展。
進一步拆分這個問題,數字永生有兩種形式:單向和雙向,進程也各不相同。
雙向永生,指的是數字化身還可以和人進行互動和回應,就像《流浪地球 2》中,圖丫丫的思維片段被轉移到數字生命卡上,在強大的量子計算機加持下,可以與外界正在發生的人和事進行互動。
單向永生,指的是思維上傳到非生物媒介上,比如芯片、計算機,以被動的 " 隻讀 " 形式存在。
不難看出,雙向永生需要完成思維複制、思維上傳、思維保存、思維轉移等一整個大腦模拟過程,任一環節掉鍊子,都可能打斷數字化身的讀檔條,導緻永生失敗。所以,圖丫丫那樣的雙向交互式數字生命,距離現實确實有些遙遠。
而如果我們将目光放到單向永生,會發現腦機接口這一技術的最新趨勢,正在讓思維上傳走進現實世界,成為揭開永生奧秘的階梯。
攀登永生天梯的
第一步:給大腦放一個
" 信号塔 "
愛好科幻或關注科技新聞的讀者,可能早就聽過 " 腦機接口 " 這個名字。埃隆 · 馬斯克的腦機接口公司 Neuralink,可能是這個領域最火的公司。就在剛剛過去的 2022 年底,馬斯克在發布會上展示了猴子用腦機接口控制光标打字的場景。
而神經科學研究也已經證明,電極和納米傳感器可以記錄神經元,并創建大腦的完整地圖。
總而言之,通過 BCI 芯片獲取大腦信号,正是思維上傳的第一步,這在理論上是可行的。
( 腦機接口(BCI)的實現方式 )
BCI 腦機接口芯片,就相當于在大腦裡放入一個 " 信号塔 ",如同手機基站一樣,隻不過接收的信号是大腦神經元發送的電信号。
也可以通過非侵入式進行,比如将傳感器和電極片直接放置在頭部,可以輕松地放置和移除。但就像手機信号一樣,基站離手機越近,信号就越強,非侵入式 BCI 會被頭骨阻擋,獲得的電信号是模糊且不精确的。大腦發出的信号,光标、機械手臂等捕捉不到,自然無法控制自如。
當然,馬斯克 Neuralink 的理念 " 在人腦和人工智能之間實現共生(symbiosis)",還太過超前。腦機接口的下一步,可能是讓一部分人先 " 腦控 " 起來。
第二步:讓一部分人
先學會 " 腦控 "
其實腦機接口最早的研究角度是軍事。加州大學洛杉矶分校(UCLA)在 1970 年就開始研究 BCI,由美國國家科學基金會資助,随後拿到了國防高級研究計劃局(DARPA)的合同。靠腦控來遙控直升機、解析密碼之類的操作,屬于大氣層的高端局,離普通人的生活很遙遠,這些 " 科技軍事鬼故事 ",咱們就不過多展開了。
目前來看,普通人能夠從腦機接口中很快受益的,主要是兩類:
第一類人——患者。
我們知道,一些疾病會導緻某些神經遭到破壞徹底失能,從而阻礙了很多正常生活功能,比如神經受損導緻的癱瘓,患者手臂或腿不能活動;阿茲海默症、癫痫等疾病,手部神經末梢無法控制,劇烈抖動而生活無法自理。這些情況,給患者及其家屬帶來了無盡的痛苦與折磨,腦機接口作為一種先進的神經通信形式,可以幫助患者恢複部分功能,比如腦控輪椅、 腦控機械手臂、腦控鍵盤等。
近年來,腦機接口的醫療應用,也開始出現一些新的變化:從低效到高效。
以往我們認為,患者使用 BCI 來控制複雜機械是非常消耗體力的,而且效率很慢,不過技術的準确度、精度、計算速度都在提升,腦控已經不再是一件獵奇新聞了。
2017 年,彼得 · 斯科特确診漸凍症,不得不進行全喉頭切除手術,再無法發出自己的聲音。所以在手術前,他特地錄制了 15 個小時的音頻語料,并用 AI 進行訓練學習,手術之後,通過腦機接口來采集腦電波,AI 學習他的表述習慣,通過上下文感知來預測下一個詞會輸入什麼,然後用合成語音講出來,大大提高輸出效率,減輕了患者的體力負擔。
