# 脑机接口终于来了

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在我们身处的这个二十一世纪二十年代，我们将有可能见证到一些一百年来最大的日常生活科技进步。比个人电脑和手机更大。

自来水、抽水马桶、家用浴室、暖气、电梯和电话这些东西早在十九世纪末就已经在欧美发达地区普及了。电视机和电视台是二十世纪二十年代出现的，而电台广播、电冰箱、洗衣机和家用轿车正是在二十世纪二十年代进入千家万户。有了这些东西，你的现代化生活还差啥呢？

令人感慨的是 1930 年以后，现代化生活并没有实质性的进步。是，你现在可以用电脑办公、用手机娱乐和叫车 —— 但是，打字、通信、读书看报、隔空聊天、看电影看电视、叫车叫外卖，所有这些事情以前的人也都能做，而且因为会更多地跟真人接触，也许体验更好。后来的那些进步主要是信息传输方式的进步，能让那些事情更便宜和更方便，但是如果你以前就生活在富裕地区而且不差钱，你生活的实质并没有受到剧烈影响。

现在不同了，二十年代又来了。以目前的趋势而论，因为人工智能、材料科学、3D打印和电池等等这些基础技术的日渐成熟和横向融合，我们将很快看到一些能真的改变日常生活方式的新科技，包括机器人、飞行汽车、人造器官和能治愈癌症甚至延长寿命的医药等等。

材料科学家、也是得到前沿课《脑机接口》的主讲人孙瑜老师，出了一本书叫《第三层大脑》，他讲的脑机接口，就是这种级别的科技。

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科学家仍然不敢说理解大脑，但是脑科学在过去几十年内有天翻地覆的进步。现在我们对大脑的认识，我们对脑机接口技术的期待，我看可以用一句话概括 ——

大脑是被关在笼子里的，它应该出来。

自然状态下，人类大脑的潜能并没有充分发挥出来。民间流行的一个说法是“大脑潜能只发挥出来了10%”，说90%的大脑区域没有被利用到，这个说法是错误的。事实上每个大脑区域都参与了我们的日常事务，科学家非常了解哪个区域在干什么，大脑里面并没有什么离奇到不可思议的未知区域。但是大脑的确受到了限制，这个限制不是大脑本身，而是它的输入和输出。

自然状态下的大脑是靠眼睛（视觉）、耳朵（听觉）、鼻子（嗅觉）、嘴（味觉）和皮肤（触觉）输入信息。大脑向外传递信息都是通过指挥身体去做一些动作完成的，是用手和语音输出。这些“设备”的传输速度太低了。大脑有能力接受更快的输入输出，只要我们给它一定的训练。

比如在文明出现之前，没有文字的时代，人们只能通过声音和肢体语言交流信息，信号非常粗糙，只能表达比较简单的意思。有了文字，人们可以通过快速阅读一篇文章而立即掌握很多信息，信息输入的速度和精确度都大大提高了。研究表明学习读写会在大脑中留下永久的痕迹，一部分脑区被专门用于读写功能 —— 读写能力不是天生的，是后天训练出来的，而训练可以改变大脑。

一个受过多年教育的人的大脑，比他不识字的父辈的大脑，要厉害得多。信息输入升级，大脑就会升级。同样道理，现在有很多人用两倍速甚至三倍速的速度播放音频和视频节目，他们发现一旦适应了之后就感到非常自然，完全不耽误理解和记忆，而且他们再也受不了人正常说话的速度了。你想给他们讲课，也许最好的办法是把课程录音录像让他们变速播放。新一代人的信息处理速度将至少是上一代人的两倍。所以大脑是个特别善于自我升级的信息处理设备，它的主要瓶颈就是输入输出。

那如果我们能给大脑提供声音、图像和文字之外的信息，如果我们能直接读取大脑神经元的电信号，如果我们可以直接刺激大脑神经网络，那又会是什么样的情景？如果大脑能随时随地迅速调取任何信息，它会怎样思考？如果大脑能跟计算机合二为一，它会爆发什么样的新能力？

我们现在已经知道，大脑的很多想法、感受、意图都是不能用语言表达的。抑郁到底是一种什么感觉？灵光一现到底是一种什么情绪？没生过孩子的人不能精确理解母爱到底是什么样的爱，正如男性无法体验女性的性高潮是什么感觉。我们的口和手，我们的原始输入输出设备限制了我们传递这些信息的能力。那如果我们能通过一种设备直接把两个大脑连接在一起，让他们真正“心意相通”，那将是什么样的情景？

