脑机接口，赛博格时代的忒修斯之船？

在《星际迷航》中，全身瘫痪的派克舰长能够脑控轮椅而行动自如，也同样能通过脑控亮灯表达意愿。现在看来，这其实就是一类脑机接口设备，上世纪六十年代天马行空的想象如今已照进现实。

最近，真人版“钢铁侠”埃隆·马斯克（Elon Musk）进行了一场非常符合人设的发布会——在他的神经联结公司（Neuralink）总部展示了一群“钢铁小猪”。据介绍，这些小猪的大脑中已经由手术机器人植入了Neuralink最新研发的脑机接口芯片，它们的神经活动实时无线传输到现场的一台电脑，于是，全世界陶醉地目睹了小猪们在运动或在被抚摸鼻子时的神经元反应。

一时间，“脑机接口”这一充满未来感的研究再度跃入大众视野。

2020年8月28日，美国加州弗里蒙特，埃隆 · 马斯克（Elon Musk）旗下的脑机接口公司 Neuralink 举行发布会，展示了最新的可穿戴设备 LINK V0.9 和手术机器人，并通过现场的三只小猪和实时神经元活动演示，展示了 Neuralink 脑机接口技术的实际应用过程。

赛博格大脑：脑机接口，一段历史

“脑机接口”（Brain computer interface，BCI；又作Brain machine interface，BMI ）这个听上去很酷的词具体指什么？首先，它是货真价实的“赛博”——将有机生命体的脑或神经系统与计算处理设备相连接，直接进行海量信息的上传和下载。

大脑赛博化主要分为四步（这里以单向传播为例，反之亦然）：脑电采集，涉及信号强弱、稳定性及带宽；信号处理，指将从大脑内部采集到的信号进行过滤整合，转化为外接设备能够识别的信号；指令执行，这一步主要由外接设备实现，比如机械臂，前文提到的轮椅和灯；功能反馈，即大脑识别并认可了指令的完成。

大量科幻作品描绘了关于脑机接口技术的瑰丽想象，其中的一些元素在现实技术发展中都有迹可循，科幻某种程度上已成写实，比如《阿凡达》中无创轻松上传记忆思维，显然属于非侵入式脑机接口；《黑客帝国》中通过在大脑中插入电缆以瞬间获取知识则是一种侵入式脑机接口。

作为可能是当今世界最受公众瞩目的脑机接口公司，Neuralink的发展史既彰显了马斯克的未来科技野心，也展示了最近五年脑机接口技术的突飞猛进。Neuralink创立于2016年，研究方向是脑机接口设备，尤其是侵入式脑机接口产品，是马斯克继太空探索（SpaceX）、电动汽车（Tesla）之后涉足的又一领域。神秘耕耘三年后，这家公司突然放了一个大招——2019年，Neuralink召开了发布会，并在bioRxiv（学界著名预印本期刊）上发表了一篇论文，其中介绍了该公司在脑机接口领域的三大突破性成就：其中最令人瞩目的是可植入的微型脑机接口芯片，不到一块乐高小积木（23×18.5×2mm³）的体积，并且已在大鼠和猴子大脑中成功植入；二是对脑伤害更小且电极数提高了一个数量级的柔性多丝电极阵列；三是能够将多而柔软的电极丝以微米级的精度绕开表面血管植入特定脑区的神经外科手术机器人。

马斯克直播展示脑机接口 硬币大小芯片植入猪脑

发布会后，Neuralink与马斯克一时间风头无两，但他们并不止步于此。很快，马斯克于2020年8月27日召开了第二次发布会，也即这次的“三只小猪”发布会。与上次相比，主要有两大显著进展：一是植入芯片的更小、更快、更强，几乎只有硬币大小（直径23mm），并且将上一版的USB有线接口升级为无线可充电接口；二是功能强化的手术机器人，可操作对象从相对简单的大鼠大脑升级到了大动物和人类大脑。但马斯克及Neuralink团队的野心不限于此，他们的终极目标是全脑接口（whole-brain interface），并在25年内实现脑机接口常态化，让全脑神经元都能与外部智能设备沟通，将人类脑力边域大大拓展。

