2030：人体系统进入2.0时代

张元国

全球技术研究和咨询公司Gartner在其发布的《2012—2013技术曲线成熟度报告》中预测，除了信息技术的多项前沿科技将突飞猛进的发展外，另一项将在市场形成规模的技术就是人体机能增进装置，它将提高人类的感知能力与体能。

进入人体系统2.0时代，要选择怎样的系统配置、安全与否就需要我们理性的判断了。

体能配置：机械外骨骼更快更强

机械外骨骼，非常类似于昆虫的外骨骼，能穿在人身上，给人提供保护以及额外的动力或能力，增强人体机能。也被称为可穿戴型机器人。

2012年，关于机械外骨骼装置的报道有很多，包括日本、美国等国家都有新研究成果不断出现。日本东京理科大学的小林宽司在2012年发布了他们的最新装置，重达9.2千克的机械外骨骼装置，可以让人轻而易举地举起40千克的大米。

几十年来，美国军方一直在考虑利用有动力推动的外骨骼套件，让士兵在随身背负沉重的装备以及更大的武器装备的同时，还能灵活运动。同时，这种套件还可以运用在救援方面：为受伤后的重建、康复提供帮助。

最早进行外骨骼机械装置研究的是美国的洛克希德·马丁公司，它是全球最大的国防工业承包商。他们在2009年就推出了一套可以大幅度增加士兵负重能力的金属骨架HULC，它的最大负重可以达到90.7千克，其内部配备的液压传动装置和可像关节一样弯曲的结构设计，不但能够直立行进，还可以完成下蹲、匍匐等很多复杂动作。士兵穿戴这套外骨骼可以背负36.7千克重的物资以每小时3.2千米的速度行进。

在洛克希德公司之后，美国雷声公司也为军方研制出了更加先进的外骨骼装置，并不断改进。穿戴该装置的士兵，一个人可以承担两三名士兵的工作量。

从各国不断成功的案例来看，这种外机械骨骼的普及似乎确实离我们不远了。对于机械外骨骼研究来说，最终要研究的不是外骨骼装置，而是人机和谐的问题。也就是说如何让机器判断人的运动意图，避免机器拖着人走或是人拖着机器走的运动方式，这还需要时间来解决。

目前，这个方面还有很多未能解决的问题。在美国，目前的机械外骨骼主要应用在军人身上，这种机器装置还处在比较简单的阶段。

对于人体运动意图的判断有多种方式，比如脑电、机电等。中国科学院合肥智能机械研究所研究的外骨骼装置，主要是通过机电的方式判断人体的运动意图。这是一种类似心电图测量的仪器，机电片要贴在人体的肌肉上，以获得人体运动的信息。

美国国家情报委员会发布的《2030全球趋势：多元化世界》报告中，对机械外骨骼装置的未来发展做了这样的描述：埋植技术将可以实现把外骨骼埋植在机体内，实际上成为一种替代骨骼，从而提高人体的机能，比如行动速度、负重能力等等。

大脑配置：实现意念控制

作为大脑埋植技术之一的脑机交互技术已经证明大脑可以直接控制机器。对于这种技术，人们更喜欢称之为意念控制，因为听起来更加诱人。意念控制装置涵盖的层面很广，包括智慧型义肢、机器人甚至车辆和武器。目前，这种技术更多还是致力于帮助残障人士重新获得行动能力。

英国医学杂志《柳叶刀》2012年12月17日刊发了美国匹兹堡大学研究人员的研究成果。他们在一位颈部以下瘫痪的女患者的脑运动皮层植入传感器，使其单凭意念即可操作机械手臂。这名女患者控制机械手臂将一块巧克力送入口中，其灵敏度比以往的研究更接近一个正常人的肢体。

匹兹堡大学医学中心的研究人员在她脑部左边的运动皮层上植入两个微电极装置，这部分的运动层对控制人的四肢起着关键作用。研究人员将这些电极通过电脑与机械臂实现互联，电脑将脑部发出的电波通过复杂的算法转化为数字信号来控制机械臂。经过几周的训练，她可以用自己的意念控制机械臂执行简单的任务。

研究人员称，准确地翻译大脑信号是思维控制假肢的最大挑战之一。目前，研究人员正尝试引入无线通信技术，以便去除连接瘫痪病人脑部和机械臂之间的线路，让这些辅助装置变得更轻便。

脑机接口是脑与外部设备之间建立的一条直接通信与控制的特殊通道。通常情况下，脑与外部机体的交互是借助神经肌肉通道进行的，比如大脑发出指令传导到外周神经，驱动肌肉肢体实现操作。而脑机接口则绕开了常规的神经肌肉通道，采集的大脑神经信息经过计算机解码转化为指令，来控制外部设备；同样道理，外部信息也可以经脑机接口直接传入到大脑。

美国匹兹堡大学的研究人员也希望补充一个感官回路到他们研制的智慧假肢上，将信号反馈到大脑，从而让使用者感受到所触碰物体的冷和热，或表面光滑和粗糙之间的差异，让假肢更接近真实的手臂。

