視點！“球2”數字生命計劃大揭秘 距離夢想成真要多久？

看完電影之后，很多人十分關注數字生命計劃。自古以來，生死永遠是人世間最難解的悲情，為此無數人曾向往甚至試圖嘗試永生。

古代，前有秦皇遣徐福仙島問藥，后有漢武筑高臺接仙露。現代，人們對永生的向往也隨著云計算、人工智能的發展而改變，《黑鏡》《萬神殿》《超驗駭客》等等科幻作品都曾經深入思考如何實現數字世界的永生/或者重生。

下面我來說說關于腦機接口的設計思考。

(資料圖)

電影劇照自從1920年德國精神科醫生Hans Berger博士[1]用大腦頭皮上的貼片電極成功測量人類“腦電圖”以來，科學界就猜測腦電波是一種可用于大腦直接對外/對內交流的信息載體，此后關于腦電控制/腦波暗示等的科幻/游戲創作一直不絕于耳，比如《命令與征服：紅色警戒2》里就有一種叫做“尤里”的作戰單位，可以通過操縱腦電波實現對其他單位的精神控制。但在當時，沒有人想要把這些狂妄的想法變成現實。

這種情況延續到1970年，科學界逐漸認識到，人類腦電波中某些可觀測部分可以反映大腦狀態[2]。比如醫院里，腦電圖儀通過觀測alpha波（alpha wave）來輔助醫生完成腦部疾病診斷。更有甚者，在大腦產生動作意識后，部分腦電波會隨之產生變化。當時的科學家認為，如果能夠捕捉到這些變化的電信號，或許就能還原出受到刺激時的大腦 “意識”。后來第三代腦波測謊儀就由此而生：當受到小概率事件刺激（比如正在編造謊言）后，300ms-1000ms左右可以觀測到正向腦電波波峰（即P300波），以此可判斷被試者是否說謊。

著名科幻概念“意識上傳”，其實是此現象的反向利用，即“對腦電信號/人腦結構的完全觀測是否能還原人類意識本身？”這個半科學半哲學命題我們先不討論，只給大家留下個小懸念。但毫無疑問，1970年起，科學界已清楚知道大腦電信號與人類意識之間必然存在關聯，并為總結這些關聯付出了大量實踐。

通過腦機接口對電腦輸入字符既然已知存在聯系， 那我們能否利用某種腦電波來直接控制人體外部設備？比如假肢或者電腦？

這是腦機接口的核心科學問題，原文來自加州大學洛杉磯分校Jacques J. Vidal教授在1973年發表的開創性論文[3]。Vidal教授此人是一個傳奇，他當過電氣工程師，做過空軍飛行員，后來還是回歸高校，穿上西裝拿起教鞭，最后開始在加州大學洛杉磯分校腦科學研究所研究哺乳動物前庭系統。在成為一名獨立研究者后，他很快就接到了美國國防部資助的人機通信項目（Brain-Computer Communication），這也是1973年這篇論文的來源。

1973年，Vidal教授在《Toward Direct Brain-Computer Communication》一文中首次提出了“腦機接口”這個術語在這篇論文里，他十分篤信自己的預言：“即使僅以當時計算機科學和神經生理學的現狀為基礎， 也預示著這樣的壯舉可能即將來臨”。要知道，當年計算機才剛剛興起，雅達利公司還只是個1歲的新生嬰兒，距離《吃豆人》誕生還有7年時間；而就在三年前（1970年），26歲的Ken Thompson剛剛在一臺破舊的PDP-7上開啟UNIX紀元。他不會意識到，僅僅13年后，他將因此獲得圖靈獎（注：UNIX紀元是蘋果的OS X等類UNIX操作系統和JAVA等主流編程語言的時間起點）。

即使此后相當長一段時間內，腦機接口都沒有取得明顯科學進展，甚至在當時被認為是某種“科學幻想”，我們也不得不佩服Vidal教授對神經科學和計算科學的洞察和遠見：因為在50年后的今天，“腦機接口”已成了科技領域無人不知的技術趨勢之一，甚至已經成為了某種“科技時尚”。

其實在了解 “數字人類”的核心概念時，我們就認真思考過腦機接口的具體呈現形式。早期討論中，曾有兩種方案：“侵入式腦機接口”，即通過探針直接采集/刺激大腦皮層電信號，通俗的視覺呈現就是腦后插管，為了植入電極一般需要開個真的“腦洞”；另一種就是大家現在看到的“非侵入式腦機接口”，即通過電極貼片采樣頭皮腦電（Electroencephalogram，EEG），一般通過頭戴腦電帽或者頭盔實現。《阿凡達》里有比較直觀的對比，人類進入阿凡達用的是非侵入式腦機接口，而阿凡達連接靈魂樹，可以類比為侵入式腦機接口。

在現實里，因為可直接接觸大腦皮層，前者通常更準確、可傳輸的數據量更大、未來真正實現的可能性也更高，但是考慮視覺、道德（腦后插管有點過于邪惡了）和數字生命計劃可能的普適性問題（在近代做這種手術實在不太可能獲得那么多簇擁），最后選擇了非侵入式方案，不然這位躺下的小哥可能已經被腦后插管，不會笑得那么輕松了。

