脑机互联简史

纵观历史，我们已经经历了好几波海量连接的浪潮，而每一次这种浪潮的到来都永久地改变了人类的文明。最开始的时候是口语，紧接着到来的是书面语言、活字印刷术、远程通信、电视以及互联网。

当下，正处在第七波海量连接浪潮的前端。

当这一波浪潮真的到来时，可以让我们更简单地获取各种信息，并且在我们的日常生活中更充分地利用这些信息。在我们的大脑中植入芯片并且进入一个增强的现实中或许看起来很奇怪，甚至会让人感到害怕，但是自从我们的史前祖先首次学会使用石锤、木矛以及其他工具，我们就在不断强化我们的身体。

制造能够扩展我们能力的机器，正是我们用于构建先进文明的方式，而且我们绝不会放弃把我们的头脑与人类历史上最强大的工具——互联网连接在一起的机会。

首次连接

事实上，今天的虚拟现实和增强现实的头戴设备，以及原始的读取大脑信息的设备，只不过刚刚开始触及各种可能性。

在接下来的数十年时间里，当回头看这些设备时，我们的感觉将非常类似于今天看待早期的打孔计算机。随着海量连接摆脱了物理界面的限制，并转向更直接的大脑互动，关于互联网的整个概念也将会发生改变，未来将不再从外部来操控各种应用程序，实际上我们将居住在这些程序中。

能够分析我们的脑电波并记录思想的机器，正在世界各地的实验室和企业里被开发出来。这些机器背后的技术叫作脑机接口，它已经有很长的历史了。1924年，德国神经科学家汉斯.伯格（Hans Berger）发明了第一台脑电图仪（EEG），这台机器和我们今天广泛使用的机器并没有很大的区别。

伯格对脑电波的迷恋源于他年轻时的一次经历。

起初，他在大学里学的是数学，理想是成为一名天文学家。然而，仅仅过了一个学期，他就辍学并加入了德国骑兵。有一天他骑马外出，但随后就发生了事故。幸运的是，他伤得并不重，但由于某些未知的原因，他远在千里之外的妹妹感觉到他发生了某种可怕的事情，所以让他的父亲给他发了一份电报。

伯格后来这样写道，他相信：“这是一起自发的心灵感应案例，这样的案例通常发生在有人遭遇致命的危险时。当时我以为自己死定了，所以我把当时的想法传递了出去，而与此同时，由于我和我的妹妹特别亲近，所以她就扮演了一个信息接收者的角色。”

从此以后，伯格开始沉迷于想弄清楚他的大脑是如何把信号传递给他的妹妹的。他回到了大学，决定潜心学医，期望能够发现这种“精神能量”的生理学基础。这促使他最终开发出了第一台能够探测脑电波的设备——脑电图仪。

一台脑电图仪实际上是一组可以被放置在人头顶的传感器，而这些传感器主要是用来测量大脑中的电活动变化的。需要澄清的是，脑电图仪并不能读取你的想法，但是它能够读取你的大脑发出的电信号。

利用一台电脑，它还可以对这些电信号的模式进行匹配。如果电脑知道某些特定的电信号模式与大脑中的某些状态、某个词汇或者某种行为有关，那么它就可以破解相关的信息，并理解与你的思维过程有关的某些事情。

今天，有很多创业公司正在使用脑电图仪来捕捉大脑产生的数字信号，然后再把这些数字信号传送给计算机，以进行存储和数据处理。分析这些信号所形成的脑电波模式，可以告诉我们一些大脑内部正在发生的事情。

脑电图仪的优点是无创，这意味着你根本沒有必要把电子设备插入大脑，而且相对来讲脑电图仪会更加便宜。在实验室里，脑电图仪确实可以很好地工作。但请记住，我们如今还处在脑机接口发展的早期阶段，情况肯定还会不断得到改善。实际上，某些重大的改变正在发生，其形式很可能是一种更加复杂的人工智能系统，该系统不但能过滤掉信号中的噪声，而且能够更好地解码复杂的脑电波。

在脑电图仪研究领域的最前沿，作为顶尖的神经科学家和加拿大多伦多大学的教授，阿德里恩.内斯特（Adrian Nestor）已经完成了一些具有深远影响的实验。

在实验中，他在让实验对象观看计算机屏幕图像的同时，通过脑电图仪头盔捕捉到了实验对象的大脑数字信号。而现在在机器学习算法的帮助下，他已经能够只利用来自大脑的数字信号就对屏幕上的图像进行数字化的重构。