脑机接口技术其实已经有成功的应用，比如大家熟知的人工耳蜗、脑起搏器等就是成熟的脑机接口技术，近年

来国外还用脑机接口技术开发了治疗癫痫的产品。

“脑机接口的信息传递有两个方向，包括从脑到机、从机到脑。当前国际实现的脑机接口系统绝大部分是单向的脑到机，也就是所谓的意念控制。”浙江大学求是高等研究院副教授陈卫东说，“还有部分是从机到脑，用于实现对动物行为的控制或诱导，即动物机器人。实现双向脑机接口是当下国际科学界的研究热点之一，不过难度相当大。”

陈卫东认为，利用脑机接口实现人类机能增进，给人们绘制了一个诱人的前景，通过科学家、工程师、企业家的共同努力，人类一定能享受到这一成果。“不敢说这是终极目标，也许是，也许不是，但最起码这将是一个重要里程碑。”

记忆配置：提高学习记忆能力

美国好莱坞对于科技发展的嗅觉总是显得比科学界还要灵敏，2011年的电影《永无止境》就探讨了能提高人类大脑能力的药物。当然，更早的出处是2001年出版的阿兰·格里恩的科幻小说《黑暗领域》。小说中描述的一种神经性药物，将男主角从一个平庸的人变成了一个智商超常的人，记忆力增强、学习速度增加、分析能力提高，一跃成为商界宠儿。

在《2030全球趋势：多元化世界》报告中，也对神经性药物的发展进行了预测：到2030年，人们就可以使用这种药物提高人的记忆力和思考速度。报告认为，神经性药物能让人更长时间地集中注意力，并且提高学习能力。

虽然聪明不聪明有很多决定因素，但是多数人都把记忆力放在首位，如果记忆力提高了，学习效率也就随之提高。因此，很多科学家也在为提高人类的记忆力、增强一些大脑功能而努力。

2000年，神经生物学家埃里克·坎德尔由于在研究记忆形成的分子机制上取得的成就，获得了诺贝尔生理学或医学奖。很多人认为，他的这些成果是发明记忆加强药物的关键。12年之后，德国研究人员发现多巴胺有助提高记忆，这可能有助于有关药物的研发。

中科院心理所研究员罗非说，药物本身是用来纠正问题的，通常当问题纠正了，就不应该再继续使用，使用太多就可能出现副作用。在电影中，也描述了神经性药物的巨大副作用：使用者必须按时按量服用，否则就会出现头晕目眩、呕吐、视力衰退、神志不清，甚至可能因服药而死亡。罗非指出，美国科学协会网站也曾讨论这种药物的合理性。“我们不排除它出现的可能性，但是通过药物提升获得的能力，与经过训练产生的能力相比是不够稳定的，需要不断地训练去稳固效果。如果完全通过药物，这种能力还可能退缩。”

视听增进装置：获得“千里眼”“顺风耳”

视觉增进装置，主要是指能够修补视力的植入物。国外一些企业都在研究的植入物，主要是一种晶片，可以植入视网膜。晶片可以接收视觉影像，并转化为电子信号刺激视神经，将图片信息传入大脑。

这种类型的手术已经在一些地方有成功案例。德国在2009年就进行了一例成功的手术，2012年7月英国也通过这种技术帮助一名失明患者重见光明。在2012年5月，香港大学李嘉诚医学院眼科研究所进行了亚洲首例人工视网膜植入手术，接受手术的是一位因遗传性病变导致失明的华裔病人。术后，这位病人的视觉功能获得了改善，可以感受光影并可阅读投影屏幕上的字母。

当然，如果将视网膜植入技术列为人体机能增进装置，那么它就不会仅仅局限于帮助失去视力的人重新看到世界。今后，通过视网膜植入技术，人类不仅仅能恢复视力，甚至可能获得夜视能力。如果这种技术普遍应用于军队，那么士兵在夜晚执行任务时，就不必再佩戴笨重的夜视镜了。

除了视力的增进，听觉也是人体机能增进的目标之一。目前，电子人工耳蜗的植入已经在临床上让很多有听力问题的患者获益。这种电子植入设备，由体外语言处理器将声音转换为一定编码形式的电信号，通过植入体内的电极系统直接刺激听觉神经，来恢复或重建聋人的听觉功能。

对于那些对科学极度狂热的人来说，通过这些装置，让人类变成“千里眼”和“顺风耳”似乎很诱人。而在现实中，我们是否真的想拥有这些超能力，就是个人的理性选择了。很多生物伦理学家认为，非治疗目的人体机能增进技术必须受到限制。

这些为人体系统2.0时代准备的系统配置，恐怕在15年～20年后依然成本很高，因此，能够选择它们的还只限于那些能够支付起高额费用的人。在这样的形势下，可能导致社会分出两个阶层。一个是使用了人体机能增进装置的人群，而另一个则是没有选择机能增进的人群。因此，这也要求有更多相应的规则维持社会秩序的正常。

就像我们使用电脑时希望它的功能更强大，从而不断地升级系统一样，人类一直盼望自己能够更快、更高、更强。也许以上这些人体系统的新配置能够在我们的生活中普及，但是也一定需要长期的科学验证，以确保它们的可靠性和安全性。（张小宁插图）