现实版《黑客帝国》还有多远

袁越

特别爱出风头的特斯拉电动汽车公司创始人埃隆·马斯克（Elon Musk）最近又爆出了个大新闻，他投资的脑机接口公司Neuralink向公众展示了他们的最新研究成果：一个脑袋后面连着根电线的小鼠。这只小鼠的一些简单想法（比如接下来要往哪个方向走），通过这根电线传递给了一台电脑，人类可以通过这台电脑实时监控小鼠的心理活动。

不用说，这个新闻立刻引发了一片赞美之声，大家纷纷预言《黑客帝国》即将变为现实。不过，熟悉这个领域的人都知道，我们距离那部电影里描述的情景还差着好几个数量级呢。

脑机接口技术的理论基础说起来并不复杂，只要我们相信所有的思维活动本质上都是电信号就行了。既然是电信号，那么科学家们只要把每一个脑神经元的电信号记录下来，再和真人的想法作对比，就可以总结出规律，从而预先猜出大脑在想什么。反之同理，只要我们掌握了电信号和思维之间的对应关系，就可以利用植入电极向指定的脑神经元发射电信号，以此来控制大脑的思维过程。

问题在于，人脑中的神经元数量高达千亿之多，目前最好的脑机接口也只能接收到几百个电信号而已。马斯克的这项新技术可以同时接收数千个电信号，相当于把原技术提高了一个数量级，但比起人脑神经元数量来仍然是小巫见大巫，完全不成比例。要想通过这几千个神经元电信号猜出人脑在想什么，几乎是不可能的。

从目前的情况看，要想在短时间内提高脑机接口的信号接收和处理能力，难度太大了，于是科学家们想到了人工智能。电脑围棋程序阿法狗（AlphaGo）的成功让大家看到了机器学习的威力。如果把这项技术用到脑神经领域，训练电脑从这几千个神经信号中寻找规律，是有可能和大脑进行一些简单互动的。比如，大脑运动神经元部分的复杂性没那么高，只要训练人工智能掌握一些基本动作的神经指令，比如抬胳膊迈腿等，就能帮助残疾人用意念来控制四肢完成这些动作，大大提高他们的生活质量，可谓功德无量。

目前的技术水平距离这个目标已经相当接近了，我们很有可能在有生之年看到实现的那一天。在此之前，这项技术还有可能在其他领域为人类服务，比如治疗帕金森氏症等神经系统疾病。

众所周知，神经系统的毛病是最难治的。一来人体有血脑屏障，很多药物进不去大脑;二来大脑太过复杂，研究起来困难重重，所以目前绝大多数神经系统疾病都没法根治，只能想办法减轻症状。

于是有人想到，既然大脑的生理功能是通过电信号的生成和传输来实现的，那么有没有可能通过干涉脑部电信号的方式来治病呢？事实上，早在1960年代就有人这么想过，而且已经开始尝试了。比如，当时有几名科学家发现帕金森氏症的部分症状可以通过向病人腦干深处发射高频电脉冲来缓解，而此前医生们都是通过切除部分脑组织来治疗这种疾病的。相比之下，电刺激疗法显然要经济得多，但其工作原理至今未明。

读到这里也许有人会问，既然原理尚未明确，怎么敢上临床呢？但真实世界里的神经科医生们可不是这么想的。在他们眼里，只要能帮助到病人，而且没有带来额外的副作用，那么任何一种治疗手段都可以去尝试，不存在伦理问题。

到20世纪80年代时，植入式长效电脉冲发射器已经开始普及了。医生们在病人体内植入一个如火柴盒般大小的发射器，电脉冲信号通过一根埋入皮下的电线引入大脑。迄今为止已经有超过10万名病人接受过这种疗法，实践证明该疗法虽然不能彻底根治帕金森氏症，却能有效缓解症状，减少肌肉的不自主抖动。熟悉这种病的人都知道，如果能控制这种不自主的抖动，将会极大地提高病人的生活质量。

除需要定期换电池之外，这项技术唯一不方便的地方在于电脉冲的频率和强度都要根据病人的具体情况由医生事先调好，很难随时更改。如果病情出现变化，病人只能再跑一次医院。

首战告捷之后，医生们还在其他类型的神经性疾病患者当中尝试了电脉冲疗法，发现虽然有一定的疗效，但远不如帕金森氏症那么显著。一来帕金森氏症的机理已经研究得比较清楚了，医生们容易做出判断。二来像抑郁症和自闭症等比较“高级”的神经性疾病缺乏动物模型，只能在人身上做实验，不但限制太多，而且其复杂性也远超帕金森氏症，医生们迫切需要从病人的大脑中得到即时反馈，以此来提高治疗效果。

换句话说，医生们需要一个脑机接口，以便随时读取脑神经发出的电脉冲信号。

为了满足医生们的需要，美国一家公司于2013年开发出了一款全新的植入式电脉冲发射器，可以在发射电脉冲的同时记录下受试者大脑发出的神经电脉冲，从此医生们就可以从病人那里得到即时反馈，以此来调整电脉冲的频率和强度，以期达到最佳治疗效果。

“这就相当于在病人的脑壳上开了一个天窗，医生们可以随时观察病人大脑的反应。”一位医生这样解释。

这个新装置虽然已经很好了，但仍然属于被动式的治疗设备，必须要由医生对其进行远程操控才能达到最佳工作状态。接下来一个很自然的想法就是把人工智能技术整合进来，开发出全自动的植入式电脉冲发射器，能够根据病人情况自行做出判断，最大限度地实现个性化治疗的目标。

美国国防部下属的高级研究计划署（DARPA）于2013年宣布出资7000万美元，希望能在未来的5年内将该技术用于人体试验。2017年11月召开的美国神经科学年会上，来自美国的两个研究小组宣布这项计划已经进入到人体试验阶段，有望在不远的将来研制成功一种全自动的精神疾病治疗仪。

根据《自然》（Nature）杂志官网的报道，正在试验的这种芯片同时具备向深部脑组织发射高频电脉冲和从相应的脑组织接受神经脉冲信号的能力。芯片中预装的人工智能处理器能够根据接收到的神经信号判断出病人的精神状态，然后指挥芯片发射出相应的电脉冲，以期达到治疗的目的。比如，抑郁症患者在情绪低落时，脑组织会放出特定的神经信号，一旦芯片检测到这种信号，便能立即向脑组织发射相应的治疗性电脉冲，让病人振作起来。