换句话说，他已经成功地从某个人的大脑中提取出一幅图像，然后再把图像传输给计算机。

这项技术有很多潜在的应用。未来，你或许可以存储你的视觉记忆，然后再把这些记忆当作图像上传到云端。或者，如果你愿意的话，你还可以在晚上睡觉的时候戴上脑电图仪头盔，这样你甚至可以直接捕获你梦境中的画面。

另一种可能性是，这项技术将让那些无法用语言表达的人，比如中风患者，利用头脑中想象出来的图像而不是词汇来进行表达。

虽然目前在世界各地的实验室里都已经有了相当可喜的成果，但眼下的这一代设备依然有着很大的局限性。如果我们真的想要直接跨入海量连接的未来，并且将我们的大脑与互联网连接起来，那么当下没有什么比在大脑中直接植入芯片更好的做法了。

你介意让别人撬开你的头骨，然后在里面植入某种传感器吗？无论你喜欢与否，这种技术正在向我们迎面扑来。

埋进头骨

利用脑机接口，科学家才刚刚开始了解隐藏在我们头骨下的秘密。

米格尔·尼科莱利斯（Miguel Nicolelis）是一个身材矮胖的很有说服力的巴西人，当他说话时，他非常喜欢挥动自己的手臂，而他也正是在脑机接口领域处于领先地位的研究人员之一。

作为一名神经生物学教授，在过去的 30 年里，他一直在设计一系列的实验，而正是这些实验把脑机接口的可能性推向了极限。

从圣保罗大学获得博士学位以后，他去拜见了自己的导师、巴西神经科学之父恺撒·蒂莫—亚里亚（Caesar Timo-Iaria），他对自己的导师说，他已经厌倦了每次只能处理一个神经元的实验方式。按照这样的速度，他需要花费 10 亿年的时间才能完成他的研究。他想一次记录下数百个神经元的活动，同时倾听由大脑奏响的交响乐。蒂莫—亚里亚告诉他，他最好还是去买一张飞往美国的机票，然后再去寻找一个足够疯狂的人来资助他的研究。

尼科莱利斯接受了这个提议，并最终来到了杜克大学，在那里，他开始突破他的研究领域的边界。

2003 年，他的团队决定在一只名叫奥萝拉的枭猴身上做实验，他们打开了它的头颅，然后在里面植入了有 96 个电极的阵列。这些电极把它的大脑与一个机械手臂连接在了一起，而这个手臂可以控制电子游戏的操纵杆。仅凭它的思想，这只枭猴成功地弄清楚了如何在屏幕上移动光标。因为每一次当它成功地将光标移动到目标上时，就可以获得橙汁奖励。

在接下来的实验中，他们增加了植入这只猴子大脑中的电极数量，然后再把这些电极与控制一个轮椅移动的电脑连接了起来。这只猴子很快就学会了如何用自己的思想控制这个轮椅，并且非常熟练地控制着轮椅朝着一盘看上去非常饱满诱人的葡萄行驶了过去。

“这些实验表明，我们实际上已经在大脑间建立了复杂的、直接的通信连接。”尼科莱利斯这样说道。

从本质上来讲，尼科莱利斯已经成功地通过互联网把思想从一个活生生的大脑转移到了另一个活生生的大脑中。如果你明白了这一点，你就会理解这是一项令人震惊的成就，它意味着我们有能力在大腦间直接传递信息。我们所要做的就是在大脑中植入电极，然后再把我们自己连接到互联网上。

今天，老鼠和猴子已经不是仅有的在大脑中植入芯片的动物，人类也有了自己的志愿者。

大脑之门（BrainGate）是一家由斯坦福大学和布朗大学合作建立的研究公司，这家公司的研究人员已经将阿司匹林药片大小的芯片植入了四肢瘫痪的病人的大脑中，这使他们可以用自己的思想来控制机械手臂。

“其中的一位参与者告诉我们，在这次实验开始的时候，她真正想做的一件事是再次演奏音乐，”斯坦福大学的生物工程师保罗·奴优究基安（Paul Nuyujukian）这样说道，“所以，当我后来看到她在一个数字键盘上进行演奏时，那种感觉实在太棒了。”那些四肢瘫痪的病人，现在还能够通过他们的思想在平板电脑上与应用程序进行互动。

“平板电脑已经成了我的第二天性，这太直观了，”其中的一位参与者这样说道，“感觉上，这比我记忆中使用鼠标更加自然。”

