阿克隆大学(阿克隆大学qs)

尼奥也是人

我对“脑机接口”的认知，一直停留在电影《黑客帝国》时代。尼奥后脑勺插根插头，就能在不同世界移形换步，呼风唤雨。怎么可能！我无法理解、事实上也不知道的是，这种转换不仅仅是一个科幻的创意，它早已从大脑里跑出，跑向苍茫大地，成了现实生活中的一门“科学技术”，成了真有人从事的一项“工作”，一个“饭碗”。

人类对脑机接口的研究史，不过区区40来年。感谢尼奥，他好好助推了一把。人们先是从实验中获得大量知识，然后在动物实验基础上，发明制造出初代人体植入设备，用以恢复损伤的听觉、视觉和肢体运动能力。研究的主线，是大脑不同寻常的皮层可塑性。渐渐地，人们可以像控制自然肢体那样控制假肢。

脑机领域眼花缭乱的变化，让我想起一句话，“任何充分发展的科技，都与魔法无异”。我们总以为世上另有魔法师存在，其实魔法师就藏在人类当中。尼奥也是人。尼奥最初是个天天打卡上班的怯生生的小白领，那些奇思妙想、天马行空、恣意妄为、胆大包天，对苍生人类的热爱，全都是一步步激发出来的。有的人敢想，有的人敢做，有的人敢想敢做，世界的改变者和推动者从来都来自人类这个充满无限可能的集合体。“我们所想象的一切，都会变为现实”——我越来越确信这话。（刘功虎）

孙瑜，碳材料研究学家，高分子系博士，脑机接口硬科技公司“柔灵科技”创始人。本科毕业于浙江大学，硕士毕业于美国新泽西州罗格斯大学，博士毕业于美国俄亥俄州阿克隆大学。“得到”App 《前沿课·脑机接口》主讲人。

马斯克上传了自己的大脑到云端，并且和虚拟版的自己交谈。这听起来像是科幻，但脑机接口已在现实中萌芽。

脑机接口目前发展到了什么阶段？无需语言的“脑脑交互”离我们还有多远？长江日报读+上周专访了碳材料研究学家、脑机接口硬科技公司创始人孙瑜。

他探索脑机接口早于马斯克

在2016年马斯克的脑机接口公司Neuralink问世之前，孙瑜就开始探索脑机接口领域了。

孙瑜本科毕业于浙江大学，硕士毕业于美国新泽西州罗格斯大学，博士毕业于美国高分子专业排名第一的俄亥俄州阿克隆大学，接下来从事的是材料科学的研究。

要知道，材料科学正是解决脑机接口安全问题的重大突破口。

2016年，孙瑜与北京大学周其仁、知名科技咨询家王煜全，还有其他几位科学家一起，来了一场“脑力风暴”。周其仁是一位研究农业经济的学者，当时也谈论起了中国“硬科技”的发展，这让孙瑜很吃惊。因为那时候，西方口中的中国制造业，还是一副劳动密集型低端制造业的形象。

他那时隐约感觉到，中国的产业战略方向正在发生着翻天覆地的变化。

然而在2017年，孙瑜作为“混沌大学”的老师，在北京大学向200多位企业家投资人讲“脑机接口”时，他又惊奇发现，大家怎么还以为这只是“科幻”？

孙瑜形容那时候大家对“脑机接口”的认知，“更像是凌晨黎明到来之前，外面还漆黑一片”。但他坚信，两年后，“会是一轮朝阳刚刚升起的时候”。

紧接着，他筹备了一支集合了脑机接口、生物学、材料学、人工智能、设计、金融、神经学等领域的专家团队。并在2019年底辞职回国，把硬科技脑机接口公司“柔灵科技”落地在了国内。

脑机接口技术爆发的“前夜”

