《流浪地球2》的现实倒影：从脑机接口到数字永生

福特婚车队长 · 发表于 2023-2-14 01:17:34

是人，就会死。
         这个事实听起来或许很悲哀，但电影《流浪地球2》在一开始，就给出了另一种可能性——疯狂科学家进行数字生命实验，通过连接大脑的电极片，将思维意识上传到计算机，从而让人永生。
         电影开头的这位印度裔科学家，看起来精神不太稳定的样子，但他这个想法，以数字化的形式把人留在世界上，还真挺务实的。
         一来，数字化破除了肉身的天然限制——细胞会衰老，脏器要衰竭。数字永生无疑是更靠谱的永生方式。
         二来，思维上传，也被称为全脑仿真（WBE，Whole Brain Emulation），将一个人的思想、个性、情绪、记忆都映射到其他载体上，比如计算机、机器人甚至克隆体上，是科幻作品中反复出现的题材，而且是一个令人信服的概念。
         数字永生，听起来很玄幻，是连电信诈骗老头老太太都不屑于使用的招数，但技术可能比我们想象的更近。

         对于数字永生，原著作者刘慈欣在近期的一场访谈中提到：数字永生需要信息技术和脑科学的共同进步，其中信息技术进展很快而脑科学进展较慢，如果脑子里的信息取不出来，就不可能实现永生。
         这样看来，数字永生是否能成真，关键证据是脑科学的进展。
         进一步拆分这个问题，数字永生有两种形式：单向和双向，进程也各不相同。
         双向永生，指的是数字化身还可以和人进行互动和回应，就像《流浪地球2》中，图丫丫的思维片段被转移到数字生命卡上，在强大的量子计算机加持下，可以与外界正在发生的人和事进行互动。
         单向永生，指的是思维上传到非生物媒介上，比如芯片、计算机，以被动的“只读”形式存在。
         不难看出，双向永生需要完成思维复制、思维上传、思维保存、思维转移等一整个大脑模拟过程，任一环节掉链子，都可能打断数字化身的读档条，导致永生失败。所以，图丫丫那样的双向交互式数字生命，距离现实确实有些遥远。
         而如果我们将目光放到单向永生，会发现脑机接口这一技术的最新趋势，正在让思维上传走进现实世界，成为揭开永生奥秘的阶梯。
         攀登永生天梯的第一步：给大脑放一个“信号塔”
         爱好科幻或关注科技新闻的读者，可能早就听过“脑机接口”这个名字。埃隆·马斯克的脑机接口公司Neuralink，可能是这个领域最火的公司。就在刚刚过去的2022年底，马斯克在发布会上展示了猴子用脑机接口控制光标打字的场景。
         而神经科学研究也已经证明，电极和纳米传感器可以记录神经元，并创建大脑的完整地图。
         总而言之，通过BCI芯片获取大脑信号，正是思维上传的第一步，这在理论上是可行的。

