陸茜西

蒂姆忐忑不安地坐在電腦屏幕前，他頭戴一頂布滿電極的“泳帽”，帽子通過(guò)一根長(zhǎng)長(zhǎng)的電纜連接到電腦上。蒂姆是一名科學(xué)記者，他來(lái)到這里是想要體驗(yàn)這種高科技“讀心術(shù)”。兩位科學(xué)家操作著機(jī)器，準(zhǔn)備“讀取”他的思想。這一幕看起來(lái)像是科幻電影里的情景，但卻在西班牙“星實(shí)驗(yàn)”公司真實(shí)發(fā)生了。

幾十年來(lái)，神經(jīng)科學(xué)家一直試圖通過(guò)檢測(cè)大腦活動(dòng)來(lái)解讀人們的想法?，F(xiàn)在，由于人工智能的爆炸式發(fā)展，科學(xué)家可以破譯以前看來(lái)毫無(wú)意義的大腦掃描結(jié)果，解析其中的規(guī)律，從而解讀人的思想。從大約10年前起，這種技術(shù)一直在飛速發(fā)展?，F(xiàn)在，研究人員已經(jīng)可以通過(guò)分析大腦活動(dòng)來(lái)重現(xiàn)人們看過(guò)的視頻甚至做過(guò)的夢(mèng)。

大腦是人體最復(fù)雜的器官，包含大約1000億個(gè)被稱為神經(jīng)元的神經(jīng)細(xì)胞。每一個(gè)神經(jīng)元都能與成千上萬(wàn)的其他神經(jīng)元進(jìn)行接觸，大腦每一秒鐘就能建立上百萬(wàn)個(gè)新的連接，因此，要完全理解大腦的內(nèi)部工作原理實(shí)在太難了。幸運(yùn)的是，要掌握“讀心術(shù)”，我們不必做到這一點(diǎn)。

識(shí)腦“讀心”

要想知道某人的腦子里發(fā)生了什么，最常用的方法就是用腦部掃描來(lái)揭示與不同思維方式有關(guān)的區(qū)域。當(dāng)你產(chǎn)生一個(gè)想法時(shí)，大腦神經(jīng)元就會(huì)不斷放電，這就會(huì)消耗大量的能量，因此，血液會(huì)涌向放電活躍的區(qū)域，以確保神經(jīng)元有足夠的氧氣和營(yíng)養(yǎng)。這種血流的增加會(huì)在功能性核磁共振（fMRI）掃描中顯示出來(lái)。例如，如果某人正在看一張照片，其大腦皮層的視覺區(qū)域會(huì)變得活躍，此時(shí)如果對(duì)其進(jìn)行大腦掃描，掃描結(jié)果就能反映出他正在看某種事物，但不能顯示他看到的內(nèi)容。

實(shí)際上，功能性核磁共振能反映的信息不止于此。當(dāng)我們?cè)谟^看不同內(nèi)容時(shí)，視覺皮層的活躍模式會(huì)產(chǎn)生細(xì)微區(qū)別。這時(shí)，日益成熟的人工智能就派上了用場(chǎng)。它的算法擅長(zhǎng)于在復(fù)雜的數(shù)據(jù)集（如腦部掃描結(jié)果）中識(shí)別特定模式，而且許多人工智能者可以通過(guò)示例“學(xué)習(xí)”，去尋找特定規(guī)律。這意味著它們不需要完全了解大腦，就有可能通過(guò)大量腦部掃描的例子，以及大腦當(dāng)時(shí)正在思考的內(nèi)容，自行找出其中的聯(lián)系。