從侵入式到非侵入式。腦控在專業醫療的應用,長期以來都是通過侵入式 BCI 來實現的。不過,近年來,非侵入式 BCI 也開始在醫療場景下表現出一定的效果,這對于更多患者生活的改善會有很大的幫助,畢竟侵入式手術風險和費用都更高。
2022 年發表在《iScience》雜志上的一項新研究顯示,幾名四肢癱瘓的患者成功操作一種腦控輪椅,通過了一個充滿障礙的房間。這是首次通過非侵入式 BCI 實現腦控輪椅的案例。
另一類人——極客。
非侵入式腦機接口采集信号是比較粗糙的,無法進行精确的操作。作為可穿戴設備,進行簡單的交互和娛樂,倒是可以勝任的。腦控遊戲、腦控元宇宙這些新鮮事物,未來主義者或極客們扮演着率先吃螃蟹的角色。
韓國的 Looxid Labs,就在 VR 眼鏡中潛入了腦電波傳感器,用來收集用戶的情緒數據,以确定用戶在觀看廣告時的情緒狀态,從而支持更好的廣告投放策略。
Neurable 公司則開發了世界上第一款腦控 VR 遊戲,玩家坐在電腦前戴着腦電圖耳機,就能遙控駕駛汽車。2021 年,這家公司又推出了 Enten 耳機,用智能技術檢測注意力,幫助用戶培養專注的習慣。聽起來似乎很适合用在學生教育場景上。
NextMind 公司則在 CES 2020 上推出了一款可以記錄大腦電活動的可穿戴設備 NextMind Dev Kit,是非侵入性眼動追蹤軟件的升級版,這家公司也在 2022 年被 Snap 收購。
中國也有達摩院、天橋研究院、科大訊飛、漢王科技等一批先行者,圍繞腦機接口和人工智能等領域就開展研究。
正如霍金生前所說,通信的未來是腦機接口,它可以利用新技術革命的各種工具,來改善人類的生活。
腦機接口的潛力,或許不是遙遠的永生,而是充當人腦與智能手機、耳機、VR 等外部設備之間的橋梁,讓一部分人重新聽到風的聲音、發一條微博、給自己倒一杯水。
這或許是一個隐喻,唯有重視人們在此時此刻的幸福與舒适,才可能最終推開永生之門。就像劉慈欣曾說的:給歲月以文明,而不是給文明以歲月。
第三步:讓腦機接口
更好用一點
那麼,科技行業能夠做些什麼,讓腦機接口在當下更好地服務于人呢?
目前來看,有三個方向是值得期待的:
1. 材料進化。
以前,侵入式腦機接口采用剛性器件,比如金屬探針,BCI 芯片體積較大,這些都可能給精密的腦組織帶來損傷,大部分人敬而遠之。
2015 年,麻省理工學院的研究小組在用電極測量大腦多巴胺水平時,該電極隻維持了一天的工作,并且由于體積太大,大腦産生了瘢痕組織。
不過,現在侵入式 BCI 開始使用柔性材料、薄膜器件等新技術,制造方法不斷進步,生物相容性極大提高,體積縮小,耐用性和可拉伸性也有了顯著進展。讓侵入式 BCI 降低創傷,在體内更加穩定,甚至實現非侵入性神經調控。
比如加州大學伯克利分校的一個研究小組,就制造出了一粒沙子大小的植入式傳感器,稱為 " 神經塵埃 ",這項技術也被馬斯克的 Neuralink 吸收。
麻省理工學院新開發出的 10 微米的探針傳感器,在每隻實驗動物的大腦中進行了 393 天的可靠性測試,期間一直沒有中斷工作,也沒有發現大腦瘢痕組織的産生。
這些突破,意味着侵入式 BCI 正在變得越來越安全。
2.AI 增強。