除了Neuralink，目前全球知名的脑机接口公司还包括Mind Maze、NeuroPace、BrainCo等。着眼更长的时域，脑机接口研究的整体历史更漫长且复杂得多。其历史大致可分为三个阶段：

第一阶段为脑结构的理论理解。1924年，德国神经科学家汉斯·伯杰（Hans Berger）首次记录到了人类大脑的电活动，并于1927年发表了他关于人类脑电图（Electroencephalogram，简称EEG，该词也由他创造）的开创性著作。作为脑机接口技术的第一种常用方法，EEG神经反馈已经被使用了几十年。

第二阶段则是大脑信号的解码应用。1970年，美国国防高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）启动了使用EEG探索大脑交流的计划。1976年，加州大学洛杉矶分校的雅克·维达尔（Jacques J. Vidal）发表了有关“直接脑机交流”的开创性理论和技术建议，创造了脑机接口（BCI）一词，并给出了沿用至今的标准定义。1998年则是脑机接口研究的另一大里程碑，研究人员菲利普·肯尼迪（Philip Kennedy）首次将脑机接口装备植入人体内，使用无线双电极获得了高质量数据。

接下来的第三阶段就是从实验室到市场的迈进。在脑机接口研究界，BrainGate可以说是巨头中的巨头，它是美国一家大学医院联合机构，包括斯坦福大学、布朗大学、麻省总院以及美国国防部下属的老兵医院，这闪闪发光的豪华配置交出了许多漂亮的答卷。2006年, 布朗大学研究团队完成首个大脑运动皮层脑机接口设备植入手术，能够用来控制鼠标。2012年，脑机接口设备已能够胜任更复杂和广泛的操作，得以让瘫痪病人对机械臂进行操控，自己喝水、吃饭、打字与人交流。到了2017年，BrainGate 团队实现了通过植入式脑机接口控制植入式功能性电刺激装置，相当于在原本神经回路的断口处利用外接计算机进行修复连接，使得脊髓损伤病人可以通过大脑活动控制自己的手臂，自主进行一些日常活动。至此，这种闭环的脑机接口操纵才在本质上非常接近我们在科幻作品中看到的未来感形象，脑机接口装备成为人类自然身体一部分的想法才真正成为可能。

如今，各大科技公司纷纷发力，力图使脑机接口装置进入消费市场。Neurosky推出一款头戴式脑机接口消费级产品，这款产品通过收集大脑信号并反映在电脑屏幕上，再根据大脑状态进行一些外部刺激干预，比如通过反馈调整大脑波动，使得使用者能集中注意力。脑机接口甚至可以应用到游戏领域，即意念游戏，指通过追踪大脑活动而操纵系统进行游戏，玩家可以通过运动想象的算法来控制游戏中人物的行动。

不过，这些产品囿于技术成本而售价极高，实际上未能真正进入市场，进入普通人的生活。

应该看到，脑机接口研究发展至今，远非想象中一帆风顺，目前的技术进步主要限于脑内信号到脑外设备的单向输出，很少有涉及到将外部信息传入大脑，“电子记忆面包”和“人类巨脑时代”都还遥遥无期。除了人脑神经元过多（10的8次方数量级）难以真正实现全部沟通，大脑植入物如何在脑中长期安全存在而不会引起神经细胞的炎症反应，神经科学理论尚未足够深入以支撑进一步的脑机接口研究等等。人机结合所带来的伦理挑战也不容忽视。

2020年8月28日，埃隆 · 马斯克（Elon Musk）旗下的脑机接口公司 Neuralink 举行发布会，展示了最新的可穿戴设备 LINK V0.9 和手术机器人。

伦理难题：实验猪易得，人类被试难寻

脑机接口设备真正成为大脑有求必应屋的后人类时代还十分遥远，其中很大一部分原因在于，在神经科学乃至其他学科，涉及人类的实验常常要经过极其严格的伦理审查，脑机接口研究尤其如此。神经伦理需要更加审慎的考量，不单是因为一旦不慎对于被试生理状况的高风险，也是因为它在显著放大了可能存在的旧伦理问题同时，也带来了一些独有的、更深刻的新伦理挑战。