這正是美國(guó)普渡大學(xué)科學(xué)家的研究?jī)?nèi)容。他們的工作表明，人工智能不僅僅能識(shí)別哪些區(qū)域（如視覺皮層）參與了某個(gè)思維過(guò)程，也可以分析部分思考的內(nèi)容。通過(guò)分析某人正在看特定圖像時(shí)的大腦核磁共振掃描結(jié)果，人工智能可以從15種圖像中識(shí)別出當(dāng)時(shí)那個(gè)人看的是什么圖像。例如，如果有人看了一張人臉的照片，人工智能就能在掃描結(jié)果中檢測(cè)出相關(guān)規(guī)律，從而在包含鳥類、飛機(jī)和人的運(yùn)動(dòng)等圖像的一組圖片中選出“人臉”的圖片，其準(zhǔn)確率約為50%。盡管成功率并不算高，但比起隨機(jī)猜中6.7%的概率，還是高出不少。這一技術(shù)絕對(duì)算得上是一種“讀心術(shù)”了。

加州大學(xué)伯克利分校的科學(xué)家就更進(jìn)一步，他們成功地讀取了大腦中的影像，并制作成視頻。研究小組請(qǐng)一些志愿者觀看了大量視頻片段，并同時(shí)對(duì)他們的大腦進(jìn)行功能性核磁共振掃描。然后，用這些視頻和掃描結(jié)果對(duì)人工智能進(jìn)行了訓(xùn)練。當(dāng)人們?cè)谟^看一段新的視頻時(shí)，人工智能可以根據(jù)大腦掃描結(jié)果，生成它認(rèn)為人們正在觀看的內(nèi)容。盡管人工智能生成的視頻只有模糊的輪廓，但內(nèi)容還是依稀可辨。還有科學(xué)家研發(fā)出了一個(gè)類似的人工智能，它能通過(guò)大腦掃描結(jié)果識(shí)別出人們正在閱讀的詞句。

這種技術(shù)甚至可以在人們睡覺時(shí)讀懂他們的大腦。日本科學(xué)家在2013年開發(fā)出一個(gè)人工智能，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練，它可以檢測(cè)某人的夢(mèng)的內(nèi)容，描述夢(mèng)境中的人物（男性或女性）、物件和整個(gè)場(chǎng)景的細(xì)節(jié)，準(zhǔn)確度約為60%。之后，研究人員又采用了類似上文提到的視頻重現(xiàn)的方法，將夢(mèng)境的內(nèi)容可視化。有了這套系統(tǒng)，即使你醒來(lái)后不記得自己做過(guò)什么夢(mèng)，也可以“回放”其中的精彩片段。

這些研究成果都表明，將人工智能與核磁共振掃描相結(jié)合，確實(shí)有可能“讀取”人們大腦中的活動(dòng)。未來(lái)，我們也許能不依靠語(yǔ)言或文字描述，而是直接在屏幕上顯示自己的想法。對(duì)于那些說(shuō)話有舊難或幾乎完全癱瘓的閉鎖綜合征患者來(lái)說(shuō)，這可能是與外部世界溝通的生命線。這類技術(shù)甚至有可能讓植物人與外界交流。

可穿戴設(shè)備

盡管核磁共振功能強(qiáng)大，但核磁共振儀不但價(jià)格高昂，而且非常笨重。儀器通常重達(dá)數(shù)噸，再加上所有相關(guān)的設(shè)備，需要一個(gè)專門的房間才能裝下。而且每次掃描時(shí)，受試者必須一動(dòng)不動(dòng)地躺在機(jī)器里。這些都限制了“讀心術(shù)”的使用范圍。要實(shí)現(xiàn)“讀心”機(jī)器便攜、可穿戴的目標(biāo)，我們需要一種不同的方法。

一種選擇是腦電圖帽，本文開頭蒂姆在“星實(shí)驗(yàn)”公司嘗試的“讀心”設(shè)備就是這一種。腦電圖帽看起像一頂有下頜帶的游泳帽，內(nèi)部布滿測(cè)量電流的電極。因?yàn)榇竽X活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)，它們可以檢測(cè)大腦不同部位的活躍程度。

