人类增强计划:瘫痪患者用意念写字比你打字还快(图)

在许多科幻作品中，我们都能看到「机械人」、「生化人」等增强版人类的身影。DC 出品的《正义联盟》，主角之一钢骨（Cyborg）便是一个典型的例子。

剧情设定中，半机械的身体让他拥有超人般的力量。更具科幻色彩的，是他的大脑经过改造，成为了一台异常强大的量子计算机，24 小时与互联网保持同步。



这意味着钢骨可以随意摆布互联网上的任何信息，且没有防火墙能够阻挡。在一和零的数位世界，他就是绝对的霸主。

无论是异常强大的大脑，还是无坚不摧的身躯。钢骨的这些超能力，某种程度上映射出人类对主宰命运，甚至主宰世界的向往。

而脑机接口、可植入芯片等前沿科技的最新进展，让钢骨在真实世界诞生的可能性，又增加了一分。



20 年后，学习或将「过时」

钢骨媲美量子计算机的大脑，来源于天启星母盒的力量。但在真实世界中，母盒并不存在。人类将提升大脑机能的愿景，寄希望于脑机接口（BCI）。

简单来说，BCI 技术可将人脑与外部设备建立直接联系。例如大脑接收来自计算机的信息，或将信息发送至计算机。



▲ 图片来自：techslang

这听起来很玄幻，但围绕着 BCI 的研究已有一段相当长的历史。

1924 年，德国精神科医生汉斯·贝格尔发现了脑电波的存在。自此，针对 BCI 技术的研究开始陆续出现。直到 20 世纪 90 年代中期开始全面开花。



▲「脑电波之父」汉斯·贝格尔. 图片来自：EPILOG

1997 年，越战老兵 Johnny Ray 的脑干血管破裂，中风让他几乎完全瘫痪。他的思考能力正常，但无法说话。第二年，Johnny Ray 接受了 BCI 手术。通过大脑植入物，他可以通过意念在电脑屏幕上指示短语来表达自己。例如「我口渴了」和「很高兴和你说话」。

随着时间的推移，Johnny Ray 甚至学会了控制电脑光标移动，以在字母表上拼出自己的名字，和他医生的名字。关于 BCI 相关技术标准和方向也开始逐渐明朗。

2005 年，Cyberkinetics 公司获得美国 FDA 批准，在九位病人进行了第一期运动皮层脑机接口临床试验。四肢瘫痪的 Matt Nagle 成为了第一位用脑机接口来控制机械臂的病人，他能够通过运动意图来完成机械臂控制、电脑光标控制等任务。



▲2005 年的 Matt Nagle

我无法用语言表达。我在心里想着「光标在右上角」，电脑的光标就真的跑到了右上角。现在我可以在整个屏幕上控制它。它带给我一种独立感。

Matt Nagle 曾在接受采访时如上表示。

到了 2012 年前后，BCI 已经能胜任更为繁复的工作。可让瘫痪病人使用机械臂，自己吃饭、喝水，打字交流。

与此前通过控制光标移动选中字母不同，最新的 BCI 技术已经实现了「手写输入」。根据最近发表在《自然》杂志上的一篇研究，神经科学家已经实现将手写信号实时翻译成文本，打字速度实现跃升，为每分钟 90 个字符，接近正常人打字速度的 3/4。



▲ 图片来自：Depositphotos

该研究的对象是一位脊髓损伤而瘫痪的 65 岁男子。实验人员将两颗 4×4 毫米大小的传感器，放置在该男子大脑运动皮层的外层。通过 100 多个细如发丝的电极，与大脑神经相连，记录并处理与书写相关的大脑活动。

该项技术不仅可以解码患者的书写意图，还能实时自动更正，准确率超过 99%。也就是说，患者如果书写字母时，脑海中的笔迹不够规范，BCI 通过算法可以自动修正。



▲ 图片来自：NPG Press

可以说，BCI 的相关研究，为许多病患带来了新的希望，尤其是瘫痪患者。迅速增长的 BCI 相关企业，也推动着 BCI 技术从实验室进入现实生活。

不过，BCI 技术的目标不仅仅是「弥补」病患的机理缺陷，还有「增强」健康人类的机能。

比如马斯克的 Neuralink 公司，打算在 10 年内实现健康人之间的「传心」（telepathy）。即让两个植入脑机接口的人无需讲话，便能直接用脑信号沟通。这时，沟通将不再需要语言这个载体。