“脑机接口”的专业术语太多，一般人看不懂。但是孙瑜认为，时下正是了解脑机接口的最好时机，于是他写了一本科普书籍——《第三层大脑》。

《第三层大脑——脑机接口破解人类进化密码》 孙瑜 著 电子工业出版社

这本书浅白易懂，稍有门槛的术语都会解释清楚。这不，“脑机接口”是“硬科技”，而什么是“硬科技”，孙瑜举了“中国古代四大发明”的例子。

“中国古代四大发明是活字印刷术、火药、指南针还有造纸术。再来对比一下，2018年国内‘新四大发明’的说法——高铁、网购、支付宝、共享单车，有没有发现这两者的本质区别？古代的四大发明全都是‘硬科技’技术，而2018年所谓的‘新四大发明’，只有高铁是‘硬科技’创新，其他三个都是模式创新。”

不下定义，只做类比，让你自己去体会。

他总结发现：“过去两千年里，我国GDP占比最多的时候，其实正是硬科技，也就是古代四大发明诞生的时候。在我国‘十四五’规划里，可以清晰地看到硬科技发展战略规划，有新一代人工智能、量子信息、集成电路、脑科学与类脑研究、基因与生物技术等。中国经济越是崛起，硬科技在所有发明创造里的占比也越来越高，我们正处于硬科技爆发的‘前夜’。”

学会说“普通话”，这是孙瑜长期“熬”出来的。在美国的17年里，孙瑜除了从事材料科学的研究，还自己成立了一家科技咨询公司，接待大量企业家和投资人，沟通内容涉及脑机接口、小型医疗器械、新能源汽车和航空航天方面。

一开始，他面对人沟通时，太习惯学术规范用语，生怕哪个词不严谨。但发现大家听不懂。

做咨询，沟通不好等于咨询失败。他逐渐学会举例子、做类比，把晦涩的理论讲得更加贴近生活。时间久了，有了名气，他开始被邀请回国做演讲、做培训，还在“得到”App上开设了专栏，订阅者达4万。

在《第三层大脑》中，为了说明脑机接口技术能影响人类进化，孙瑜还捋出一个四层“金字塔”的模型来帮助理解。让人们看到脑机接口技术已经发展到了哪一步，有了什么样的产品，能帮助人做什么事。同时也描述了一种新的人类沟通地模式——无需语言，靠“脑脑交互”。

“这是科技，不是科幻。”孙瑜说。

【访谈】

大脑运作仍是谜团，但不妨碍脑机接口技术发展

读+：很多人对“脑机接口”持怀疑、观望态度，是因为大家认为，要想在人脑上做“手脚”，最起码要把人脑研究透。事实上，目前科学家对人脑的工作方式都没完全弄明白，又怎能轻易进行下一步？

孙瑜：我们要明白一个底层逻辑，技术的演进并不受困于理论，甚至会比理论先行一步。如果我告诉你，自行车能向前滚动而不倒的原理直到现在都没有定论，蒸汽机的发明比科学家提出“热力学三定律”提早了100年，你会不会很惊讶？对于有工程师思维的科学家来说，技术的突破走在理论前面，这毫不令人意外。大脑的工作方式仍然是个谜团，但是并不妨碍我们在实验室里，用脑机接口技术操控机械手臂、激发“心流”、治疗中风或瘫痪，这些都是技术先行于理论的最佳案例。

读+：您认为人脑是一个超乎想象的开放式系统，听起来，人脑像是一个准备好的“机器”。但传统观念认为，人体毕竟还是肉身，植入人工的东西，会不会让大脑排斥，甚至说难得与之融为一体？

孙瑜：不要低估大脑的可塑性，如果你是个驾驶经验丰富的老司机，大概率体验过“人车合一”的感觉，就是你开车的时候，对外界的感觉从自己的身体扩展到了汽车的车体，你不用看，就知道车离马路牙子有多远。你可能觉得，这不就是长期练习以后，形成的肌肉记忆嘛！但在神经学家看来，类似“车感”的这种现象和大脑的可塑性有关，这种可塑性的概念很宽泛，这里指的是大脑能重新定义身体的边界。

现实生活中，有些人不幸被截肢，比如失去了一只手，但他总觉得那只手还在，这个实际不存在的手被称为“幻肢”。而且幻肢还常常会有剧烈的疼痛感，或者是僵硬的感觉，这种感觉被称之为“幻肢痛”，这是因为失去的手仍然被大脑定义在身体的边界之内。

