（文/ Randal A. Koene）人腦以及生發(fā)其中的意識(shí)，讓我們創(chuàng)造了文化和文明。但是，在技術(shù)和環(huán)境問題的夾攻之下，保障這些奇跡（更別提我們這個(gè)物種）的存續(xù)，將有賴于意識(shí)的適應(yīng)能力。面對(duì)挑戰(zhàn)，我們一直在擴(kuò)展自身的能力，創(chuàng)造了從衣服到手機(jī)到電子耳蝸等種種人工制品。和以往一樣，人類的生存將繼續(xù)依靠我們適應(yīng)性的不斷提高。

幸運(yùn)的是，我們可能即將從根本上突破自身局限了：位于人類經(jīng)驗(yàn)核心的復(fù)雜信息處理過程，沒有理由繼續(xù)只能以生物學(xué)的方式得以實(shí)現(xiàn)。將意識(shí)功能從腦轉(zhuǎn)移到其他類型的材料中，或者說其他基質(zhì)上，使其變成獨(dú)立于基質(zhì)的意識(shí)（SIM），將成為一種非同尋常的適應(yīng)能力。

從生存的層面上來講，SIM能夠以多種方式實(shí)現(xiàn)，因此也許更有可能挺過潛在的社會(huì)崩潰。而站在人類的角度來說，SIM技術(shù)的目標(biāo)是人格、個(gè)性、體驗(yàn)方式和個(gè)人經(jīng)驗(yàn)處理方法的持續(xù)存在。自我的延續(xù)可以得到保障，盡管意識(shí)有了新的載體。

幾年前，我創(chuàng)立了非營利機(jī)構(gòu)carboncopies.org（字面意義：碳拷貝）。它的職責(zé)是明確SIM研究大局及其關(guān)鍵問題，為研究者提供探討不同解決之道（即一幅路線圖上的不同路徑）的平臺(tái)。它還在資金短缺之處提供支持。

那么，SIM將可能被如何實(shí)現(xiàn)呢？在過去100年中，神經(jīng)學(xué)家已經(jīng)學(xué)會(huì)了如何辨別神經(jīng)解剖學(xué)結(jié)構(gòu)，學(xué)會(huì)了測量神經(jīng)對(duì)刺激的反應(yīng)，以及這些反應(yīng)受到何種督管。大多數(shù)SIM研究，建立在這種方法之上。我們稱之為“全腦仿真”（whole brain emulation），這是我在2000年創(chuàng)造的一個(gè)術(shù)語。

我們之所以使用“仿真”（emulation）一詞，是因?yàn)樗碇鴮?duì)某一特定大腦的精確復(fù)制。不妨拿它與“模擬”（simulation）一詞做個(gè)比較，后者的意思是人們?cè)噲D建造一個(gè)人或動(dòng)物腦的某些部分（或者全腦）工作方式的通用模型。藍(lán)腦計(jì)劃（Blue Brain project）就是模擬的一個(gè)例子，它的管理者是瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的亨利·馬克拉姆（Henry Markram）。在該計(jì)劃中，研究者試圖通過將哺乳動(dòng)物的腦逆向工程至分子級(jí)別，并利用多種動(dòng)物的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，創(chuàng)造一個(gè)人造大腦。

目前，大多數(shù)SIM研究者的目標(biāo)是，仿真（譯注：此處為動(dòng)詞）腦的基本組成部分執(zhí)行的基礎(chǔ)運(yùn)算功能，然后在其他基質(zhì)上如實(shí)地復(fù)現(xiàn)，同時(shí)還要如實(shí)復(fù)現(xiàn)神經(jīng)的連通。如此宏大的任務(wù)必須被分割成小得多的單元：還有太多的細(xì)節(jié)需要我們?nèi)チ私狻１热缯f，我們能否得到足夠精細(xì)的神經(jīng)元數(shù)據(jù)——單一電脈沖神經(jīng)元、具備形態(tài)細(xì)節(jié)的神經(jīng)元，或者突觸中發(fā)生的分子過程——來保證仿真確實(shí)可行？

對(duì)這些問題的探索，已經(jīng)得到了真實(shí)產(chǎn)品的回報(bào)，比如人工植入耳蝸，或者美國洛杉磯市南加利福尼亞大學(xué)的特德·伯格（Ted Berger）主導(dǎo)的海馬體芯片。伯格正在嘗試制造人工神經(jīng)細(xì)胞。這種人造細(xì)胞原本是要為那些因失去腦細(xì)胞而罹患阿茲海默病之類疾病的患者作植入之用的。

一座大山依然橫亙?cè)谖覀兠媲?。我們有待了解的大部分知識(shí)，都與神經(jīng)元或者神經(jīng)元的片段有關(guān)。比如說，每一個(gè)神經(jīng)元產(chǎn)生電活動(dòng)尖峰（即動(dòng)作電位）的時(shí)機(jī)，似乎是腦的主要通貨。這一時(shí)機(jī)決定了是否有一個(gè)突觸要被修改以建立記憶、一個(gè)肌肉何時(shí)收縮（產(chǎn)生動(dòng)作或者言語），以及對(duì)視覺等感覺輸入的感知。換句話說，這個(gè)時(shí)機(jī)決定了我們與環(huán)境的全部互動(dòng)。