▲ 图片来自：VOI

Neuralink 还打算在 25 年内，打造出「全脑接口」（whole-brain interface）。让大脑中几乎所有的神经元，都能够与外界顺畅沟通。

Neuralink 的团队希望，未来使用他们 BCI 技术的人类，可以像黑客帝国中的男主角 Neo 那样，直接从计算机上传和下载信息。



除了 Neuralink，还有不少公司或团队在研发 BCI 对增强人脑机能的可能性。比如宾夕法尼亚的一个计算记忆团队，已在实验室通过 BCI 成功增强人脑的记忆力。

Ramses Alcaide 领导的团队，致力于脑控 VR 游戏，并于 2017 年推出全球首款脑控 VR 游戏。其目标是实现电影《头号玩家》中的场景。



▲ 脑控 VR 游戏装置. 图片来自：Neurable

再如 MindX 公司，试图通过眼镜等智能穿戴物，实现与大脑的实时连接。用户只需一个念头，便可通过眼镜查询信息。

基于这些 BCI 技术公司，人工智能专家尼古拉斯·凯里诺斯 (Nikolas Kairinos) 认为，20 年后的 BCI 技术将大幅提升人脑的学习效率。「通过可植入芯片，人脑可快速记忆、查询任何信息。届时，『学习』这件事将过时」。



▲尼古拉斯·凯里诺斯

这不是天方夜谭。在 BCI 技术加持下，未来一目十行、过目不忘将不再是科幻剧情的专属，而是成为人类可实现的机能。

仿生机械，让人体更「完美」

上文提到，钢骨之所以成为超级英雄，不仅是靠量子计算机级别的大脑，还有他那无坚不摧的半机械身躯。

现实世界中，人类也在通过机械改造增强身体机能。和脑机接口一样，机械改造身体的初衷，是为了帮助某些生理缺陷的人，重获相关的能力。



▲ 使用仿生手臂的男孩. 图片来自：daemon3dprint

我们听说过很多机械义肢让人重生的例子。比如不幸截肢的 Hugh Herr，考入麻省理工学院后，花了 20 年时间研究假肢机器系统，最终研制出让他重获攀岩能力的仿生义肢。

这套仿生义肢系统包含 24 个传感器，6 个微处理器。不仅能感应位置、速度、压力、温度等，还可以控制肌肉腱状执行器来移动「人造脚踝」，使 Hugh Herr 能够跑步、跳跃、舞动，甚至攀岩。



▲Hugh Herr. 图片来自：MIT News

类似的案例不胜枚举。而机械化改造人体，也并非只为了「修复」人体机能。另一目标是「增强」正常人体的能力。

比如加州大学伯克利分校人体工程实验室创立的公司 SuitX，正在通过机械外骨骼增强工人的效率，并防止工作中受伤。



▲ 图片来自：Suit X

目前，通用汽车和菲亚特等工厂里，已经有工人穿戴 SuitX 的机械外骨骼进行工作。这些机器旨在减少肌肉疲劳。通过减少 50% 的背部、肩部和膝盖的肌肉活动，让工人肌肉受伤的风险大大降低。

SuitX 目前提供多款穿戴式骨骼。有针对肩部、背部、腿部等不同位置，进行增强的机械骨骼。除了降低穿戴者的肌肉疲劳，还可以帮助用户轻松举起沉重的材料，提高工作的效率。



根据发表在《科学机器人》杂志上的一项最新研究，科学家已经证实人脑可以支持额外的身体部位。

Dani Clode 领导的研究小组，通过给实验人员装上额外的机械手指，并训练他们利用机械手指做家务。一段时间后，通过 FMRI 扫描大脑运动皮层，发现大脑已经完全适应了额外的身体部位。



