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“賽博朋克”技術(shù)可能不用等到2077年
如果現(xiàn)有的這些研究都能實(shí)現(xiàn)，賽博朋克中機(jī)器與人體結(jié)合的場景肯定不會很遠(yuǎn)。
賽博朋克2077終于上市了！
說起賽博朋克，你一定會想到科技水平極其發(fā)達(dá)的詭異科幻世界，但其社會道德卻趨于崩潰。人造人、機(jī)械結(jié)構(gòu)、人機(jī)結(jié)合.這些充滿科技感的圖像可能會在你眼前不停地閃爍。
但是如果我告訴你，那個時間不用等到2077年，你會相信嗎？
不信就得信：-)
腦機(jī)接口遠(yuǎn)比你知道的厲害
說到腦機(jī)接口,你可能會想到幾個月前埃隆 馬斯克在新聞發(fā)布會上展示的腦機(jī)接口技術(shù)——，這可能是大多數(shù)人對腦機(jī)接口印象最深刻的一個。
但事實(shí)上，這并不是BCI最早的樣子。早在100年前，腦機(jī)接口就進(jìn)入了科學(xué)家的視野。
20世紀(jì)初，腦科學(xué)研究剛剛起步。1909年，德國神經(jīng)學(xué)家科爾比尼安布羅曼提出了大腦皮層的布羅曼分裂，科學(xué)家們開始意識到大腦的不同區(qū)域可能會執(zhí)行不同的功能——具有運(yùn)動、視覺、感覺、情感、語言和記憶.
1924年，德國精神病學(xué)家漢斯伯杰首次實(shí)現(xiàn)了將機(jī)器插入大腦，并記錄了來自大腦的信號——腦電波。
嚴(yán)格來說，這應(yīng)該是腦機(jī)結(jié)合的第一步。
腦電圖(EEG)等腦成像技術(shù)至今仍用于精神疾病的研究|來源：維基百科
未來一百年，腦機(jī)接口的發(fā)展可謂“百花齊放”。經(jīng)過一系列動物實(shí)驗(yàn)，科學(xué)家們開始試圖將其應(yīng)用于人類。在這里，我們將介紹一些最令人驚訝的實(shí)驗(yàn)，看看腦-機(jī)接口已經(jīng)取得了多大的成就。
再說賽博朋克。賽博朋克最吸引人的一點(diǎn)是，即使斷臂斷腿，它也可以連接到機(jī)械臂上。這其中最難的部分是——怎么實(shí)現(xiàn)讓大腦控制機(jī)械臂.事實(shí)上，這在十多年前就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了。
早在2006年，研究人員就植入了一種機(jī)器，形成了一種叫做“BrainGate”,的腦-機(jī)接口系統(tǒng)，它控制著大腦中數(shù)百個神經(jīng)元，這樣四肢癱瘓的人就可以用他們的大腦來控制電腦屏幕上的光標(biāo)；或者讓他換電視，看電視，換頻道；或者玩一個簡單的彈球游戲；甚至操縱一個真正的假肢來達(dá)到抓取的動作.
圖A和圖B顯示了植入芯片的大小，上面的小尖用來監(jiān)測96個神經(jīng)元的電信號；圖C顯示了植入大腦的位置，可能在控制手臂的腦區(qū)；圖D顯示的是四肢癱瘓實(shí)驗(yàn)者的實(shí)驗(yàn)場景|資料來源：Hochberg L R等《自然》
實(shí)驗(yàn)者用腦機(jī)接口控制藍(lán)色光標(biāo)玩消去游戲| Hochberg L R，et al. Nature
實(shí)驗(yàn)者用腦機(jī)接口控制假肢的抓取
幾年后，這種智能門系統(tǒng)發(fā)展到控制體外的機(jī)械臂，可以主動抓取物品，甚至幫助四肢癱瘓患者進(jìn)食和飲水，完成自己的進(jìn)食動作：
資料來源：Youtube-NIHNIDS
既然用頭腦控制機(jī)械臂是可能的，科學(xué)家們正在思考：如果一個中風(fēng)患者四肢癱瘓，但他的四肢都在，他能利用腦機(jī)接口輔助他們重新站起來?嗎
早在2003年，研究人員就試圖利用腦電圖結(jié)合電刺激使四肢癱瘓患者的上肢運(yùn)動并意識到手的抓握能力.此后，又進(jìn)行了各種嘗試，使患者相繼在恢復(fù)行走和重新獲得對四肢控制學(xué)習(xí)。雖然其中有些可能需要假肢輔助，但最關(guān)鍵的問題是——可以恢復(fù)大腦對身體的控制。
通過外部腦電圖和電刺激，癱瘓者可以控制自己的手臂|來源：普弗舒勒G等《神經(jīng)病學(xué)快報》
如果我們弄清楚大腦是如何控制身體的，就像阿麗塔一樣，只有大腦全身的科幻場景才能實(shí)現(xiàn)。
除了鍛煉，科學(xué)家們還關(guān)心另一個與神經(jīng)有關(guān)的精確器官，——眼睛.
