前言 脑机接口，让我们得以解开人之为人的最终奥义

在自然界的所有秘密中，最大的两个奥秘莫过于浩瀚的宇宙和人类的大脑。

随着科技的跨越式发展，人类已经能看见数十亿光年以外的星系。生物学家破译了生命的密码子——基因，物理学家已经抵达了量子领域，距离揭示自然的终极定律仅一步之遥……在霍金这样的天才科学家已经开始为人类探索地外文明的命运担忧不已时，大脑的奥秘至今仍困扰着人类自身。对绝大多数科学家来说，他们肩颈上的这颗重量不到1.4千克、从生下来就被禁锢在颅骨中的“一团糨糊”，才是最神秘与未知的存在。

当你凝望夜空时，你是否曾望向繁星背后的虚空：“宇宙的边界在哪里？时空的本质究竟是什么？幽暗的深空中此刻是否也有一双眼睛正在凝视着你？”

当你凝视镜中的自己时，你是否曾望向双眼背后的大脑：“我”到底是谁？寄居在这副皮囊之中的灵魂是否真的存在？当肉体衰亡，“我的灵魂”是将随之消散还是化为飘荡于宇宙之中的一股电波？

许多科学家尤其热爱将宇宙与大脑进行类比：银河系中有1000亿颗恒星，大致与人类大脑中的神经元的数量相同。宇宙和大脑构成了人类面临的最大的科学挑战，但它们也有一种奇特的关系。它们其实是对立的：当我们谈论宇宙时，那是关于外层空间的广阔性：壮丽的螺旋形银河、朦朦胧胧的星云、顽皮的彗星、神秘的黑洞和走向毁灭的超新星……宇宙的边界，代表着人类能够抵达的最远的地方。而当我们谈论大脑时，那是关于自我的基本结构，在那里我们将发现我们最私密且宝贵的情感、意愿、梦想、记忆、爱、恨、欲望和痛苦……大脑的深处，深藏着人之所以为人的最终奥义。

在“脑机之父”米格尔·尼科莱利斯的讲述中，宇宙与大脑拥有共同的历史和故事。在他的著作《脑机穿越》（Beyond Boundaries）⁽¹⁾中，这位巴西籍教授深情且富有诗意地描述了人类心智从无到有的史诗：

行星形成了，大部分都光秃秃的，没有生命迹象。然而，几十亿年前，至少一个有趣的实验导致了生物化学及遗传机制的出现，使生命得以维持与繁衍。之后，生命开始变得繁盛，努力拼搏，永远充满希望与志向，并通过许多完全不可预知的路径开始进化。

接下来，我看到了第一对原始人类伴侣肩并肩行走的图像，那是数百万年前的一个夜晚，在非洲中部——今天埃塞俄比亚境内的阿法尔沙漠。我看到人类的祖先第一次仰望无边无际的天空，眼中充满了敬畏与恐惧，那时他们的大脑中电波涌动，搜寻着我们今天还在苦苦思索的问题的答案。

我意识到，这些胆怯而好奇地看着天空的原始人类开始了漫长而宏伟的接力赛。从那以后，世世代代的人类都在寻找有关存在、意识以及周围一切的意义的根本解释。

从宇宙大爆炸到人类大脑的形成，150亿年间，人类大脑成为宇宙中最平常却最伟大的奇迹。

事实上，在漫长的历史长河中，我们并没有理解人类的大脑是什么，更遑论它是如何工作的。古埃及人在艺术和科学上取得了辉煌的成就，但他们认为大脑是一个无用的器官，于是在给法老的尸身做防腐处理时把大脑扔掉了。亚里士多德认为，灵魂居住在心脏里，而不是在大脑里。他认为大脑的唯一作用是冷却心血管系统。

这个“黑暗时代”持续了几千年是有其原因的。人类的大脑大约只有1.4千克，并且有75%～80%是水，其余的主要成分是脂肪和蛋白质。谁又能想到，这三种平平无奇的物质，凝聚起来竟然带来了思考、记忆、视觉、爱恨、审美等种种最奇妙、最复杂、最难以解释的人类的情感、意识与思想呢？

大脑的一大悖论是：你对世界所知的一切，都来自一个从未亲眼见过这个世界的器官。大脑存在于寂静与黑暗之中，它没有疼痛感受器。如果你看过《汉尼拔》，你必然会对其中一幕永生难忘：当食人魔汉尼拔用餐刀将你的大脑像片羊肉似的一片一片片下来放进你的餐盘中时，你是完全感觉不到疼痛的。对你的大脑来说，世界只是一股股电脉冲。在电波组成的浩瀚汪洋中，大脑为你创造了一个活色生香、可爱又引人入胜的世界。从这个意义上来说，你的大脑就是你，其他一切都只是管道和支撑。

大脑作为一项纯粹的奇迹，人类对其认知却远远落后于对宇宙间其他东西的认知，因为我们无法直接“看到”自己的大脑。在漫长的岁月里，科学家只能或者通过对去世的中风患者的尸检来揭示大脑的哪一部分出了故障，或者利用电极探针探测患者大脑，将得到的信息慢慢地、耐心地拼凑起来，以确定大脑的哪一部分影响哪种行为。