首先是知情同意这一最基本的实验伦理。让我们想象这样一个场景，一位已经完全失去沟通能力的神经退行性疾病重症患者，他的亲人非常渴望与他再次交流，于是为他报名参与了脑机接口实验，但是这确实符合他本人的意愿吗？显然他无法知情同意。那么我们又该如何保障这类尽管无法表达却仍然拥有自由意志的群体的权利呢？目前仍是无解。对于有些被神化的脑机接口技术来说，知情同意还需要包括给被试合理的心理预期。尽管能被授权用于人体实验的脑机接口设备已经相对功能稳定，但由于每个大脑都是独特而精细的，个体差异有时会导致技术实现的失败，如果被试或其亲人期望过高，可能会遭到再一次打击。因此，研究人员有责任促进公众对脑机接口技术的理解，避免“过分夸大”。

脑机接口技术本身也存在不完善乃至错误的可能。一个有趣的现象是，在谈论大脑机制时，神经科学家常常顾虑重重有所保留，而技术专家却意气风发信心满满。意识从何而来？整个神经科学界都对此一筹莫展，机制尚未厘清，又如何能被脑机接口设备准确捕捉并真正再现？在机器学习中有一项众所周知的小悖论——看上去越简单的越复杂，这意味着，一个非常简单的人类行为背后可能是十分复杂的大脑机制。你知道你的神奇大脑有多努力吗？别说做一杯咖啡（咖啡机不禁叉腰），就是拿一杯咖啡这个简单的动作，其实都是我们大脑的超强算力的产物：与运动计划、控制、协调和反馈相关的你的初级体感皮层（S1）、初级运动皮层（M1）、辅助运动区（SMA），运动前区（PMC），以及小脑、脊髓等正在勤勤恳恳、一丝不苟、紧锣密鼓地通力合作。

重重复杂环节意味着人类行为、心理现象的神经相关性很难被精确地识别，相应地，脑机接口设备也很难从繁杂的神经活动真正读懂意图。危险还在于，为了填补理解的鸿沟，机器算法拥有了压倒性的权重，就好比你输入法里看似方便的自动预测填充功能有时会让你不小心发送出并非本意的文本，外接执行设备接收到错误信息时甚至可能会实施一些误伤使用者或周围人的行为。固然，面对洪大幽深得让人不知所措的命题，从另一端反向探究不失为一种脚踏实地的思路，有时技术对理论科学确实能产生反作用，但在技术狂飙的路上，我们也需要走慢些、多想想，还是那句老话，方向比努力更重要。

《西部世界》中的德洛瑞丝。

脑机接口技术的风险不仅在于它自身的不成熟，也在于研发者和拥有者的意图。大脑是我们身体里最珍贵而隐秘的角落——人只有薄薄的一层当下，其余全是漫长的记忆，我们一生中所珍视的事物都在那团柔软蓬松的粉棕色里。也因此，无论是向大脑获取或输入信息都需要非常审慎，无论何种情况下，人都应当有随时退出信息共享、保留私密神经数据的能力和权利。尽管是机器人，《西部世界》中的德妹在这点上就做得很棒。关于神经数据的商业行为也应当严格管理甚至直接禁止，否则可能会被一些商人和政客用于制造电子毒品和不合理的政治宣传以牟利。又或者像《盗梦空间》所描述的那样，大脑中的信息篡改甚至能成为一门神经黑客的好生意。尽管脑机接口技术可以说是内忧外患风雨飘摇，但也不必因噎废食。除了上文已经提及的神经数据隐私保护，问题还涉及脑机接口技术是否需要专门的一套问责制度，是否需要改变我们的法律体系和对道德的理解。如果我们将脑机设备类比为一辆车，情况就会一目了然起来：首先BCI用户应当对借助BCI设备实施的已执行操作负责，其中也包括意外误读的操作；同时，如果能够认定意外来自设备本身的缺陷，制造商则应该负更大的责任。