这给我们这些做脑机接口的科学家提供了一种思路：既然大脑可以修改身体的边界，那机器就有可能被囊括进这个边界。表面上看，身体是我们与外界接触的终点，但实际情况中，身体的边界不会到你的皮肤就结束了，它还可以再往外延伸一点。

“非侵入式”脑机接口这一块，中国技术全球领先

读+：电影《黑客帝国》里，主人公尼奥的后脑连一个插头，大脑的所有思想就同步给计算机了。您说这么复杂的大脑肯定不会只靠一个插头就能解决，那到底是靠什么解决？

孙瑜：国外有人把大脑比喻成一个“三磅重的宇宙”，我觉得特别形象。《纽约时报》还刊登过两张有意思的照片，一张照片是小老鼠大脑神经元网络，另一张照片是宇宙的星系，两张照片并排放在一起，竟然惊人地相似，简直难以分辨。如果你是科学家，想要理解这么复杂的大脑，你会从哪里入手呢？大概会想，先搞清楚这些神经元的功能，还有它们连接的方式。这个思路没错。脑科学家和神经科学家们，有一个特别宏大的想法，叫“人类连接组计划”。但这个项目从2010年启动，原定5年完成，到现在也还没有做完。

不过，我已经说过，技术的演进并不依赖于对理论的透彻理解，1924年第一个采集脑信号的设备就诞生了。所以有一条捷径就是，采集更多、更精准的脑电信号数据，然后尝试理解这些信号所对应的大脑指令。方式要么是把电极放到大脑里去，这是“侵入式”；要么就是挂在脑外，这是“非侵入式”。

这跟科学家探索宇宙的方法如出一辙。技术成熟，能发射卫星，让飞船进入太空，去登陆火星、月球，那么一定能带回珍贵数据——这就是侵入式脑机接口的逻辑。但是侵入式脑机接口需要开颅手术，风险很高，曾经就有神经科学家因为找不到志愿者，冒险给自己做了开颅手术，在颅内植入电极，结果那次手术让他一度失去说话的能力，几周后因为颅骨没办法愈合，他被迫把电极拿出来了。而非侵入的脑机接口风险就低很多，不用开颅，相当于科学家在地球上对星系进行远距离观测。

读+：既然侵入式这么有风险，是不是应该放弃？

孙瑜：“侵入”和“非侵入”之间也有中间地带，我们可以不做开颅手术，可以采用微创，或者无创的方式。哈佛大学发明了一种像网兜一样的脑机接口，用注射器“注射”进大脑，这张网会张开，柔软地贴合在大脑皮层上。马斯克的脑机接口公司用的就是这种，马斯克还给“网兜”起了个很优雅的名字，叫“神经蕾丝”。这名字不是杜撰的，而是来自一本叫《文明》的科幻小说，小说里的“神经蕾丝”可以上传和下载人们的想法。

这种不需要开颅，也能把电极放入大脑里的“中间派”，我们叫“半侵入”或者微创脑机接口，是目前最前沿的技术。纽约有一家专注于瘫痪患者康复相关设备的研究公司，也做了一种“半侵入”的脑机接口，很像心脏支架，顺着血管就可以放入大脑，病人只需要“脑动”，而不用“手动”，就能完成打字、发邮件、购物，甚至在银行里开户。

另一方面，科学家也正从材料本身找突破。比如石墨烯，就非常适合做成柔性电极。未来，材料科学是解决脑机接口安全问题的重大突破口。

读+：马斯克说上传了自己的大脑，不少人觉得这就是脑机接口的行业标杆，有的说中国与之相比还差得远，有的也持半信半疑的态度。就目前而言，国内脑机接口技术水平到底如何，究竟已经发展到哪一步了？