▲ 图片来自：尼·克劳德/伦敦大学学院

这意味着，人类的大脑有能力协调好「第三只胳膊」或「第三只腿」。这为机械增强人体进一步打下了理论基础。

伦敦大学学院认知神经科学研究所的保琳娜·基利巴 (Paulina Kieliba) 认为，机械增强身体可能会以多种方式对社会产生价值。例如让外科医生在没有助手的情况下也能工作，或者让工厂工人更有效地工作。



▲ 使用「第六根手指」来抓取物品. 图片来自：Robotic Science

除了机械增强人体，可植入芯片的最新进展，也进一步为人类了解并控制身体，拓宽了道路。

最近发表在《科学进展》杂志上的一项研究显示，哥伦比亚大学的工程师创造出了世界上有史以来最小的单芯片系统。体积只有 0.1 立方毫米，肉眼甚至不可见。可通过皮下注射针，植入人体用于测量体温。



▲ 有史以来最小的可植入芯片，位于针管内. 图片来自：哥伦比亚大学

该芯片系统可通过超声波供电并进行数据传输。目前该设备只能测量体温，但项目负责人表示，其最终将实现监测呼吸功能、血糖水平和血压的功能，前景十分广阔。

了解身体，增强身体。可植入芯片和仿生机械的发展，让人类的身体机能更加「完美」，实现曾存在于科幻片中的种种能力。

这样的未来，你可能不想看到

尽管脑机接口、仿生机械、可植入芯片的发展，让人类前所未有的接近「完美」。但与美好相伴而来的，还有安全、伦理等方面的担忧。



▲图片来自：Syfy wire

首先就是安全问题。当人类的记忆依托于脑机而存在，如果云端发生了错误或者遭受黑客攻击，那么记忆很有可能存在被人为篡改、消除的风险。

这不是危言耸听。首位在头骨中植入天线，并被政府合法认可的「改造人」Neil Harbisson 曾表示，他的天线曾遭受黑客攻击，收到过来历不明的信息。



▲Neil Harbisson. 图片来自：The Times

再如当黑客控制了一个人的外置机械手臂，伤害了另一个人。那么被控制的人是否负有连带责任？这些问题不仅关乎着法律，也关乎着伦理道德。

如果说安全方面的担忧，可被更加强大的「防火墙」所抹去。那么财富不均，将在上述语境下进一步加深人与人之间的鸿沟，且难以避免。

上世纪 60 年代，美国政府为了回应社会上要求教育平等的呼声，拍摄并播出了一部电视教育节目《芝麻街》，目的是为贫困家庭的儿童提供启蒙教育的机会，缩小贫富儿童学前教育的差距。



▲《芝麻街》中的经典形象

结果却事与愿违。调查结果发现，富裕家庭的儿童对节目的收视率远高于贫困儿童，受教育效果也要好于后者。

1970 年，蒂奇诺等人在大量实证调查的基础上提出了「知识沟」理论：社会经济地位高者，获取信息的速度和知识量，都要高于社会经济地位低者。两者的知识差距会随着时间不短扩大，形成知识鸿沟。

可以设想，当脑机接口进入消费市场。经济能力强的人，将有机会通过相关技术，迅速获取、记忆信息。正如尼古拉斯·凯里诺斯预言的那样：学习将成为一件过时的事情。



▲ 图片来自：clueylearning

届时，经济能力弱，没法负担脑机接口的人群，将如何比拼那些拥有脑机接口的人群？教育公平或将成为一个伪命题。

而这只是数道鸿沟的冰山一角。更不必说机械增强的人体，在力量、持久度等方面优于普通人了。

这些「超能力」，或许最终都将演变成「钞能力」。这比争论何为人类、心灵控制等问题，要现实得多。



▲ 蝙蝠侠可能是「钞能力」的代表

不过，每一个时代的到来，都会伴随着这样或那样的忧虑。比如蒸汽时代初临时，坐上汽车的人的确比骑自行车的人跑得更快更远。第一批拥有计算机的人，的确比别人看的更高更远。但从长远来看，革命性的技术总是普惠世界的，而非只服务于富人。

我知道这听起来有些俗气，但我们相信脑机接口等人工智能的发展，最终将在全球范围内大规模改善人们的生活。

尼古拉斯·凯里诺斯如是说道。不管我们信或不信，这些科技已经在路上，变革正在悄悄的发生。 阅读原文