人脑工程:下一个曼哈顿计划

　　近些年，欧美发达国家掀起一股人脑研究的热潮。今年4月，美国总统奥巴马宣布美将启动为期十年的“人脑工程”计划，揭开人脑的若干未解之谜。人脑研究难度巨大，被视为科研领域“皇冠上的明珠”，但一旦实现突破，将在医疗卫生、信息科技乃至军事情报领域产生巨大影响。美国科学界称，美对人脑工程的投入堪比登月，是一项影响深远的战略举措。 　　比太空探索更艰巨的工程 　　人类虽然已经征服了太空，却对我们头上重约三斤的神经中枢知之甚少。人脑比我们想象的更加复杂，其内部构造和运行机制不可能简单地与人类创造出的电脑相比，其功能也远比想象的更加强大。一些怀疑人脑工程的科学家认为，人类对苍蝇大脑的认识仍不全面，更不用说比其复杂万倍的人脑了。随着科技和理论认识的发展，人类对大脑的认识正逐渐从不可能走向可能。 　　心理学的发展让科学家发现了探索大脑的科学路径。人脑与电脑最大的差别，在于潜意识、情绪等难以被量化的非理性因素在人脑中占据重要地位，医学、生物学等方法对这些随意性很强的非理性因素办法不多。心理学则在这方面有独到优势。如今的心理学已经与弗洛伊德时期大相径庭，不再简单地将潜意识归结于人类的动物性。认知心理学和行为心理学在解释、分析潜意识上已经取得了若干成果，并借助新的脑部探测方法不断完善。 　　核磁共振、染色蛋白等医学技术使人类能够更加科学、人道地研究大脑。人脑研究的最大障碍并非技术，而是人性。研究人员无法用人体试验的方式研究大脑，只能寻找一些由于天生或后天原因部分丧失脑功能的病人，探究大脑各部分的作用和功能。而这些研究对象实在太少，这导致脑科学进展缓慢，远不如对人类其他器官的研究。如今，依靠经颅磁刺激技术，科学家能够用一种可逆、安全的方式扰乱特定大脑区域的活动，模拟部分脑功能丧失的研究对象。 　　计算机等信息技术显著增强了人类研究脑科学这类复杂问题的能力。脑科学研究的另一大难度是大脑的复杂性，据科学家估计，人类大脑内部有近1000亿个神经元，彼此通讯，形成100万亿个突触，数量之繁密，胜过整个银河系的星辰，这导致研究人脑功能是无法用人力完成的任务。但如今，随着计算机及云计算、大数据等信息技术的发展，科学家已经有信心跟踪每个神经元及脑部信息处理的具体过程。 　　这些因素都是美国在此时启动“人脑工程”计划的主要原因。2013年4月，奥巴马宣布实施该计划，邀请全美顶尖脑科学专家对计划进行前期调研和战略规划。9月，专家组确立了九个研究领域。到2014年4月，美国政府设计出该计划的雄伟蓝图，未来7至12年，美国将试图弄清每个脑细胞的类型及其内在联系。奥巴马政府决定从预算中拿出1.1亿美元支持该计划，将先绘制出一份“人脑地图”，指引后续研究。 　　计划启动前后，美国在人脑研究上已经出现了若干进展。7月，美国国防部宣布，该部门下属的洛斯・阿拉莫斯实验室已经开始对人脑的记忆功能进行研究，希望找到能够帮助士兵恢复记忆的办法，实验室中的一位教授称，实验室已经发明出一种设备，可用无线方式传输人脑中的信息。此外，来自麻省理工学院的教授开发出一种光敏感蛋白，它将能够替代现在脑研究中向脑中植入的传感器，帮助科学家模拟大脑神经细胞变化。美国华盛顿州西雅图艾伦脑科学研究所的团队对人类胎儿发育过程中的脑部发展进行了基因跟踪，发现了若干可能与脑部疾病有关的基因缺陷。该研究所还发布了小鼠大脑连接图谱，此图谱是全世界首个哺乳动物全脑神经元连接图谱，对人脑研究具有重大借鉴意义。 　　