但是，这些神经科学研究的基本方法并不能系统地分析大脑。你不能要求一个中风患者的大脑损伤刚好就在你想研究的特定区域。大脑是一个活的、动态的复杂系统，尸体解剖又怎么能发现大脑的神奇之处呢？死去的大脑已经停机，而大脑的奥秘正潜藏于它的活动之中。大脑的各个部分相互作用，时刻为我们描绘着这个世界，使我们产生爱意、仇恨、嫉妒和好奇心。只有当意识涌现，人类的生命才具有了真正的价值。

400多年前，望远镜的发明几乎在一夜之间促成了人类天文学的飞跃。这是自古以来最具革命性的仪器之一。突然，过去的神话传说如同晨间的露水一般蒸发不见了。你能亲眼看见月亮上并没有嫦娥、玉兔与桂花树，光秃秃的，并且分布着大大小小的环形火山；太阳表面有黑色的斑点；木星有卫星；金星有相；土星有环。在望远镜发明后的20年间，人类所学到的东西比过去2000年历史中学到的总和还要多。

像望远镜的发明一样，在即将进入21世纪的时候，磁共振成像、脑电图和各种先进的脑部扫描仪器极大地改变了人们对大脑的研究方式。一时间，这些仪器让我们得以看到心智与意识在活的、思考着的大脑中的涌动。同样，我们在过去的20年中对大脑的了解比之前人类历史中对大脑了解的总和还要多。并且，一度被认为是触不可及的意识，终于呈现在了舞台的中心。

现在，科学家通过磁共振成像扫描便可以捕捉在我们大脑中流动的思想，也可以在完全瘫痪的患者的大脑中植入芯片，并把它连接到计算机上。患者可以上网、阅读和发信息、玩视频游戏、操控自己的轮椅、使用家用电器、操纵机械臂。事实上，这样的患者可以通过脑机接口做任何一个身体状况正常的人能做的事。

尼科莱利斯教授的研究甚至更进了一步。早在21世纪初，他就带领美国杜克大学的研究团队通过将人类大脑直接连接到“外骨骼”的方式，让瘫痪多年的患者站了起来，能够“活动活动”他们的四肢。借助这种此前只在科幻电影中出现过的“机械战甲”，一位瘫痪多年的患者在2014年巴西世界杯上开出了第一球。科学家相信，总有一天，四肢瘫痪者可以过上正常人的生活，精神病患者也将重新感受到愉悦与幸福。这种“外骨骼”也会赋予我们超级力量，总有一天，电影《阿凡达》中的情景将再现，我们可以足不出户，用意念操控着替身去探索地球之外的文明，无论这个替身是克隆生物体还是意念机器人。

下载知识、移植记忆、意念互通与大脑联结将不再只是存在于科幻电影中的想象，它们终将成为现实。那时，我们就能够像下载一首歌或一部电影那样，从互联网上下载知识与技能，我想知道什么我立刻就能知道，我不知道为什么知道，但我就是知道了；我们能够记录、上传、分享记忆；“大脑网络”的设想也终将成真。

这项革命性的技术带来的希望是如此巨大，以至于从最高的决策者到最激进的探索者都将其视为通往未来的终极道路。事实上，脑科学已成为世界上最大的经济强国与经济体之间的竞争之源。2013年1月，时任美国总统奥巴马宣布启动10年内投入30亿美元的“脑科学计划”（Brain project），这项野心勃勃的计划彰显了美国的决心与勇气，欧盟、日本、中国也纷纷启动了百亿资金级别的国家级大脑研究计划。全球网上支付平台Paypal创始人之一埃隆·马斯克（Elon Musk）相信，他在脑机接口领域的布局——Neuralink公司的意义将远超特斯拉和SpaceX⁽²⁾。后者的目标是改造人类现有的生活，而Neuralink公司想做的是重新定义人类的未来。

解读大脑的复杂神经电路一度被视为毫无希望，科学家认为此举超越了现代科学的范围，现在脑机接口已经成为脑科学与计算机学两个相互碰撞的项目的焦点。如同人类基因组计划将改变科学和医学的景观，脑机接口技术的突破不仅会赋予我们了解大脑的无与伦比的洞察力，也会产生新的工业领域，刺激经济活动，重塑人们的生活方式，从根本上引发政治、经济、社会、文化的大变革。

一旦大脑的神经通路最终被解码，情感、意识与思想的密码也会被破译，创建一个大脑的复制品将成为可能。这会引出一个最终的哲学命题：我是谁？当意识可以上传至计算机（或者大脑的复制品），人类是否将实现数字化永生？当肉身衰亡，我们的灵魂能否永恒存在？当我们终有一天战胜死亡——人类所有欲望与恐惧的起点，我们是人还是神？我们是完成了人类的终极进化，还是走向了人类这一物种的灭绝？

也许在遥远未来的某一天，心灵将彻底抛弃肉身在星际间漫游，正如未来学家所推测的那样，这并不违反物理学定律。从现在算起的几百年后，我们可以将整个神经蓝图放到激光束上，发射到深空，穿越虫洞，抵达时空的尽头，也许这才是人类（如果那时还能称之为人）探索星辰大海的终极方式。

一个辉煌的、将重塑人类命运的、崭新的科学景观，现在真正打开了。我们正在进入一个全新的脑机接口时代。

我现在邀请你和我一起踏上这场关于脑机接口的最前沿的科学之旅，我保证你将能更深刻地理解来自古希腊时期的座右铭：“认识你自己。”

但是，让我们先回到一切开始的地方。