来自利维坦
利维坦按：BCI，是Brain Computer Interface的缩写，即脑机接口技术。它是在人或动物脑（或者脑细胞的培养物）与外部设备间建立的直接连接通路。1924年，瑞士发明家汉斯·伯格（Hans Berger）将银丝插入实验者大脑皮层之下，开发出脑电图（EEG），是最早的脑机连接概念。
由此，BCI技术发展到现在，就好比电话是我们声音的延伸、汽车是我们行走的延伸——一系列浪漫且听起来不太安全的言论此起彼伏，包括对“自我”概念的质疑（何为人类），对失控的恐惧（心灵控制）——尽管如此，技术已经愈发成熟。
文/James Wu、Rajesh P. N. Rao
译/礼物
校对/石炜
原文/www.smithsonianmag.com/innovation/melding-mind-and-machine-how-close-are-we-180962857/
一种基于对头皮脑电波进行记录的非植入人脑-计算机互联形式。
正如古希腊人幻想飞翔，今天我们的幻想是将人脑与机器融为一体，来对抗凡人必有一死的宿命。那么精神真的能通过人脑-计算机互连方式（BCI，brain-computer interface）直接跟人工智能、机器人等相连相通，进而超越人类固有的局限吗？
在过去50年间，不论在大学还是在企业，已经取得了不少令人瞩目的成就，大家正在共同向着这个目标前行。最近，著名企业家伊隆·马斯克（Elon Musk，特斯拉汽车和太空探索技术公司SpaceX首席执行官，Neuralink是他新近启动的神经科技公司）和布赖恩·约翰逊（Bryan Johnson，他拥有的Kernel公司专注于开发神经义肢，希望借此改善大脑功能）都成立了新公司研究如何通过人机互连来提高人类的综合能力。
那么我们距离真正将大脑和科技成功连接究竟有多近？而当我们的思想真的插上电之后又会有什么影响？
缘起：康复与重造
匹兹堡大学Andy Schwartz实验室的脑机接口系统，通过植入猴子脑内的电极阵列实现解码，猴子可以用意念操作机械臂给自己喂食。
感官运动神经工程学中心（CSNE，美国国家科学基金会下属的人体工程学研究中心）的研究员埃布·费茨（Eb Fetz）是最早研究如何将机器与思想相连结的先行者之一。早在个人电脑出现之前的1969年，他就已经发现猴子会放大自己的大脑信号来控制表盘上的指针移动。
最近的大多数人脑与计算机互连研究都是致力于提高那些瘫痪或者有严重运动障碍人群的生活质量。你可能已经看到过新闻报道，一些关于近来取得的进展：比如匹茨堡大学的研究人员通过记录大脑信号来控制机器臂；斯坦福大学则从瘫痪病人的大脑信号中提取出运动意向，以帮助他们使用平板电脑。
与之类似，一些特定的虚拟的感觉也可以通过在脑内或者大脑表面传递电流而被送回到脑中。
那么我们主要的视觉和听觉呢？对于有严重视力障碍的人来说，很早就有仿生眼投入商用了，更好的版本现在也正在临床实验当中。另一方面，人工耳蜗植入也是仿生学移植中最为成功和广泛的一种，全世界有超过30万人因此而重新获得听力。
双向的脑-机互连（BBCI，bidirectional brain-computer interface）就是指不仅可以记录大脑的信号还能经由对大脑的刺激将信息传送回大脑中。
最复杂的脑-机互连就是双向脑-机互连（BBCI），可以同时记录和刺激神经系统。我们中心（指CSNE）目前正在研究将双向脑-机互连当作一种略开放的新型康复手段，用于中风和脊髓损伤的治疗中。我们已经发现双向脑-机互连可以用来加强两个脑区域之间或者大脑和脊髓之间的连接，还能在受伤区域重新连结起信息，唤起瘫痪了的肢体。
迄今为止的这些成功案例也许会给我们一种感觉，那就是脑-机互连已经随时准备好要成为下一个居家旅行必备工具了。
为时尚早
上图是正在测试电特性的脑皮层电图格，专门用于检测大脑表层的电特性变化。
但是仔细观察现有的这些脑-机互连的范例会发现，其实任重道远：当脑-机互连开始工作时，相比健全人每天可以很轻易地操纵肢体，它们的速度会很慢，也不够精确不够复杂。仿生的眼睛智能创造很低分辨率的视觉；人工耳蜗可以用电子控制的方式传递一定的话语信息，但是却会扭曲音乐体验。而且为了使这些技术能够切实发挥作用，有一个大多数人很少会考虑到的问题存在，也就是必须通过外科手术向人体植入电极。
当然并非所有脑-机互连都是植入式的。无需手术的无创型脑-机互连也确实存在；这种通常是基于对头皮所做的脑电波记录（EEG，electroencephalography），目前已经用来示范操作过电脑光标、轮椅、机器臂、无人机、人形机器人，乃至脑对脑沟通。
基于脑-机互连方式的机器人：
华盛顿大学神经系统实验室的非侵入式脑控人形机器人