         (脑机接口（BCI）的实现方式)
         BCI脑机接口芯片，就相当于在大脑里放入一个“信号塔”，如同手机基站一样，只不过接收的信号是大脑神经元发送的电信号。
         也可以通过非侵入式进行，比如将传感器和电极片直接放置在头部，可以轻松地放置和移除。但就像手机信号一样，基站离手机越近，信号就越强，非侵入式BCI会被头骨阻挡，获得的电信号是模糊且不精确的。大脑发出的信号，光标、机械手臂等捕捉不到，自然无法控制自如。
         当然，马斯克Neuralink的理念“在人脑和人工智能之间实现共生（symbiosis）”，还太过超前。脑机接口的下一步，可能是让一部分人先“脑控”起来。
         攀登永生天梯的第二步：让一部分人先学会“脑控”
         其实脑机接口最早的研究角度是军事。加州大学洛杉矶分校（UCLA）在1970年就开始研究BCI，由美国国家科学基金会资助，随后拿到了国防高级研究计划局（DARPA）的合同。靠脑控来遥控直升机、解析密码之类的操作，属于大气层的高端局，离普通人的生活很遥远，这些“科技军事鬼故事”，咱们就不过多展开了。
         目前来看，普通人能够从脑机接口中很快受益的，主要是两类：
         第一类人——患者。
         我们知道，一些疾病会导致某些神经遭到破坏彻底失能，从而阻碍了很多正常生活功能，比如神经受损导致的瘫痪，患者手臂或腿不能活动；阿兹海默症、癫痫等疾病，手部神经末梢无法控制，剧烈抖动而生活无法自理。这些情况，给患者及其家属带来了无尽的痛苦与折磨，脑机接口作为一种先进的神经通信形式，可以帮助患者恢复部分功能，比如脑控轮椅、脑控机械手臂、脑控键盘等。
         近年来，脑机接口的医疗应用，也开始出现一些新的变化：从低效到高效。
         以往我们认为，患者使用BCI来控制复杂机械是非常消耗体力的，而且效率很慢，不过技术的准确度、精度、计算速度都在提升，脑控已经不再是一件猎奇新闻了。
         2017年，彼得·斯科特确诊渐冻症，不得不进行全喉头切除手术，再无法发出自己的声音。所以在手术前，他特地录制了15个小时的音频语料，并用AI进行训练学习，手术之后，通过脑机接口来采集脑电波，AI学习他的表述习惯，通过上下文感知来预测下一个词会输入什么，然后用合成语音讲出来，大大提高输出效率，减轻了患者的体力负担。
         从侵入式到非侵入式。脑控在专业医疗的应用，长期以来都是通过侵入式BCI来实现的。不过，近年来，非侵入式BCI也开始在医疗场景下表现出一定的效果，这对于更多患者生活的改善会有很大的帮助，毕竟侵入式手术风险和费用都更高。
         2022年发表在《iScience》杂志上的一项新研究显示，几名四肢瘫痪的患者成功操作一种脑控轮椅，通过了一个充满障碍的房间。这是首次通过非侵入式BCI实现脑控轮椅的案例。

         另一类人——极客。
         非侵入式脑机接口采集信号是比较粗糙的，无法进行精确的操作。作为可穿戴设备，进行简单的交互和娱乐，倒是可以胜任的。脑控游戏、脑控元宇宙这些新鲜事物，未来主义者或极客们扮演着率先吃螃蟹的角色。
         韩国的Looxid Labs，就在VR眼镜中潜入了脑电波传感器，用来收集用户的情绪数据，以确定用户在观看广告时的情绪状态，从而支持更好的广告投放策略。
         Neurable公司则开发了世界上第一款脑控VR游戏，玩家坐在电脑前戴着脑电图耳机，就能遥控驾驶汽车。2021年，这家公司又推出了Enten 耳机，用智能技术检测注意力，帮助用户培养专注的习惯。听起来似乎很适合用在学生教育场景上。
         NextMind公司则在CES 2020上推出了一款可以记录大脑电活动的可穿戴设备NextMind Dev Kit，是非侵入性眼动追踪软件的升级版，这家公司也在2022年被Snap收购。

         中国也有达摩院、天桥研究院、科大讯飞、汉王科技等一批先行者，围绕脑机接口和人工智能等领域就开展研究。
         正如霍金生前所说，通信的未来是脑机接口，它可以利用新技术革命的各种工具，来改善人类的生活。
         脑机接口的潜力，或许不是遥远的永生，而是充当人脑与智能手机、耳机、VR等外部设备之间的桥梁，让一部分人重新听到风的声音、发一条微博、给自己倒一杯水。
         这或许是一个隐喻，唯有重视人们在此时此刻的幸福与舒适，才可能最终推开永生之门。就像刘慈欣曾说的：给岁月以文明，而不是给文明以岁月。
         攀登永生天梯的第三步：让脑机接口更好用一点
         那么，科技行业能够做些什么，让脑机接口在当下更好地服务于人呢？
         目前来看，有三个方向是值得期待的：
         1.材料进化。
         以前，侵入式脑机接口采用刚性器件，比如金属探针，BCI芯片体积较大，这些都可能给精密的脑组织带来损伤，大部分人敬而远之。
         2015年，麻省理工学院的研究小组在用电极测量大脑多巴胺水平时，该电极只维持了一天的工作，并且由于体积太大，大脑产生了瘢痕组织。
         不过，现在侵入式BCI开始使用柔性材料、薄膜器件等新技术，制造方法不断进步，生物相容性极大提高，体积缩小，耐用性和可拉伸性也有了显著进展。让侵入式BCI降低创伤，在体内更加稳定，甚至实现非侵入性神经调控。
         比如加州大学伯克利分校的一个研究小组，就制造出了一粒沙子大小的植入式传感器，称为“神经尘埃”，这项技术也被马斯克的Neuralink吸收。
         麻省理工学院新开发出的10微米的探针传感器，在每只实验动物的大脑中进行了393天的可靠性测试，期间一直没有中断工作，也没有发现大脑瘢痕组织的产生。
         这些突破，意味着侵入式BCI正在变得越来越安全。
         2.AI增强。
         很长一段时间来，BCI研究处于“progress today, backlash tomorrow.”（今天进步，明天反弹）的波折之中。2016年以深度学习为核心的AI走红，在脑机接口领域不断渗透，人工智能算法和算力可以帮助BCI系统提高性能，基于AI增强的下一代脑机接口越来越受到关注。
         比如，采用深度神经网络（DNN）从大脑信号中提取特征并解码大脑状态，从而精确评估人的心理和认知。人的意识活动信号是高维、复杂的，通过神经网络来构建基于脑电图（EEG）的情绪识别转移模型，对心理活动进行洞察。