埃隆·马斯克相信这就是未来。

他的创业公司 Neuralink（神经链接）已经融资了数亿美元，用于对上述这些大学的研究成果展开商业化的运作。Neuralink 希望能够改善那些患有神经系统疾病的人的生活，比如患有阿尔茨海默病和帕金森病的人，以及那些遭受了脑损伤和脊髓损伤的人。

然而，它的最终目标是创造出一个可以和人工智能连接的第三层次的大脑。

“在有了高带宽的大脑接口后，我认为我们就可以选择是否与人工智能进行融合了。”马斯克这样说道。

为了做到这一点，Neuralink 希望植入大脑芯片的过程可以像准分子激光手术那样简单且毫无痛苦。他们设想了一种只需要局部麻醉的门诊手术，手术时激光会先在你的头骨上钻一个很小的洞，然后芯片就可以通过这个洞送进去了。

虽然我们已经取得了上述这些进步，但在短期内我并不建议你在自己的大脑中安装一块芯片，毕竟在这个领域我们还有很长的路要走。另外，电极常常会在生物体内溶解和腐蚀，而且目前还没有人知道这些设备的寿命或者与这些设备长期共存可能产生的影响。

虚拟迭代

当我们思考下一阶段的海量连接的时候，脑机接口只不过是这一未来系统中的一个环节，这个未来的系统还将包括虚拟现实和增强现实。人们最终将使用脑机接口在一个完全虚拟的环境中与他人进行互动。

虚拟现实已经经历了很多次转变，这可以追溯到维多利亚时代。

1838 年，英国发明家和物理学家查尔斯·惠特斯通（Charles Wheatstone）发明了第一件虚拟现实设备。这件设备在当时被称为立体镜，它通过两面镜子来映射某一件物体的图像，从而创造出了3D立体的错觉。

它的概念和那些简单的塑料玩具是完全一样的，你可以把那些玩具放在你眼睛的前方，然后你就可以看到3D效果了。这件设备的设计思路在当时的确可以说是非常聪明的，但是在虚拟现实真正到来之前，它还需要另外150年的时间和许许多多失败的实验。

接下来的里程碑出现在了1956年，一位名叫莫顿·海利希（Morton Heilig）的好莱坞电影摄影师发明了传感影院（Sensorama），这是一种非常类似于20世纪80 年代随处可见的街机游戏的设备，同时它也是一个极具雄心的商业项目。

海利希想要创造的是一种能够把人带入电影中的沉浸式体验，而当时传感影院能够向人们提供的正是在布鲁克林大街上骑摩托车的体验。这款设备的使用者在沉浸于城市3D立体景色的同时还能够感受到摩托车座位的震动，以及模拟的风刮在脸上的感觉，甚至还有各种气味从身旁飘过。但不幸的是，传感影院因成本太过高昂而根本无法赢利。

20世纪80年代中期，杰伦·拉尼尔（Jaron Lanier）率先开始销售创新的虚拟现实软件、虚拟现实眼镜以及手套。但不幸的是，拉尼尔的产品对于他所处的时代依然超前了几十年，所以他的公司最后破产了。

帕尔默·勒基（Palmer Luckey）是虚拟现实创业公司 Oculus 的创始人，他接续了拉尼尔当初留下的足迹。2012 年，勒基在众筹平台 Kickstarter 上发起了一场有关虚拟现实头盔的众筹活动，在这次活动中，他筹集到了数百万美元，虽然他的产品离真正上市还有很长的路要走，但勒基已经很幸运地把他的创业公司以数十亿美元的价格卖给了脸书公司，而这更进一步证明了，掌握时机就是一切。

另一种不同的但更加便携的虚拟现实设备是所谓的触觉手套。

这一类设备可以为你的手提供触觉反馈，可以让用户感觉到虚拟物体的形状、纹理以及动态。另外，还有一些设备不需要你戴任何手套，却仍然能够追踪你的手部动作。这些设备通常会使用红外线照相机和LED（发光二极管）灯，把你的手部动作转换成在虚拟世界中的动作。如果你真的想要获得一种全身心的体验，你还可以选择触觉套装。

这些套装看上去就和 2018 年上映的好莱坞电影《头号玩家》（Ready Player One） 中的设备完全一样，其中有些套装甚至可以进行动作捕获，还附带能够记录用户生命体征以及情绪压力水平的传感器。为了更深地沉浸其中，你还可以选择戴上一个多感官的面罩，这个面罩可以模拟上百种不同的气味，从火药和燃烧的橡胶的气味到新鲜出炉的面包的气味。