这就是“脑机接口”技术正在做的事情。脑机接口能让电子设备直接跟大脑对话，分为“非侵入式”和“侵入式”两种。非侵入式脑机接口是让人戴个头盔或者在额头贴个什么东西、或者用远程监测的方法读取脑电波之类的信号，这种方式风险小，容易普及。侵入式接口则要在头盖骨上钻孔，等于是做个开颅手术，把小电极直接插入到大脑的特定部位之中。这听起来代价似乎有点大，但特别是对一些病人来说，这是值得的。

孙瑜在书中讲，脑机接口技术可以在四个层次上改变我们大脑的生活。

首先是“修复”，通过让机器跟大脑对话，对身体的一些器官机能形成替代。以前残疾人用的假肢是机械的，现在科学家已经能让大脑在一定程度上像指挥真的四肢一样去指挥一个假肢。这种技术的了不起之处在于你得能快速精确地解读大脑的指令信号。

其次是“改善”，是对大脑本身做一些事情。科学家已经非常明确，抑郁症不仅仅是心理性的，更是生理性的，是大脑的硬件出了问题。传统的药物疗法效果一般，但是有人实验证明可以用直接干预大脑的方式“取消”抑郁症状。比如说在大脑中植入一块小小的电讯号板，有需要就刺激相关脑区。

第三层是“增强”，也就是让脑机接口给大脑赋能，实现功能升级。传说美军已经搞出了一种头盔装置，能大幅度提高士兵的注意力和准确度，还能让学习效率增加数倍。我们不知道美军装置的细节，但是我们确实知道有好几家公司在做这种装置的民用版。

第四层是“沟通”，是让大脑和机器、甚至大脑和大脑建立深度连接。早在 2015 年就有人做成了让三只猴子仅仅通过脑脑连接而合作完成游戏任务，证明这件事儿是可行的。更深度的连接需要传递复杂而精准的信号，恐怕必须用侵入式方法，而且只往大脑中插入一个电极还不够，人们设想，最终我们会在大脑里植入一张网格。

所以现在事情已经变得非常严肃，已经不是科幻而是各个层次都有人在做实质研发了。很可能就在这个2020年代之内，就会有很多原本健康的人主动给自己安装第三只手臂 —— 因为他觉得三只手一起工作更得力，也许演奏什么乐器。到时候我们可能会发现“人只有两只手”这件事儿是个不必要的设定。

再进一步，我们可能会认为让大脑保持“纯天然”的、孤零零地身处头盖骨之中的状态，是不正常的。这就如同我们早就习惯了走远路应该搭车一样 —— 让大脑独自思考，就如同只用两条腿走了几十公里：除非你是为了锻炼，否则不但没必要，而且不应该。

你想想，如果全世界人的大脑都被连接在了一起，一个人有什么念头马上就能让另一个人、让一大群人明白，世界将会是怎样的？那将是比“元宇宙”、“上传人生”更深刻的变革。

这是埃隆·马斯克正在做的事情，也是孙瑜正在做的事情。而这件事之所以以前做不了现在能做了，是因为它需要几项基础技术都达标才行。比如你需要材料科学，植入大脑的电极材料不能用一般的什么金属之类，孙瑜的方案是用石墨烯，而石墨烯是刚刚流行的新材料。再比如怎么解读大脑那么复杂的信号？你需要人工智能。还有，要想全方位监测大脑、让各种设备协调工作，你需要高水平的信息传递机制，而我们正好赶上了5G和万物互联的时代。

所以要想人机合一，必须让科技合一，而且你还需要大量能综合运用这些新技术的人才。

但是在我看来所有技术都不是最关键的，最关键的是我们对大脑的理解还远远不够。智能假肢我相信指日可待，但是像“上传记忆”这种事情究竟能不能实现，归根结底不是技术条件允不允许，而是大脑本身允不允许的问题，又或者其中有什么副作用是我们没想到的。据我所知脑神经科学家和认知科学家还在疯狂努力之中，没有人敢保证大脑允许你们那样摆弄……

而这正是科技探索的魅力所在。不知道最终能不能做成，但是先做起来再说 —— 等知道能做成再做就已经落后了。为什么不是由我们来告诉世界这个事儿能不能成呢？

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## 划重点

大脑是被关在笼子里的，它应该出来。
脑机接口技术可以在四个层次上改变我们大脑的生活：修复-改善-增强-沟通。