哲学拷问：我、机器与人类

随着脑机接口技术的发展，人们最终更关注的问题其实是人与机器的关系问题。具体来说，主要分为三类问题：我还是我吗？机器还是机器吗？人类还是人类吗？

我还是我吗？

这个问题主要涉及自主性和身份认同。目前，脑机接口的思路已经被用于医学治疗，比如脑深度电刺激技术（Deep Brain Stimulation, DBS），DBS是将电极插入患者的大脑中，通过电流刺激抑制异常的局部神经活动，常常用于强迫症、癫痫、忧郁症等的治疗。它非常有效，能通过改变神经活动使一个重度抑郁者重新快乐起来。但这种纯生物性的快乐是真正的快乐吗？换句话说，外接着机器感到快乐的那个“我”还是原本的“我”吗？如果一个人只能在连接机器改变大脑状态的情况下才能以某种方式思考，那么“我思考”并不能推出“真实的我存在”。即使忽略身份认同，只把脑机设备当成拐杖一类的东西，长期依赖设备来进行情绪管理的人也可能会再难以进行自我情绪调节，因为这部分能力和心理完整性已经被外包给了脑机设备。虽说听起来“我”仍然是机器的使用者，拥有最终决定权，但实际上这个决定可能已经是“我”和机器的共同决定了。

机器还是机器吗？

连上大脑后作为意识中转站的机器显然不再单纯是一堆没有灵魂的金属，而在某种程度上成为人脑的一部分。曾发生过这样的情况，有患者利用脑机接口设备进行癫痫治疗，机器会识别出大脑的异常放电并进行提醒，患者则根据提醒即时服药。有一天，这家设备公司破产了，必须移除机器，患者强烈拒绝但由于后续的检修服务无法进行等原因而不得不接受，她为这种离别感到悲伤，机器被使用者深深依赖着，几乎成了最亲密和有益的朋友。这时候机器不只是设备，它好像也拥有了某种人格。

机器既然能成为朋友，当然也能成为敌人。如果机器在意识整体中的占比过重，那么可以说是机器改变了人的意志，操纵了人的行为。这也恰是马斯克的担忧，他曾表示：“如果要我推测对我们最大的生存威胁是什么，可能就是人工智能。”他认为，一旦人工智能在智能上超过人类，那么就会像我们如今对待宠物一样对待我们。由此他给出的策略是开发植入式脑机接口装置，在人工智能全面超越人类前让两者成为一体。

麦金泰尔区分过两类人，一种是“偶然所是的人”，一种是“实现其本质性而可能所是的人”。或许在无数次运算中，（这是一个概率问题，就像“无限猴子实验”），机器最终会有无限接近于人的瞬间，成为前者之人，但人工智能的天花板是重现人脑的能力，无法重现人脑的感受——正是这些感受让我们成为后者之人，而这也是机器之所不能。人类还是人类吗？

脑机接口技术最终会发展到惊人的水平，人类必然进入一种高科技低生活的赛博朋克状态。届时，脑机设备不仅会将我们的大脑连接到外部计算机中，而且可能会将设备本身集成到我们的中枢神经系统之中。《赛博格公民：后人类时代的政治学》 （Cyborg Citizen: Politics in the Posthuman Age）一书指出，随着人类将技术、生理、外部环境整合到一起，人类之间以及人类与社会之间的关系本质也会发生变化。当计算机成为人类思维的一部分时，人类的自我概念不可避免地会受到挑战，我们将成为真正意义上的“后人类”。

继续想下去，随着机器一步步深入大脑，“忒修斯之船”将迎面驶来。

优雅的希腊史学家兼哲学家普鲁塔克在公元1世纪提出了这个问题：如果忒修斯之船上的木头逐渐被新木头替换，直到原来的木头一根不剩，那么这艘船还是原来的船吗？同样地，人类的大脑乃至身体功能逐渐被各种机器连接并替代，那么人类还是原来的人类吗？

但我想，即使与原来有所不同，人类总还区别于机器。这并非一场功能之争，真正的区别在于，人类拥有康德所言的那种理性——超越“现象世界”去把握“自在之物”的能力，以及由此产生的道德感和对美的感受力。

不过，这可能也只是一种乐观的浪漫。

参考资料

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

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Neuralink. (n.d.). Retrieved September 10, 2020, from https://neuralink.com/

顾凡及. (n.d.). 马斯克的脑机接口计划，能让我们成为打败AI的“超人”吗？. 微信公众号“神经现实”.