現實版《黑客帝國》還有多遠

袁越

特別愛出風頭的特斯拉電動汽車公司創始人埃隆·馬斯克（Elon Musk）最近又爆出了個大新聞，他投資的腦機接口公司Neuralink向公眾展示了他們的最新研究成果：一個腦袋后面連著根電線的小鼠。這只小鼠的一些簡單想法（比如接下來要往哪個方向走），通過這根電線傳遞給了一臺電腦，人類可以通過這臺電腦實時監控小鼠的心理活動。

不用說，這個新聞立刻引發了一片贊美之聲，大家紛紛預言《黑客帝國》即將變為現實。不過，熟悉這個領域的人都知道，我們距離那部電影里描述的情景還差著好幾個數量級呢。

腦機接口技術的理論基礎說起來并不復雜，只要我們相信所有的思維活動本質上都是電信號就行了。既然是電信號，那么科學家們只要把每一個腦神經元的電信號記錄下來，再和真人的想法作對比，就可以總結出規律，從而預先猜出大腦在想什么。反之同理，只要我們掌握了電信號和思維之間的對應關系，就可以利用植入電極向指定的腦神經元發射電信號，以此來控制大腦的思維過程。

問題在于，人腦中的神經元數量高達千億之多，目前最好的腦機接口也只能接收到幾百個電信號而已。馬斯克的這項新技術可以同時接收數千個電信號，相當于把原技術提高了一個數量級，但比起人腦神經元數量來仍然是小巫見大巫，完全不成比例。要想通過這幾千個神經元電信號猜出人腦在想什么，幾乎是不可能的。

從目前的情況看，要想在短時間內提高腦機接口的信號接收和處理能力，難度太大了，于是科學家們想到了人工智能。電腦圍棋程序阿法狗（AlphaGo）的成功讓大家看到了機器學習的威力。如果把這項技術用到腦神經領域，訓練電腦從這幾千個神經信號中尋找規律，是有可能和大腦進行一些簡單互動的。比如，大腦運動神經元部分的復雜性沒那么高，只要訓練人工智能掌握一些基本動作的神經指令，比如抬胳膊邁腿等，就能幫助殘疾人用意念來控制四肢完成這些動作，大大提高他們的生活質量，可謂功德無量。

目前的技術水平距離這個目標已經相當接近了，我們很有可能在有生之年看到實現的那一天。在此之前，這項技術還有可能在其他領域為人類服務，比如治療帕金森氏癥等神經系統疾病。

眾所周知，神經系統的毛病是最難治的。一來人體有血腦屏障，很多藥物進不去大腦;二來大腦太過復雜，研究起來困難重重，所以目前絕大多數神經系統疾病都沒法根治，只能想辦法減輕癥狀。

于是有人想到，既然大腦的生理功能是通過電信號的生成和傳輸來實現的，那么有沒有可能通過干涉腦部電信號的方式來治病呢？事實上，早在1960年代就有人這么想過，而且已經開始嘗試了。比如，當時有幾名科學家發現帕金森氏癥的部分癥狀可以通過向病人腦干深處發射高頻電脈沖來緩解，而此前醫生們都是通過切除部分腦組織來治療這種疾病的。相比之下，電刺激療法顯然要經濟得多，但其工作原理至今未明。

讀到這里也許有人會問，既然原理尚未明確，怎么敢上臨床呢？但真實世界里的神經科醫生們可不是這么想的。在他們眼里，只要能幫助到病人，而且沒有帶來額外的副作用，那么任何一種治療手段都可以去嘗試，不存在倫理問題。

到20世紀80年代時，植入式長效電脈沖發射器已經開始普及了。醫生們在病人體內植入一個如火柴盒般大小的發射器，電脈沖信號通過一根埋入皮下的電線引入大腦。迄今為止已經有超過10萬名病人接受過這種療法，實踐證明該療法雖然不能徹底根治帕金森氏癥，卻能有效緩解癥狀，減少肌肉的不自主抖動。熟悉這種病的人都知道，如果能控制這種不自主的抖動，將會極大地提高病人的生活質量。

除需要定期換電池之外，這項技術唯一不方便的地方在于電脈沖的頻率和強度都要根據病人的具體情況由醫生事先調好，很難隨時更改。如果病情出現變化，病人只能再跑一次醫院。

首戰告捷之后，醫生們還在其他類型的神經性疾病患者當中嘗試了電脈沖療法，發現雖然有一定的療效，但遠不如帕金森氏癥那么顯著。一來帕金森氏癥的機理已經研究得比較清楚了，醫生們容易做出判斷。二來像抑郁癥和自閉癥等比較“高級”的神經性疾病缺乏動物模型，只能在人身上做實驗，不但限制太多，而且其復雜性也遠超帕金森氏癥，醫生們迫切需要從病人的大腦中得到即時反饋，以此來提高治療效果。

換句話說，醫生們需要一個腦機接口，以便隨時讀取腦神經發出的電脈沖信號。

為了滿足醫生們的需要，美國一家公司于2013年開發出了一款全新的植入式電脈沖發射器，可以在發射電脈沖的同時記錄下受試者大腦發出的神經電脈沖，從此醫生們就可以從病人那里得到即時反饋，以此來調整電脈沖的頻率和強度，以期達到最佳治療效果。

“這就相當于在病人的腦殼上開了一個天窗，醫生們可以隨時觀察病人大腦的反應?！币晃会t生這樣解釋。

這個新裝置雖然已經很好了，但仍然屬于被動式的治療設備，必須要由醫生對其進行遠程操控才能達到最佳工作狀態。接下來一個很自然的想法就是把人工智能技術整合進來，開發出全自動的植入式電脈沖發射器，能夠根據病人情況自行做出判斷，最大限度地實現個性化治療的目標。

美國國防部下屬的高級研究計劃署（DARPA）于2013年宣布出資7000萬美元，希望能在未來的5年內將該技術用于人體試驗。2017年11月召開的美國神經科學年會上，來自美國的兩個研究小組宣布這項計劃已經進入到人體試驗階段，有望在不遠的將來研制成功一種全自動的精神疾病治療儀。

根據《自然》（Nature）雜志官網的報道，正在試驗的這種芯片同時具備向深部腦組織發射高頻電脈沖和從相應的腦組織接受神經脈沖信號的能力。芯片中預裝的人工智能處理器能夠根據接收到的神經信號判斷出病人的精神狀態，然后指揮芯片發射出相應的電脈沖，以期達到治療的目的。比如，抑郁癥患者在情緒低落時，腦組織會放出特定的神經信號，一旦芯片檢測到這種信號，便能立即向腦組織發射相應的治療性電脈沖，讓病人振作起來。