孙瑜：在非侵入式脑机接口，中国做得很好，不光不落后，我们还在全球领先。比如贴在额头上做脑电波监测的纳米小贴片，我们可以做到只有4.6克，比欧美的都更加轻薄，精准地对睡眠脑电进行监测跟慢病管理，接下来，通过分析睡眠脑电波的数据，甚至可以预测疾病特别是神经类疾病发生的可能性，正像一本科普书《未来比你想得快》里提到的，如何通过你的睡眠数据来预测糖尿病、中风、阿尔茨海默症、帕金森症、肥胖症等各种疾病的风险。与此同时，我们也在做神经交互设备，我们有理由相信，我们正在搭建的是下一代人机交互的基础设施，就相当于高速公路、高铁等基础设施一样。这个事Meta（“脸书”公司改名后）也在做，他们的产品重量是90克，我们的产品只有30克。Meta最难的算法是空手通过神经写字，从ABCD写到XYZ。他们没有公开这个算法，但是我们也做得出来。

但在侵入式脑机接口这一块，美国要稍微超前一些。中国追赶起来其实并不难，而且已经有实验室、公司尝试去做。但是非侵入式的商业化更加清晰明朗，而侵入式前景还不明朗，因为一旦设备植入大脑，就会涉及很多伦理问题，还有感染风险，我认为大约需要10年甚至更长才可能有成型的商业化。不是技术上做不到，而是中国更多地把精力花在让普通老百姓用得起上面。

无需语言交流，大约在2040年实现

读+：为什么您坚持认为，没有哪项技术能像脑机接口一样，会彻底颠覆我们人类文明的进程？

孙瑜：脑机接口技术的颠覆性在于，它在试图替代五万年来我们赖以生存的协作工具：语言。它将绕过语言，建立一个能让大脑和外界直接沟通的全新界面。它不仅会改变我们的交流方式，还会赋予人类一系列“科幻级别”的新能力，比如用意识操控机器、移植记忆、用机械骨骼代替人体骨骼，以及全面提升大脑的算力，等等。用一句话来说，脑机技术一旦实现，人类将一跃成为“超人”。

读+：语言伴随了人类几万年，突然不再使用，这预测是不是太离谱？

孙瑜：语言其实是一种非常低效的交流方式。一个人就算在大脑放松的时候，脑子里各种各样的想法信息量也是巨大的。然而语言的带宽非常低，大约是40—60bps，大约等同于1980年调制解调器的速度。所以，把你的想法信息，通过语言传递给别人，约等于在一个1980年的调制解调器上面传输4部高清电影，可以想象效率之低下。而计算机宽带的传播速度大概是语言的20多万倍，也就是说，如果你想传输一个大小是2G的文件，用说话的方式，把这个文件的所有信息一字不落地讲给另一个人听，可能需要几十天，但通过计算机传输，几秒钟就能完成，相当于抄了一个近道。

读+：这听起来有点像心领神会，把心里想说的话直接用脑子说出来。

孙瑜：其实不然，“脑脑交互”根本不是语言的直接交互，而是一种“无损”的大脑信息传输方式，你可以想象一下，你在自己的电脑上编辑一个Word文档，发到另一台计算机上，即使经过了压缩、传输、解压的过程，两台计算机上的文件依然是一模一样的，这就是一种无损的信息沟通。我们期待的脑脑交互跟这种类似。

但目前人类之间的沟通方式不是这样。我们会对大脑中的想法压缩，造成信息缺失，甚至出错，“词不达意”也时有发生。交流过程中，也可能经历“左耳进，右耳出”。而不同的价值体系、文化和意识的差异，会导致不同的人对语言的理解不同。还有一种情况，就是“千言万语尽在不言中”，在那一刻，语言表达不了大脑中的想法。

但是“脑脑交互”大大提升交流的速度和信息量，还能消除误解，直到彻底颠覆沟通交流的方式。比如说出去旅游，我们可以把热带海岛、南极风光或是高原荒漠中体验到的画面和声音，通过眼睛和耳朵记录下来，其他人的视觉或者听觉皮层上，实现第一视角的感官分享。我们还可以越过语言的藩篱，不同国家的人畅通无阻地交流，消除隔阂，减少冲突和战争。大家也不需要开会了，云平台能精确记录我们的人生，这些将深刻影响我们的生活和社交，就像微信目前在影响着我们一样。