很長一段時間來,BCI 研究處于 "progress today, backlash tomorrow."(今天進步,明天反彈)的波折之中。2016 年以深度學習為核心的 AI 走紅,在腦機接口領域不斷滲透,人工智能算法和算力可以幫助 BCI 系統提高性能,基于 AI 增強的下一代腦機接口越來越受到關注。
比如,采用深度神經網絡(DNN)從大腦信号中提取特征并解碼大腦狀态,從而精确評估人的心理和認知。人的意識活動信号是高維、複雜的,通過神經網絡來構建基于腦電圖(EEG)的情緒識别轉移模型,對心理活動進行洞察。
另外,人的心理活動會反映在多種維度的數據上,比如皮膚反應、面部表情、眼球運動、體溫變化等,這些不同維度的龐大數據要進行分類、處理、綜合分析,是一件非常龐大的工作,有了 AI 的加入,處理多模态數據将變得更高效,這也是目前 BCI 領域的一個重要研究方向。
AI 驅動科學研究範式的轉換,也将給腦機接口這項高精尖技術帶來了颠覆性的變化。
3. 商業産品加速創新。
以前,普遍認為侵入式 BCI 投資回報比不高,受試者承擔了腦部植入手術的風險,但科學家對大腦百億個神經元的複雜運作機制了解十分有限,腦機接口并不能極大地改善受試者的生活質量,大多存在于實驗室或臨床試驗中。
但随着技術的逐步發展,腦機接口展現出了極強的技術實用性,人們對于 " 腦機接口 " 這個概念的認知也更加成熟和理性,比如人工耳蝸就是一種幫失聰者找回聽覺的腦機接口,目前已經深入人心,應用很廣泛了。
麥肯錫《 The BioRevolution Report 》預計,未來 10 到 20 年,全球腦機接口産業将産生 700 億至 2000 億美元的經濟價值。可以預計,無論是醫療應用還是日常可穿戴設備,會有更多機構加入到 BCI 領域中來,加速産品創新優化叠代,腦機接口産品會越來越多、越來越好用、普惠。
或許不遠的将來,未來患者用大腦信号控制機械手臂,自己吃飯穿衣,與外界自如交流,也會像人工耳蝸一樣普及,不再是少數人的特權。
奇點大學創始人雷 · 庫茲韋爾(Ray Kurzweil)曾經在《夢幻之旅:活得足夠長才能永遠活下去》中,給出了大多數人能做的通向數字永生的辦法——你要生活得好,盡可能限制衰老和疾病的影響。
隻要活得夠久,或許我們真能等到數字永生成為現實的那一天。
永生天梯之上的
未知領域
說了這麼多現實中的事情,腦機接口的前景好像十分光明、一片坦途。
不過,科技行業從來都不隻是技術本身。關于腦機接口的倫理道德挑戰,支撐普遍商用的産業鍊體系,成熟的商業模式等,還需要漫長的反複、探索、博弈。
不得不說,數字永生這一設想,提出了很多值得認真考慮的問題。植入某些設備之後,人能多大程度地保有自己?
技術延緩了衰老甚至死亡,會不會加劇社會、經濟和階級差異?
一個社會既有活生生的人類,又有永生的數字生命,它将如何運作?
劉慈欣曾在《時間移民》中暢想了這樣的場景,1000 年之後,人類社會進入 " 無形時代 ",有身體的真人生活在有形世界,但很大一部分人選擇了數字永生,連機器的身體也不要了,就生活在量子芯片裡,活成了一些量子脈沖。
在數字世界裡,人們可以真正随心所欲,創造想要的一切,比神更有力量。《流浪地球 2》中,圖丫丫與圖恒宇獲得了永恒的生命,永遠幸福地生活在一起,這個結局也安慰到了很多觀衆。
總之,和充滿煩惱的現實世界相比,無形世界如同毒品一樣有誘惑力。這究竟是全人類的天堂還是末日?這就是哲學家的領域了。
當然,如果我們永遠無法解決腦機接口乃至數字永生的一系列技術挑戰,所有問題都是沒有意義的。至少在技術領域,永生的大幕已經掀開了一角。