然而，腦電圖有一個(gè)很大的缺陷：很容易受到噪聲的影響。每當(dāng)我們眨眼或活動(dòng)臉頰時(shí)，與肌肉運(yùn)動(dòng)相關(guān)的電活動(dòng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于與大腦活動(dòng)相關(guān)的電活動(dòng)。由于隔著顱骨，腦電圖帽只能檢測(cè)到腦部微伏級(jí)別的電壓，而這些肌肉運(yùn)動(dòng)能產(chǎn)生幾毫伏的電壓。也就是說(shuō)，多余的噪聲比需要的信號(hào)強(qiáng)幾百上千倍。用腦電圖“讀心”的難度就好比耳邊響著號(hào)角，卻要試圖聽到房間另一頭傳來(lái)的耳語(yǔ)。

有一種方法能增強(qiáng)腦電波信號(hào)，那就是將電極植入顱骨內(nèi)側(cè)，使其更接近大腦皮層。這種方法可以用于醫(yī)療，以幫助某些喪失了重要身體功能的患者（見下文“腦一機(jī)接口”部分）。然而，植入電極的手術(shù)成本高、風(fēng)險(xiǎn)大，很多人可能不愿接受，因此這種技術(shù)似乎很難得到廣泛應(yīng)用。

近年來(lái)，由于功能性核磁共振與人工智能的結(jié)合取得了顯著成果，科學(xué)家開始重新思考腦電圖的應(yīng)用前景。他們發(fā)現(xiàn)，新的人工智能算法可以在非?！班须s”的環(huán)境中識(shí)別腦電波的規(guī)律，從而大大降低噪聲對(duì)腦電圖信號(hào)的影響。

加拿大多倫多大學(xué)的科學(xué)家率先采取了這種做法。在之前的實(shí)驗(yàn)中，他們通過(guò)核磁共振掃描數(shù)據(jù)來(lái)重建了人們看到的人臉圖像，接著開始嘗試用腦電圖帽達(dá)到同一目的。該團(tuán)隊(duì)收集了13個(gè)人在觀察大約100張人臉圖像時(shí)的腦電圖數(shù)據(jù)，用于訓(xùn)練人工智能。然后，研究人員向人工智能展示了參與者觀察16張新面孔時(shí)的腦電圖。令人驚訝的是，在約70%的測(cè)試中，人工智能根據(jù)腦電圖描繪出了近似于實(shí)際面孔的圖像。目前，該系統(tǒng)需要經(jīng)過(guò)幾個(gè)小時(shí)的調(diào)試，才能適應(yīng)一個(gè)人的腦電圖模式。但科學(xué)家相信，未來(lái)它可以實(shí)時(shí)完成這一步驟，這就為廉價(jià)、便攜的“讀心”機(jī)器的發(fā)展提供了更多可能性。

除了腦電圖外，其他技術(shù)也被用于“讀心”。據(jù)悉，有的科技公司正在開發(fā)利用“功能性近紅外光譜”來(lái)“讀心”的設(shè)備。它能發(fā)射近紅外光，穿透皮膚、骨骼和大多數(shù)人體組織，但血紅蛋白可以吸收這種光線，因此，通過(guò)分析近紅外光的吸收情況，這項(xiàng)技術(shù)可以顯示大腦中的血液流動(dòng)，從而揭示大腦的活動(dòng)。

一些技術(shù)甚至完全不需要腦部掃描，就可以解讀某些類型的想法。美國(guó)麻省理工學(xué)院開發(fā)出了一種可穿戴的特殊“語(yǔ)言”識(shí)別系統(tǒng)。這套裝置的傳感器能接收面部和頸部細(xì)微肌肉活動(dòng)產(chǎn)生的電脈沖，使用者不需出聲，只需默念指令，系統(tǒng)就能識(shí)別和執(zhí)行。這樣的設(shè)備無(wú)法真正解讀一個(gè)人復(fù)雜的內(nèi)心活動(dòng)，且目前還需要對(duì)單個(gè)用戶進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)試才能工作，但它可能成為與數(shù)字世界互動(dòng)的便捷方式。