所有这些装备都存在一个问题，而这也是它们目前仍然处在一个超级边缘的市场中的原因，那就是这些装备都非常昂贵且笨重。单单高端的触觉手套就可能让你花费数千美元，另外，穿戴这些装备也会让人感到非常痛苦，想象一下，你需要相当大的工作量才能把所有这些装备都穿戴起来。最后，还有所谓的兼容性问题，并不是所有的虚拟现实游戏和 App 都能够在这些设备上运行。所以，你可能会发现最喜欢的游戏并没有为你准备好相应的礼包。

目前来讲，手机还很难被取代。如果你想玩游戏、下单订一份午餐，或者查看你的短消息，你只需要轻轻一点就能做到。虚拟现实却需要你戴上笨重的面罩，花时间在一个让人感到头痛的用户界面上不断翻找，然后你才能够真正开始享受它所带来的好处。

不过，我们都知道，如果虚拟现实能够真正兑现其最初的宏大承诺，那么所有这些障碍实际上都是无关紧要的：只要人能够真正“走入”一部电影，虚拟现实就将是无法抗拒的。

事实上，很可能有一天，人们将不再区分什么是真实的，什么是虚拟的，甚至连“虚拟现实”一词也很有可能会逐渐消失。也只有在那个时候，我们才会知道虚拟现实是否已经真的成为另一种现实。

“增强”蔓延

在虚拟现实中，用户进入的是一个完全由计算机模拟的世界，与虚拟现实不同的是，增强现实本质上仍然是一种与真实世界互动的体验，但是在增强现实中，用户周围的物理环境无论在视觉上还是在听觉上，甚至在数字上都得到了强化。

就像虚拟现实一样，增强现实也曾经有过一段很失败的开始，其中最广为人知的就是谷歌眼镜。围绕着这款能够将数字信息叠加在真实世界上的小小设备，曾经出现过大量的炒作，但是这款设备给我们带来的体验留下了很多值得期待的地方。小巧的屏幕、笨拙的界面，以及有限的实用性，使得这款设备更像是某种噱头而不是某种突破。

但是，手机游戏《口袋妖怪》（Pokémon Go）获得了巨大的成功。仅仅在推出后的第一年，这款游戏的下载量就已经超过了 5 亿次，它展现了增强现实拥有的未来前景。这款游戏玩起来很简单，你只需要举起手机，就可以在屏幕上看到有一只动画怪物出现在手机正在拍摄的东西上方。这款游戏需要达成的目标是捕捉这些妖怪，并且训练它们，让它们与其他玩家的妖怪战斗。

但是，《口袋妖怪》这款游戏是真正意义上的增强现实吗？大多数专家认为这只是一种假的增强现实，另外，举起你的手机并不是一种沉浸式的体验。它更像是一种在完整的增强现实体验和手机 App 体验之间的某种过渡性的产品。

虽然技术上的障碍依然存在，但是增强现实正在以令人惊讶的速度不断取得进展。据估计，现在有大约 1 亿人正在使用融入了增强现实的购物技术，到 2025 年，在零售业中使用虚拟现实和增强现实技术的全球市场预计将达到 16 亿美元。

汽车制造商目前正在利用抬头显示器在汽车导航中引入增强现实，由于导航的图像会被投射到汽车的前挡风玻璃上，所以我们将不再需要低头看车内的屏幕就能获得导航信息。我们不仅能够在视野中看到叠加在上面的导航信息，还能看到各种危险警报、交通警示以及仪表盘信息，比如车速、油量以及天气状况。

从近期来看，增强现实最大的增长领域将是工业应用。扩展现实产业内幕（XR Industry Insight）曾经组织过一次调查，调查结果表明，有 65% 的增强现实企业目前正专注于工业应用。

弗雷斯特（Forrester）市场咨询公司估计，到2025年，会有1400万名美国工人在他们的工作中经常使用智能眼镜。这将包括在工厂和仓库中工作的工人、设计师、牙医等各种人群。美国前沿科技研究机构 ABI Research 估计，到 2022 年，这个市场的规模将达到60亿美元。

有了上面这些进展后，要想让一款增强现实设备像我们的手机一样被广泛使用，还需要做些什么呢？

首先，我们需要开发出一种不会成为推广增强现实设备障碍的硬件，这款设备必须是某种人们戴在自己的脸上再长时间也没关系的东西。眼镜有这样的潜力，但是我们中的大多数人都不太愿意佩戴一副眼镜。