總結來看，如果我們要實現數字人類，可以：

用生前的相關互聯網資料完成“數字重生”或制作 “數字化身”，這也是目前現實世界“數字人類”的主要實現方式。目前這種“數字人類”擬真程度距離真正人類相去甚遠；

另一種可能是把人的心智“數字化”后轉移到不同“載體”上（比如更高級的電腦），如果載體足夠耐用，能量充足，那么技術上人類就可以永生在數字世界。

后者顯然更適合影片背景。但是在此之前，我們還必須思考心靈和身體的關系。

這是一個古老的問題。在亞里士多德之前，古希臘哲學家就開始思考心靈和身體的關系，即“心身問題”，至此已有兩千多年。

心身問題主要體現在笛卡爾二元論的困惑：他認為每個人都由身體和心靈兩種不同實體組成；身體與心靈可分離、獨立存在、可以相互作用，心靈無實體。20 世紀中期，這種觀念隨著科學的發展產生了一些變化。一些神經科學家認為，意識蘊含在大腦的信息處理中，它實質是大規模神經元集群產生的“涌現”現象，根據這一猜想，他們把心智比喻成軟件程序，其運行在一個稱為大腦的硬件上。細心的讀者可以看出來，這是“意識上傳”這個科幻概念的哲學基礎，在《萬神殿》等作品里有所體現，也是影片中“數字生命計劃”的靈感來源。

現代科學卻認為笛卡爾的觀點并不完備[4]。雖然心智毋庸置疑源自大腦，但大腦往往通過重組神經元之間的連接（即神經突觸）來存儲信息，產生記憶，而行為意識，也很可能源自大腦各神經元之間、各皮層區域之間的相互作用[5]。某種程度上，人腦形成新記憶和新意識的過程，會導致神經突觸的生成、斷開或強度改變，對外反映為腦電波變化。

對于“心身問題”的三種觀點這種調整會對科幻設定有什么影響？

在過往科幻作品里，比如《萬神殿》里提到的“上載智能”，認為對人類大腦的神經連接進行分子級別的結構快照就可以把思維、意識、情感上傳到云端，這是一種比較典型的符合笛卡爾觀點的“數字化人類實現框架”。

我們認為這也是不完備的。根據上述分析我們推測，記憶、行為（或者某種意義上，心智）與大腦神經突觸的變化存在聯系，即“心身其實存在部分相關性”。單純的短時大腦結構快照并不一定能完全還原心智。人的意識活動不僅僅源自大腦神經的連接形態，同樣會體現在神經元連接的生滅之中，所以需要記錄相關神經活動規律，才有望實現意識還原。

*基于改善笛卡爾二元論的數字化人類實現框架（笑，腦洞誤糾）*至此，我們對“數字化”一個人類的神經生物學和哲學思考已經結束。如果從現實世界作為起點，我們只需要做出一些重要假設，就可以回答“如何制作一個數字化人類”這個初始問題。這些假設包括：

完全準確的大腦結構快照可以通過記錄神經元連接來存儲已有記憶；完美的腦機接口可以實現與被試大腦的長期腦波交互，記錄各種意識活動對應的大腦活動模式；全腦仿真可以順利完成思維擬合，進而重建意識；

不論定性還是定量上看，重建意識都與原有意識完全相同。

如果上述假設都滿足，我們才可以說人類的意識是可以被上傳或者被復制的。影片里呈現的“人類數字化”流程在我們眼前就逐漸清晰。比較學術的概括，我們提出的“數字化人類”一般性框架應該是：

被試者有必要較長期佩戴非侵入式腦機接口設備，通過腦電波變化來記錄思維與神經元連接生滅之間的相關規律；通過短期的大腦結構快照，來記錄現有大腦的神經元連接結構，從而復制記憶；利用這些上述兩點獲得的數據完成全腦仿真；在此過程中不斷與被試大腦腦波交互，確保全腦仿真和原本大腦的判斷方式相同，就是“心智不變”。

這一整套流程的輸出結果，就是一個科幻意義上的、具有思維和意識的“數字化人類”，就是影片中印度小哥那套機器的功能了（雖然好像電影里不會出現很長時間）。

參考文獻：

1.^Haas L F. Hans berger (1873–1941), richard caton (1842–1926), and electroencephalography[J]. Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry, 2003, 74(1): 9-9.

2.^Kamiya J. Conscious control of brain waves[J]. Psychology today, 1968, 1.

3.^Vidal J J. Toward direct brain-computer communication[J]. Annual review of Biophysics and Bioengineering, 1973, 2(1): 157-180.

4.^Marg E. DESCARTES"ERROR: emotion, reason, and the human brain[J]. Optometry and Vision Science, 1995, 72(11): 847-848.

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作者：崔原豪 《流浪地球2》電影科學顧問

中國計算機學會科學普及工作委員會主任助理

標簽： 數字生命 心身問題 相互作用