早在20世紀(jì)70年代，科學(xué)家們就試圖將芯片植入盲人的視覺皮層，并將它們連接到相機(jī)上，從而創(chuàng)造出一種光幻視（phosphenes），使盲人能夠看到一些簡單的模糊圖像。但限制是電極數(shù)量太少，無法刺激足夠的神經(jīng)元識別圖像。
但就在幾天前，一項(xiàng)研究使用了上千個電極的芯片,它被植入到被訓(xùn)練識別英文字母的失明恒河猴的大腦中，然后使用腦-機(jī)接口讓恒河猴看到由光點(diǎn)組成的字母，恒河猴立刻就能識別這些光點(diǎn)，這也解釋了腦-機(jī)接口的成就。
隨著電極的增加和科學(xué)家對視覺通路的進(jìn)一步認(rèn)識，數(shù)千萬盲人將有可能再次看到。
通過前期在電腦中產(chǎn)生光斑的訓(xùn)練(左圖四張)，獼猴學(xué)習(xí)字母，然后植入芯片，再通過電腦輸入光斑供獼猴識別(右圖兩張，后面是A和L)
此外，還有關(guān)于如何利用腦機(jī)接口進(jìn)入虛擬世界游戲，或者連接不同人的大腦進(jìn)行信息傳遞，以及體外人工培養(yǎng)神經(jīng)細(xì)胞制作“神經(jīng)芯片”的研究……前面提到的馬斯克的創(chuàng)新之處在于將更多的電極集成到了更小的芯片上這一工程學(xué)進(jìn)步,為腦機(jī)接口帶來了新的無限可能。
如果這些腦機(jī)接口的研究能夠?qū)崿F(xiàn)，賽博朋克中機(jī)器與人體結(jié)合的場景肯定不會遙遠(yuǎn)。
人造器官可不只是機(jī)械形態(tài)
除了大腦這種人們找不到的器官，它還需要足夠的人造器官來重建人體。
在這個問題上，科學(xué)家的進(jìn)步和思考已經(jīng)超出了賽博朋克——因?yàn)闄C(jī),械的人造器官不能滿足人體的需求.的范圍
一方面，由于人體器官結(jié)構(gòu)的復(fù)雜機(jī)制，人工機(jī)械遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到類似的水平；另一方面，這些機(jī)器需要定期更換，支持時間有限。比如現(xiàn)在的人工心臟需要外接泵為機(jī)械心臟提供動力，實(shí)驗(yàn)期不到十年。
市場上現(xiàn)有臨時人工心臟同步心臟示意圖|來源：syncardia.com
因此，科學(xué)家們也走上了一條完全不是“賽博朋克”的道路：3D生物打印和異種移植。
3D生物打印用生物細(xì)胞作為材料和3D打印的技術(shù)在預(yù)設(shè)的模型下構(gòu)建了一個器官，然后培養(yǎng)了印刷的器官。雖然心臟、腎臟等器官還沒有實(shí)現(xiàn)，但耳朵、心臟瓣膜、氣管等簡單的器官結(jié)構(gòu)是可以打印的。
三維生物打印制作的人工耳(甲、乙)、心臟瓣膜(丙)和支氣管(丁)
|來源：閆q等工程
研究這個方向的科學(xué)家也有一個大膽的想法：現(xiàn)在打印體外器官再移植，之后可以手術(shù)打開患者的內(nèi)臟直接打印在患者身上嗎？根據(jù)需要將細(xì)胞打印給患者可以避免體外器官培養(yǎng)的問題。
從A到C，演示了這種原位3D生物打印的進(jìn)展：從組織上的“打印”，到實(shí)驗(yàn)動物上的“打印”，最后到未來外科手術(shù)中的“打印”人|來源：Ozbolat I T .生物技術(shù)趨勢
除了從“0”體外培養(yǎng)器官，早在20世紀(jì)70年代3D打印還沒有出現(xiàn)的時候，就有科學(xué)家提出了更大膽的想法：將豬的內(nèi)臟移植給人類?有可能嗎
他們使用基因編輯技術(shù)來轉(zhuǎn)化豬的基因，以確保豬的這些器官在移植過程中不會產(chǎn)生免疫排斥,炎癥和凝血反應(yīng)。然后把這些豬的器官移植到狒狒身上，看看移植效果如何。
導(dǎo)致異種移植失敗的三個主要障礙|來源：牛，等。高級藥物傳遞評論
之所以用豬，主要是因?yàn)槠渌咏祟惖膭游铮热绾谛尚?，比較稀少，甚至接近瀕危。而豬可以保證器官和人比較像和足夠器官數(shù)量供給.都有，結(jié)合近年來比較成熟的基因編輯技術(shù)，豬的器官可以改造成更適合人類的。
成績也喜人。經(jīng)過幾十年移植豬器官的嘗試，狒狒存活的時間也在增加，最長的一次可以到達(dá)300天以上.