腦-機(jī)接口

隨著“讀心術(shù)”的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的科技巨頭開始關(guān)注這一領(lǐng)域，并著手開發(fā)各種便攜、高精度的腦一機(jī)接口設(shè)備。腦一機(jī)接口是一種能檢測(cè)腦部神經(jīng)活動(dòng)電信號(hào)的裝置，理想狀態(tài)下也能通過(guò)刺激神經(jīng)元，把信息傳輸給大腦。通過(guò)腦-機(jī)接口，我們將有可能用意念操縱數(shù)碼設(shè)備，甚至通過(guò)“心電感應(yīng)”進(jìn)行交流。

2017年，美國(guó)著名科技企業(yè)家馬斯克成立了一個(gè)名為“神經(jīng)連接”的公司，專注研發(fā)一種高帶寬、可植入的腦一機(jī)接口設(shè)備。它能使植入了這種裝置的人隨時(shí)隨地進(jìn)行無(wú)線通信，并保持永遠(yuǎn)在線。理論上講，這種設(shè)備可以讓人們以“心靈感應(yīng)”的方式溝通，像分享網(wǎng)絡(luò)視頻一樣分享記憶。

“神經(jīng)連接”的計(jì)劃堪稱雄心勃勃，不過(guò)到目前為止，對(duì)可植入的腦一機(jī)接口的試驗(yàn)還主要集中在癱瘓病人身上。對(duì)這些人來(lái)說(shuō)，這種技術(shù)能使他們恢復(fù)部分重要功能，給生活帶來(lái)重大改變，為此他們?cè)敢獬袚?dān)巨大的手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

2004年，美國(guó)科學(xué)家研發(fā)出一種名為“大腦之門”的腦一機(jī)接口。他們?cè)?名四肢癱瘓者大腦的運(yùn)動(dòng)皮層附近植入約100個(gè)微小的電極，再用穿過(guò)顱骨的電纜將其與電腦連接。通過(guò)練習(xí)，這4名參與者可以用意念開關(guān)電腦和電視，并能控制電腦屏幕上的光標(biāo)活動(dòng)。在此后的試驗(yàn)中，還有一些四肢癱瘓者用這套系統(tǒng)成功操縱了機(jī)械臂。一位因中風(fēng)癱瘓多年的老婦人，用思維控制機(jī)械臂拿起了水杯，15年來(lái)第一次在無(wú)人幫助的情況下喝到了水。

2017年，科學(xué)家研發(fā)出新版本的“大腦之門”，將信號(hào)傳輸速度和精確度提高了3倍。在試驗(yàn)中，3名癱瘓病人用大腦控制計(jì)算機(jī)打字，每分鐘最多能輸入39個(gè)字符。然而，這種植入系統(tǒng)有一個(gè)很大的問(wèn)題：電纜必須插入顱骨內(nèi)部與電極相連，使用者隨時(shí)冒著被感染的風(fēng)險(xiǎn)。目前的技術(shù)還無(wú)法使這些電極與外部設(shè)備進(jìn)行無(wú)線連接。

相比之下，基于腦電圖的非植入性腦一機(jī)接口設(shè)備更加安全、便捷，而且成本也低得多。目前，這種腦一機(jī)接口系統(tǒng)已經(jīng)得到深入研究和比較廣泛的應(yīng)用。例如，微軟公司己獲得一項(xiàng)設(shè)備專利，該設(shè)備可以利用腦電圖信號(hào)打開并控制應(yīng)用程序。類似的腦一機(jī)接口系統(tǒng)還被用來(lái)控制輪椅、無(wú)人機(jī)和人形機(jī)器人，甚至可以讓兩個(gè)人通過(guò)意念進(jìn)行通信。

由于腦電圖帽需要隔著顱骨接收腦電波信號(hào)，其強(qiáng)度和清晰度遠(yuǎn)不及植入電極接收的信號(hào)，因此，非植入腦一機(jī)接口設(shè)備的反應(yīng)速度和準(zhǔn)確度都低于植入性設(shè)備，使用之前還需要更長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行訓(xùn)練。但隨著人工智能算法的發(fā)展，非植入設(shè)備的性能會(huì)越來(lái)越好。