         另外，人的心理活动会反映在多种维度的数据上，比如皮肤反应、面部表情、眼球运动、体温变化等，这些不同维度的庞大数据要进行分类、处理、综合分析，是一件非常庞大的工作，有了AI的加入，处理多模态数据将变得更高效，这也是目前BCI领域的一个重要研究方向。
         AI驱动科学研究范式的转换，也将给脑机接口这项高精尖技术带来了颠覆性的变化。
         3.商业产品加速创新。
         以前，普遍认为侵入式BCI投资回报比不高，受试者承担了脑部植入手术的风险，但科学家对大脑百亿个神经元的复杂运作机制了解十分有限，脑机接口并不能极大地改善受试者的生活质量，大多存在于实验室或临床试验中。
         但随着技术的逐步发展，脑机接口展现出了极强的技术实用性，人们对于“脑机接口”这个概念的认知也更加成熟和理性，比如人工耳蜗就是一种帮失聪者找回听觉的脑机接口，目前已经深入人心，应用很广泛了。
         麦肯锡《 The BioRevolution Report 》预计，未来10到20年，全球脑机接口产业将产生700亿至2000亿美元的经济价值。可以预计，无论是医疗应用还是日常可穿戴设备，会有更多机构加入到BCI领域中来，加速产品创新优化迭代，脑机接口产品会越来越多、越来越好用、普惠。
         或许不远的将来，未来患者用大脑信号控制机械手臂，自己吃饭穿衣，与外界自如交流，也会像人工耳蜗一样普及，不再是少数人的特权。
         奇点大学创始人雷·库兹韦尔（Ray Kurzweil）曾经在《梦幻之旅：活得足够长才能永远活下去》中，给出了大多数人能做的通向数字永生的办法——你要生活得好，尽可能限制衰老和疾病的影响。
         只要活得够久，或许我们真能等到数字永生成为现实的那一天。
         永生天梯之上的未知领域
         说了这么多现实中的事情，脑机接口的前景好像十分光明、一片坦途。
         不过，科技行业从来都不只是技术本身。关于脑机接口的伦理道德挑战，支撑普遍商用的产业链体系，成熟的商业模式等，还需要漫长的反复、探索、博弈。
         不得不说，数字永生这一设想，提出了很多值得认真考虑的问题。植入某些设备之后，人能多大程度地保有自己？

         技术延缓了衰老甚至死亡，会不会加剧社会、经济和阶级差异？
         一个社会既有活生生的人类，又有永生的数字生命，它将如何运作？
         刘慈欣曾在《时间移民》中畅想了这样的场景，1000年之后，人类社会进入“无形时代”，有身体的真人生活在有形世界，但很大一部分人选择了数字永生，连机器的身体也不要了，就生活在量子芯片里，活成了一些量子脉冲。
         在数字世界里，人们可以真正随心所欲，创造想要的一切，比神更有力量。《流浪地球2》中，图丫丫与图恒宇获得了永恒的生命，永远幸福地生活在一起，这个结局也安慰到了很多观众。
         总之，和充满烦恼的现实世界相比，无形世界如同毒品一样有诱惑力。这究竟是全人类的天堂还是末日？这就是哲学家的领域了。
         当然，如果我们永远无法解决脑机接口乃至数字永生的一系列技术挑战，所有问题都是没有意义的。至少在技术领域，永生的大幕已经掀开了一角。

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