读+：这些场景，到底是科幻畅想，还是真实发生的？

孙瑜：我所描述的每个“畅想”，都是目前最前沿的科技，都有实验依据和科学依据。“脑脑交互”不光在猴子实验上取得了成功，还在人身上取得了成功，而且传达信息的准确率达到了81.25%。

虽然脑脑交互的研究才刚刚开始，但未来有可能颠覆世界。如果想象不了，可以看看《基地》系列电影，在它的最后两部中，提到了一个叫“盖亚”的行星。这个行星上的所有物体，包括人类、动物、植物，甚至是汽车、房子和飞机都连接成了一个生命体，实现了真正的万物互联。而这个巨大的生命体，拥有绝对的智慧，高于银河系中任何一颗星球的智慧。这是什么概念呢？所有生命形成了生命共同体，像是拥有了同一个大脑，而这个大脑，主动分配所有人做事情。你乍一听可能觉得很震惊，但这非常有可能就是人类的未来。

读+：“脑脑交互”大约何时能实现？

孙瑜：目前还是一片荒原，未来必将被开拓，实现的那一天至少在10年以后，甚至20年以后，这一点库兹韦尔的《奇点临近》这本书提到大约是2040年。

人类进化速度正缩短到几十年甚至更短

读+：达尔文的进化论认为，进化永远不会是一个突然的大的飞跃，而是一个稳步缓慢的过程。而您在《第三层大脑》中说，脑机接口将“改造”人类，将破解人类进化密码的“四层金字塔”，即恢复身体机能、改善精神状态、增强大脑算力、改变沟通方式，从而实现人类进化。这不仅改变了进化的方式，而且加速了进化的过程，简直是对进化论本身的颠覆。

孙瑜：生物进化就是在加速的，看看人类进化时间表：从地球上出现最早的生命，到寒武纪大爆发（距今约5.42亿到5.3亿年间，出现了大量新的生命），这个过程，是以十亿年为单位的；而从寒武纪大爆发到多细胞动植物，是以亿年为单位的；从鱼类到哺乳动物，是以百万年为单位的；从哺乳动物到人类的祖先智人，则是以十万年为单位的；从智人到现代人，是以万年为单位的。

可以看出来，进化的速度越来越快。如果从时间单位的推导上来讲，这一进化过程合理的时间就应该比智人进化到现代人短得多，成为真正的“超人”可能只需要少于百年的时间，而真正意义上的脑机接口的出现，则很可能将这一过程缩短至少于30年的时间。现在，脑机接口这样的生物改造工程，让人类生命进化的速度变得更快，未来的演进非常有可能以几十年为单位，甚至更短。我们正在一步步重新定义“什么是人类”。

技术发展在不断加速，甚至以指数级增长，这其实反映了人类对于进化的漫长过程所表现出来的不耐心，同时也说明人类对技术的把控已经远远超出了我们的想象。

读+：人和机器人的区别，是不是将越来越模糊，进而出现伦理危机？

孙瑜：地球上已经出现了第一位合法的半机器公民，是英国人尼尔·哈比森。他出生时是全色盲，所以头上插着一根天线，用来“听”世界的色彩。一开始，天线只是一个可穿戴的电子眼设备，但后来他发现自己24小时都离不开这根天线，所以他决定把天线的芯片植入大脑。

面对人类和机器关系这个问题时，我们可能会越来越接受机器的生命化。机器将来既不是人类的工具，也不是人类的奴隶，更不是人类的主宰。我们借助机器的算力获得进化，机器也借助人脑的适应性和容错性获得进化，机器可能是人类的合作方，和人类协同进化。

古希腊只有自由的男人才有权投票，但随着时间流逝，女人、奴隶、不同种族和肤色的人，甚至动物、植物等都放进了伦理主体的范畴。未来，或许机器也会进来。我们也许会让出一部分自由，但拓宽了人类的能力和享受的空间。脑联网时代，我们是不是也有可能牺牲意志自由的一部分疆土，欣然接受机器对脑的直接干预，来获取更大的能力呢？也许这一切没有那么值得担心。

（长江日报记者秦孟婷）

【编辑：张靖】

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