倫理爭(zhēng)議

隨著腦-機(jī)接口技術(shù)的迅速發(fā)展，越來(lái)越多的人開始關(guān)注它會(huì)對(duì)世界造成怎樣的影響。一些科學(xué)家擔(dān)心，目前的研究指導(dǎo)原則不能保證腦一機(jī)接口的安全性，“讀心術(shù)”可能帶來(lái)一系列倫理問(wèn)題。

腦-機(jī)接口也許能夠獲取人們自己都無(wú)法獲取的大腦信息。在一項(xiàng)研究中，科學(xué)家對(duì)一些面孔失認(rèn)癥（俗稱“臉盲癥”）患者進(jìn)行了初步實(shí)驗(yàn)。這些患者無(wú)法分辨人臉，有的甚至不認(rèn)識(shí)自己的面孔。然而研究結(jié)果顯示，人工智能可以根據(jù)這些患者的腦部掃描數(shù)據(jù)重現(xiàn)他們看到的人臉，即使他們自己無(wú)法辨認(rèn)這副面孔。相關(guān)信息似乎就在大腦內(nèi)部，即使人自己無(wú)法有意識(shí)地掌握它。

腦-機(jī)接口也可能以意想不到的方式侵犯我們的隱私。例如，帕金森病等神經(jīng)退行性疾病在最開始時(shí)不會(huì)出現(xiàn)任何可察覺的癥狀，但在癥狀出現(xiàn)數(shù)年前，大腦活動(dòng)就可能顯示疾病的跡象。這可能會(huì)讓科技公司在沒有征得客戶同意的情況下就知道他患有疾病。

腦-機(jī)接口可能干擾我們的自我意識(shí)和身份認(rèn)同。一些植入性神經(jīng)刺激裝置可以影響腦部電活動(dòng)，從而可能改變認(rèn)知。在2016年的一項(xiàng)研究中，一名用大腦電刺激裝置治療抑郁癥的患者表示：他回想起自己的一些言行，覺得并非發(fā)自本心。他不知道這是由于抑郁癥還是治療設(shè)備引起的，或是來(lái)自內(nèi)心深處自己都不知道的另一面。這令他對(duì)“我是誰(shuí)”產(chǎn)生了懷疑。

2017年5月，27位神經(jīng)科學(xué)家、臨床醫(yī)師、倫理學(xué)家和機(jī)器智能工程師在一場(chǎng)研討會(huì)中討論了神經(jīng)技術(shù)和機(jī)器智能的倫理問(wèn)題。這些專家組成了一個(gè)名為“晨邊小組”的組織，他們共同表示，神經(jīng)技術(shù)（包括但不限于腦-機(jī)接口）必須尊重和保護(hù)人的隱私、身份認(rèn)同、能動(dòng)性和平等性，這一原則也適用于人工智能。

專家們擔(dān)心，腦-機(jī)接口等設(shè)備可能加劇社會(huì)不平等，并為企業(yè)、黑客、政府或其他人提供利用和操縱他人的新途徑。如果不加保護(hù)地讓人們接觸到影響思想的技術(shù)，我們內(nèi)心和外部世界之間的界限可能會(huì)變得模糊，從而改變自己的身份。因此，他們提議在聯(lián)合國(guó)的《世界人權(quán)宣言》中增加保障“神經(jīng)權(quán)”的內(nèi)容。

晨邊小組提出“負(fù)責(zé)任的神經(jīng)工程學(xué)”的理念，呼吁學(xué)術(shù)界和工業(yè)界承擔(dān)起隨著這類神經(jīng)科技設(shè)備和系統(tǒng)而來(lái)的相關(guān)責(zé)任。神經(jīng)技術(shù)可能帶來(lái)的臨床和社會(huì)效益是巨大的。要想獲得這些效益，我們必須尊重、保護(hù)和支持人性中最珍貴的品質(zhì)，以此指導(dǎo)神經(jīng)技術(shù)的發(fā)展。（責(zé)任編輯 何若雪）