另一种选择是隐形眼镜，包括Mojo Vision公司、谷歌公司以及三星公司在内的多家公司，正致力于开发一款轻薄舒适的可以贴在你眼睛上的增强现实微型镜片，但这并不是一件容易的事。

一个比硬件更大的挑战是用户体验的设计。

要想让增强现实设备在消費者中流行起来，它必须十分简单，而且在使用时还应该非常直观。我们需要找到一种方式，让人们毫不费力地找到叠加在真实世界上的虚拟内容并与之进行互动。只有当我们克服了实用性问题的时候，大多数人才会真正去拥抱增强现实设备。

一旦我们真的做到了这一点，增强现实就会从根本上改变我们的生活和工作方式，这或许相当于把整个世界转变为一个极其强大的网页浏览器。各种物体将突然间拥有全新的维度和功能。

比如你拿起一瓶处方药，此时所有关于这瓶处方药的信息将会以高清视频、信息图表以及 3D 模型的形式呈现在你的眼前。增强现实系统将会识别这种药物，警告你这种药物的所有副作用或者与其他药物的相互作用，然后指导你服用多少剂量。

多重世界

想象一下，有一个叠加了很多层不同信息的超级连接的世界，通过这些连接，你可以获得所有可能需要的信息，而且根本不需要掏出手机或者笔记本电脑，因为它们就在那里等待着你去访问。

想要在外出旅行的时候坐在你的自动驾驶汽车里上网购物吗？你只需要进入一家虚拟商店，然后就可以开始浏览了。想要在夏威夷预订一家酒店吗？你也只需要摆动一下手，就可以在一个 3D 的虚拟度假村里四处走动了。想要在展览会上向你的客户展示销售资料吗？你可以随时弹出你的产品的虚拟图像来进行演示。

一旦这一切成为可能，我们原来所认识的海量连接也将彻底发生改变。

我们不会再每天花数小时的时间紧盯着手机，而会抬起头来环顾周围的世界，而与此同时，展现在我们面前的将是一层又一层似乎无穷无尽的信息，以及那些早已经和我们的日常生活交融在一起的互动式数字内容。

随着海量连接不断演化，我们最终可能会生活在一个多重模式并存的世界里，在这样的世界里，我们可以无缝地在物理世界与增强现实和虚拟现实之间自由切换。

对大脑信号进行操控，将使得虚拟物体不但看上去是真实的，而且在感觉上也是真实的，因为它们同样可以激活我们的五官。另外，采用同样的方式，脑机接口也可以实现逼真的虚拟现实体验，从而最终将虚拟现实和物理世界融合在一起，形成一个混合的现实。

在一种完整的多重模式的生存方式下，数字物体和物理物体之间的分界线将会完全消失。

让真正的、多重模式的海量连接成为可能的实际上正是设备性能的指数级增长。要不了多久，一种先进的脑机接口和增强现实系统将会变得比今天的一副蓝牙耳机还不起眼，在功能上却比我们现在已经拥有的任何设备都更加强大。

一旦我们的大脑被连接在一起，并且所有的感官都得到了强化，人类就将进入一种新的生存方式和发展阶段，在这个阶段，物理的实体和虚拟的对象将被融合为一个单一的现实。

我们将不再被束缚在自己的身体内，这可以说是人类历史上第一次，我们可以知道，触动和窥探另一个人的意识以及用一种我们从来没有体验过的方式来分享生活会是一种什么样的感受。横亘在我们与其他人之间的在精神、身体以及数字状态上的鸿沟将会消失。正是在这一点上，海量连接将会实现人类数千年以来的梦想，我们将真正超越自身。

当这一切真的发生时，它的吸引力将是人们无法抵挡的，但是从生存状态的层面来讲，它又是令人感到恐惧的。有些人或许会不愿意再回到现实生活中，我们都曾经听说过有些人因不想停下手中的电子游戏而不幸离世。

一个模拟的宇宙很可能会令人上瘾，很多人会选择依赖生命维持设备，这样他们就不用离开那个虚拟的世界了。

等到我们真的能做到这一点时，人类会发生什么呢？

我们会让机器在没有我们的情况下继续运转下去吗？或者我们会通过编程让机器人利用先进的体外受精技术和人工子宫来继续生产更多的人类吗？

没有人知道这一切是否会在 20 年或者 200 年后到来，但我們知道这一切肯定会到来，所以还请耐心地准备好，在前方，我们将体验到的很可能是一趟更加狂野的旅程。

本文选编自《原动力：改变未来世界的5大核心力量》，史蒂文·霍夫曼著，周海云译，中信出版集团授权刊载，2021年10月出版。