但所有这些都是在实验室里完成的，因而实验环境非常安静，受试者不会分心，技术准备过程不仅时间长而且很有条理，实验可以一直做到有了合适的结果为止。也就证明了要使这些系统能够又快又好地在真实世界中得到实际的利用其实是非常困难的。
即便是往人体内植入电极，在试着读懂思想时有一个新的问题必须要考虑：我们的大脑是如何结构化的？我们已经知道了，每一个神经元跟它所连接的成千上万的邻近神经元共同组成了一个大到难以想象而且不断变化的神经网络。那么这样一个神经网络对于神经工程师来说意味着什么？
想象一下，就如同你正试图理解一大群朋友在聊什么，他们聊的是一个非常复杂的话题，可是你只能听到一个人所说的内容。你也许能够粗略地弄清楚这个对话是关于什么的，但是肯定无法确切知道整个讨论当中所有的细枝末节。因为即使是最好的植入式设备一个时刻也只能帮我们理解大脑的极小一部分，我们可以处理一些让人印象深刻的事情，但是事无巨细地了解整个对话肯定是不可能的。
这还可以理解成跟语言障碍差不多。神经元之间通过复杂的电讯号和化学反应相互作用来进行沟通，这种机体内部的电-化学语言可以利用电路解读出来，但是并非易事。同样的，当以外部的电刺激向大脑传回信号时，也会带有浓重的“外来电口音”，这就导致神经元很难从无数正在进行的神经活动当中辨识出这种刺激到底是要表达什么内容。
再加上还要考虑损坏问题。大脑组织柔韧脆弱，而相比之下大多数我们用来连接脑组织的线状导电材料都显得格外刚硬。这也就意味着植入式电子装置很容易导致创伤和免疫反应，因而也就很容易随着时间而失去效力。柔韧的生物亲近性纤维组也许能最终在这方面有所帮助。
共同适应，友好同居
尽管存在上述种种问题，我们对于仿生未来还是非常乐观的。脑-机互连技术也不一定要尽善尽美才行。大脑本身就有惊人的适应能力，就像人类学开车或者学着使用触摸屏这类新技能一样，大脑应该也能在某种程度上学会利用好脑-机互连。同理，就算是利用磁脉冲等非植入型的方式向脑部传递信息，大脑也能学着解释这些新的感觉信息。
通过脑-机互连技术，可以玩游戏：
总的说来，我们相信能够“共同适应”的双向脑-机互连应该会是创建神经桥梁时的必经之路，在这样的互连状态下电子装置会不断学习大脑的运作方式，并且在学习的过程中与大脑不断互动和反馈。创建这样的双向脑-机互连正是我们研究中心（CSNE）的目标所在。
我们同样非常欣喜的是，最近试图将“电药物疗法”（electroceuticals）用于定向治疗糖尿病等疾病的研究取得了一定成果，所谓“电药物疗法”是指不通过实际药物而是直接向身体内部的器官发出指令来治疗疾病。
研究人员也发现了可以克服电-生化语言障碍的新途径。例如注射式的“神经带”（www.nature.com/nnano/journal/v10/n7/full/nnano.2015.115.html）目前证明是一种比较有前景的方式，这种方式可以渐进地让神经元伴随着植入的电极共同成长，而非一味地拒斥。而以纳米导线为基础制造的柔性探针、柔韧的神经元支架还有玻璃碳质地的表层等，未来都有可能帮助技术性微电脑与我们身体内的生物元件和谐共处。
从辅助到增强
伊隆·马斯克的新公司Neuralink有一个终极目标，那就是利用脑-机互连装置来提高人类的能力，以便在日益发酵的人类与人工智能的角逐中让人脑占据上风。他希望人类的大脑在配备了科技力量之后能够实现自我增强，甚至可能避免让人类堕入潜在的反乌托邦未来，那时人工智能将远远超越自然人。他的想法似乎看起来非常遥远简直是天方夜谭，但是我们也着实不应将这种观点驱逐出去。毕竟就在15年前，可以自动驾驶的汽车也还被划入科幻领域，而今却是实实在在地迈入了现实道路（此处指伊隆·马斯克的特斯拉汽车）。
脑-机互连可以有多种类型变化：不论是与周围神经系统（神经）还是与中枢神经系统（大脑）相连，不论是植入式还是非植入式，也不论是用于恢复已丧失的功能还是用于增强机体功能。
在不远的将来，当脑-机界面的应用逐渐从帮助残障人群恢复身体功能过渡到增强人类个体能力时，我们必须要敏锐地意识到这其中存在很多问题，包括许可、隐私、身份认同、代理商、不平等之类。哲学家、临床医师还有工程师都在致力于处理这些关乎道德和社会正义的中心议题，并希望能在这个领域发展超出我们想象之前，拿出一份合乎道德的指南。
联通大脑与科技，这最终也许是一个人类不断利用技术来增强力量的自然进程，正如我们利用轮子来克服双脚的限制，或在粘土和纸上做标记以加强记忆。用于增强人类能力的脑-机互连装置，可能更像是被广泛应用的电脑、智能手机或虚拟现实设备，当进入消费市场后，人们会被刺激，会担忧，但同时也对未来满怀希望。
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