碳拷貝的路線圖分為4個(gè)部分。每個(gè)部分各自代表了全腦仿真所有參與者的一個(gè)共識(shí)。4個(gè)部分并行推進(jìn)，也都同樣不可或缺。我們必須檢驗(yàn)關(guān)于“仿真應(yīng)當(dāng)包括哪些內(nèi)容，以及細(xì)化到什么程度”的假設(shè)；我們需要設(shè)計(jì)出合適的硬件和軟件來運(yùn)行仿真；我們需要神經(jīng)元和突觸如何互聯(lián)的數(shù)據(jù)——這也是很多正在進(jìn)行的“連接組”項(xiàng)目的工作；我們還需要記錄整個(gè)腦中活動(dòng)時(shí)的電反應(yīng)波形，以便正確調(diào)試仿真的參數(shù)——我們稱之為“參考反應(yīng)”。

數(shù)名研究者正在開展檢驗(yàn)假設(shè)的研究。比如戴維·達(dá)爾林普爾（David Dalrymple）正致力于秀麗隱桿線蟲腦的仿真。這種線蟲僅擁有302個(gè)神經(jīng)元。他想要確定每一個(gè)神經(jīng)元的功能、行為和生物物理學(xué)特征，目標(biāo)是建立這種生物神經(jīng)系統(tǒng)的完整模擬。對(duì)于線蟲仿真需要哪些內(nèi)容，以及細(xì)化到什么程度，他的工作將提供寶貴的信息。

至于硬件，人腦采用的是一張高度并聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。這張網(wǎng)絡(luò)由幾十億大體上處于非激活狀態(tài)的低能耗處理器（即神經(jīng)元）構(gòu)成。優(yōu)秀的仿真將使用類似的基質(zhì)，比如類似腦的硬件。美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局投入數(shù)百萬美元的神經(jīng)元計(jì)劃（SyNAPSE project）開發(fā)的類神經(jīng)元芯片，就是這種“神經(jīng)形態(tài)”硬件的一個(gè)例子。

如果沒有掌握神經(jīng)元激活方式的高清晰度“布局”圖，便要微調(diào)并糾正人腦中億萬神經(jīng)元的參數(shù)，那我們大概要算到天荒地老了。相反，我們必須分解問題，這就是我們的路線圖融合了大尺度與高細(xì)度的腦結(jié)構(gòu)和功能測量的原因。交待一下：在這個(gè)領(lǐng)域中，幾毫米的組織或者任何超過幾百個(gè)神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)，都會(huì)被稱為“大”。

至于連接組，答案是研究腦細(xì)胞和纖維的形態(tài)學(xué)。電子顯微鏡檢查提供了合適的分辨率，而自動(dòng)腦切片和造影有助于我們處理繪制腦結(jié)構(gòu)詳圖所需的海量數(shù)據(jù)。

2011年，德國海德堡市馬普學(xué)會(huì)醫(yī)學(xué)研究院的凱文·布里奇曼（Kevin Briggman）及其同事，以及美國哈佛醫(yī)學(xué)院的達(dá)維·博克（Davi Bock）及其同事，各自獨(dú)立地證明了全腦仿真的原理。他們證明，根據(jù)腦掃描結(jié)果重建神經(jīng)回路，并且利用其預(yù)測功能，這是可行的。（他們利用之前被掃描的組織驗(yàn)證了他們的重建結(jié)果。）

參考反應(yīng)的問題呢？利用核磁共振儀等設(shè)備，我們可以得到全腦電活動(dòng)的低分辨率概況。另外一些新的技術(shù)也在開發(fā)中，比如美國伊利諾伊州埃文斯頓市西北大學(xué)的康拉德·考?。↘onrad Kording）及其同事主導(dǎo)的“分子紙帶”（molecular ticker tape）。這一技術(shù)應(yīng)該能夠讓我們以高分辨率實(shí)時(shí)記錄腦活動(dòng)，而且大幅提高能夠被我們記錄下活動(dòng)的神經(jīng)元數(shù)量。

我們目前進(jìn)展如何呢？很顯然，全腦是一個(gè)龐大而復(fù)雜的研究對(duì)象，而且我們還在通過不斷與世界互動(dòng)擴(kuò)展它。但我們并不需要徹底了解才能夠仿真全腦。我們需要的只是利用當(dāng)今的知識(shí)和技術(shù)，去描述功能腦區(qū)的行為，并研究出它們互相溝通的方式。非常驚人的是，一種能夠?qū)崿F(xiàn)全腦仿真的計(jì)劃正在慢慢成形。

還是讓科學(xué)，做我們的領(lǐng)路人吧。

編譯自：《新科學(xué)家》，Mind transfer: human brains in different materials