意識轉移，距離我們有多遠？

我們能不能將一顆大腦複製到另一個設備上，或者說將我們的意識轉移過去？圖片來源：gsu.edu

（文/ Randal A. Koene）人腦以及生髮其中的意識，讓我們創造了文化和文明。但是，在技術和環境問題的夾攻之下，保障這些奇蹟（更別提我們這個物種）的存續，將有賴於意識的適應能力。面對挑戰，我們一直在擴展自身的能力，創造了從衣服到手機到電子耳蝸等種種人工製品。和以往一樣，人類的生存將繼續依靠我們適應性的不斷提高。

幸運的是，我們可能即將從根本上突破自身局限了：位於人類經驗核心的複雜信息處理過程，沒有理由繼續只能以生物學的方式得以實現。將意識功能從腦轉移到其他類型的材料中，或者說其他基質上，使其變成獨立於基質的意識（SIM），將成為一種非同尋常的適應能力。

從生存的層面上來講，SIM能夠以多種方式實現，因此也許更有可能挺過潛在的社會崩潰。而站在人類的角度來說，SIM技術的目標是人格、個性、體驗方式和個人經驗處理方法的持續存在。自我的延續可以得到保障，儘管意識有了新的載體。

幾年前，我創立了非營利機構carboncopies.org（字面意義：碳拷貝）。它的職責是明確SIM研究大局及其關鍵問題，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）的平台。它還在資金短缺之處提供支持。

那麼，SIM將可能被如何實現呢？在過去100年中，神經學家已經學會了如何辨別神經解剖學結構，學會了測量神經對刺激的反應，以及這些反應受到何種督管。大多數SIM研究，建立在這種方法之上。我們稱之為「全腦模擬」（whole brain emulation），這是我在2000年創造的一個術語。

我們之所以使用「模擬」（emulation）一詞，是因為它代表著對某一特定大腦的精確複製。不妨拿它與「模擬」（simulation）一詞做個比較，後者的意思是人們試圖建造一個人或動物腦的某些部分（或者全腦）工作方式的通用模型。藍腦計劃（Blue Brain project）就是模擬的一個例子，它的管理者是瑞士洛桑聯邦理工學院的亨利·馬克拉姆（Henry Markram）。在該計劃中，研究者試圖通過將哺乳動物的腦逆向工程至分子級別，並利用多種動物的統計數據，創造一個人造大腦。

目前，大多數SIM研究者的目標是，模擬（譯註：此處為動詞）腦的基本組成部分執行的基礎運算功能，然後在其他基質上如實地復現，同時還要如實復現神經的連通。如此宏大的任務必須被分割成小得多的單元：還有太多的細節需要我們去了解。比如說，我們能否得到足夠精細的神經元數據——單一電脈衝神經元、具備形態細節的神經元，或者突觸中發生的分子過程——來保證模擬確實可行？

對這些問題的探索，已經得到了真實產品的回報，比如人工植入耳蝸，或者美國洛杉磯市南加利福尼亞大學的特德·伯格（Ted Berger）主導的海馬體晶元。伯格正在嘗試製造人工神經細胞。這種人造細胞原本是要為那些因失去腦細胞而罹患阿茲海默病之類疾病的患者作植入之用的。

一座大山依然橫亘在我們面前。我們有待了解的大部分知識，都與神經元或者神經元的片段有關。比如說，每一個神經元產生電活動尖峰（即動作電位）的時機，似乎是腦的主要通貨。這一時機決定了是否有一個突觸要被修改以建立記憶、一個肌肉何時收縮（產生動作或者言語），以及對視覺等感覺輸入的感知。換句話說，這個時機決定了我們與環境的全部互動。

碳拷貝的路線圖分為4個部分。每個部分各自代表了全腦模擬所有參與者的一個共識。4個部分並行推進，也都同樣不可或缺。我們必須檢驗關於「模擬應當包括哪些內容，以及細化到什麼程度」的假設；我們需要設計出合適的硬體和軟體來運行模擬；我們需要神經元和突觸如何互聯的數據——這也是很多正在進行的「連接組」項目的工作；我們還需要記錄整個腦中活動時的電反應波形，以便正確調試模擬的參數——我們稱之為「參考反應」。

數名研究者正在開展檢驗假設的研究。比如戴維·達爾林普爾（David Dalrymple）正致力於秀麗隱桿線蟲腦的模擬。這種線蟲僅擁有302個神經元。他想要確定每一個神經元的功能、行為和生物物理學特徵，目標是建立這種生物神經系統的完整模擬。對於線蟲模擬需要哪些內容，以及細化到什麼程度，他的工作將提供寶貴的信息。

至於硬體，人腦採用的是一張高度並聯的網路。這張網路由幾十億大體上處於非激活狀態的低能耗處理器（即神經元）構成。優秀的模擬將使用類似的基質，比如類似腦的硬體。美國國防部高級研究計劃局投入數百萬美元的神經元計劃（SyNAPSE project）開發的類神經元晶元，就是這種「神經形態」硬體的一個例子。

如果沒有掌握神經元激活方式的高清晰度「布局」圖，便要微調並糾正人腦中億萬神經元的參數，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度的腦結構和功能測量的原因。交待一下：在這個領域中，幾毫米的組織或者任何超過幾百個神經元的結構，都會被稱為「大」。

至於連接組，答案是研究腦細胞和纖維的形態學。電子顯微鏡檢查提供了合適的解析度，而自動腦切片和造影有助於我們處理繪製腦結構詳圖所需的海量數據。

2011年，德國海德堡市馬普學會醫學研究院的凱文·布里奇曼（Kevin Briggman）及其同事，以及美國哈佛醫學院的達維·博克（Davi Bock）及其同事，各自獨立地證明了全腦模擬的原理。他們證明，根據腦掃描結果重建神經迴路，並且利用其預測功能，這是可行的。（他們利用之前被掃描的組織驗證了他們的重建結果。）

參考反應的問題呢？利用核磁共振儀等設備，我們可以得到全腦電活動的低解析度概況。另外一些新的技術也在開發中，比如美國伊利諾伊州埃文斯頓市西北大學的康拉德·考丁（Konrad Kording）及其同事主導的「分子紙帶」（molecular ticker tape）。這一技術應該能夠讓我們以高解析度實時記錄腦活動，而且大幅提高能夠被我們記錄下活動的神經元數量。

我們目前進展如何呢？很顯然，全腦是一個龐大而複雜的研究對象，而且我們還在通過不斷與世界互動擴展它。但我們並不需要徹底了解才能夠模擬全腦。我們需要的只是利用當今的知識和技術，去描述功能腦區的行為，並研究出它們互相溝通的方式。非常驚人的是，一種能夠實現全腦模擬的計劃正在慢慢成形。

還是讓科學，做我們的領路人吧。

編譯自：《新科學家》，Mind transfer: human brains in different materials