精神领域的核革命 　　奥巴马在宣传“人脑工程”时主要提及该技术将用以治疗阿尔茨海默病，并将该技术与美国曾经推动的人类基因图谱工程类比。但是，“人脑工程”比基因图谱更有攻击性，并不仅仅被用于医学，而具有更为广泛的战略功用和意义。 　　首先，“人脑工程”开启了脑科学商业化的大门。美国政府支持该项目，意味着美国社会关于脑科学伦理道德的争论将画上句号。像转基因、干细胞研究一样，美国社会对脑科学也一直存有疑虑，担忧这一技术可能被用作“洗脑”。这种忧虑的消失意味着美国脑科学研究将大踏步向前进，并且将被迅速推入商业市场。美国政府估计，人脑工程将起到类似于曼哈顿计划、星球大战计划或人类基因图谱计划的作用，成为带来一场全方位科技革命的启动器。奥巴马称，每在人类基因图谱方面投入一美元，就能带来140美元的收益，脑科学的倍增效应可能更加明显。如果该计划能够治疗阿尔茨海默病，就能为美国每年省下数千亿美元的医疗费用。此外，脑科学研究可以揭开大脑高智能、高效率、低能耗之谜，可能对信息科技带来深远影响。IBM的科学家已开发出一款类似人脑运算“神经突触计算机芯片”，这种高能低耗的芯片将逐渐取代传统的中央处理器。 　　其次，“人脑工程”在国家安全领域也有巨大潜力。美国推动“人脑工程”的经费将大部分来自国防预算，这项技术从一开始就被赋予了浓重的军事色彩。该工程将辅助美军正在推进的无人机、战场机器人计划，提高这些无人装备遥控作战的精度、反应速度和作战技巧。 　　此外，“人脑工程”在提升美军士兵作战能力上也会有显著作用，它能帮助作战指挥员和士兵避免认知上的死角，提升应急预判能力，甚至可能开发出相关药物帮助士兵减轻实战的疲劳和紧张感。 　　“人脑工程”在作战演练上也将大派用场，未来演习可能借助人脑感知系统，在虚拟现实的战场中完成。演习的真实感、实战性将更强，参演士兵的危险性却将明显下降。 　　在情报领域，“人脑工程”将提升美国情报部门分析、整合情报信息的能力，原先大量需要由情报人员亲自翻译、理解的信息，未来将交由仿真电脑完成。“人脑工程”还将带来一场情报研究的革命。冷战时期，中情局即开始结合人的面部表情、举止研究其性格特征，而如果美国完全搞清了“大脑中的每个细胞”，那么这种针对特定人物的“读心术”将更加科学、准确。该技术甚至可能帮助审讯者提取嫌疑人脑中的记忆或信息。 　　更进一步说，“人脑工程”将为美国开展“信息战”、“舆论战”打下基础。美国政府和情报部门能够充分利用人脑中隐藏的偏好和缺陷，设计出更为行之有效的意识形态进攻策略，与其竞争对手争夺话语权，或在其敌手内部制造社会混乱。 　　最后，“人脑工程”将是实现人工智能的关键一步。人工智能是人类长期以来的科学幻想，随着计算机技术的发展，这一幻想正逐渐走向现实。如今，阻止科学家实现人工智能的不再是计算机的运行速度，而是如何让计算机像人脑一样主动思考，如何使其能更清晰、准确地理解人类的指令与意图。仅靠增强计算机运行速度已经不足以解决这些障碍，科学家还需要弄清人类大脑皮层中的关键特性。“人脑工程”将补足人工智能研究中的重要短板，从生物学、心理学的角度研究大脑，再将大脑的特质复制到计算机中，让计算机拥有与人脑类似的学习、分辨能力，甚至拥有模糊思考的能力。一旦美国率先掌握人工智能技术，那么它也就拿到思想领域的“核武器”――一个免费、高效、全知全能、不需要休息的助手。 　　（作者为中国现代国际关系研究院美国所助理研究员）