轉(zhuǎn)基因豬心移植到狒狒不同時期的存活時間|來源：庫珀D K C .異種翻譯。起拱石
今年9月，楊鹿晗團(tuán)隊開發(fā)的“豬3.0”在避免免疫排斥和炎癥反應(yīng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步解決了另一個可能威脅人類的問題。避免豬體內(nèi)存在的病毒對人類的威脅。
但這背后還有很多問題，比如豬的壽命遠(yuǎn)不如人類，體溫和各種生化代謝反應(yīng)是否能與人類相匹配，都在等待科學(xué)家去克服。
但是我們已經(jīng)看到了人造器官的新黎明。
內(nèi)源性病毒
賽博朋克的世界不僅僅是人與機(jī)器的結(jié)合，人類身體的肆意改造所引發(fā)的社會道德問題往往隱藏在科技高度發(fā)展的背后，其中最簡單卻又最復(fù)雜的就是——。我們應(yīng)該如何對待人類？
賽博朋克的科幻背后，往往透露著科學(xué)發(fā)展后的社會倫理|來源：銀翼殺手2049
科幻小說作家布魯斯斯特林曾將網(wǎng)絡(luò)朋克定義為：
像對待老鼠一樣對待人，一切針對老鼠的措施都可以同樣適用于人。閉上眼睛拒絕思考，并不能讓這個可怕的畫面消失。這是賽博朋克。
這就是科學(xué)家今天面臨的科學(xué)倫理問題：結(jié)語：倫理問題與賽博朋克,我們以后還會把人作為實(shí)驗(yàn)對象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)嗎？
事實(shí)上，我們剛才提到的腦機(jī)接口和人工器官與賽博朋克的初衷并無關(guān)系，絕大多數(shù)科學(xué)家都會為了科學(xué)的邊界應(yīng)如何定義？.而開發(fā)這樣的技術(shù)
但是，不排除有些科技發(fā)展到一定程度，會產(chǎn)生很多幫助患者，讓患者能夠恢復(fù)正常生活甚至社會道德問題。
比如腦機(jī)接口發(fā)展到極致，能否用芯片代替人腦？還是把意識上傳成數(shù)據(jù)？我還是我嗎？
再比如器官移植。當(dāng)體內(nèi)所有器官都是豬的時候，這個人該不該吃豬肉？還是他(它)還是一個人？
2018年底的基因編輯嬰兒事件，就值得我們反思科研倫理是否跟進(jìn)科學(xué)技術(shù)的問題
而科研倫理道德，就要求我們提前思考這樣的問題，給科學(xué)確定研究的邊界：比如克隆羊多利的問世，克隆人的想法就已經(jīng)被科學(xué)家早早否認(rèn)，并扼殺在搖籃之中；體外受精和細(xì)胞培養(yǎng)的實(shí)現(xiàn)，也讓科學(xué)家將人類胚胎的研究嚴(yán)格控制在了14天以內(nèi)……
哲學(xué)問題的思考這就要求在這個技術(shù)日益更新的時代，相關(guān)的規(guī)定和政策能及時跟進(jìn)。
《賽博朋克2077》 不跳票了，但是希望現(xiàn)實(shí)的賽博朋克永遠(yuǎn)跳票。
參考資料
引用該論文王志平，王志平，王志平，王志平，王志平，王志平。自然，2006，442(7099): 164-171 .
用腦門系統(tǒng)對機(jī)器人手臂進(jìn)行思維控制，https://www.youtube.com/watch？v=qrt8qcx3c bco
普富特謝勒，米勒格，普富特謝勒等。"思想"——控制功能性電刺激以恢復(fù)四肢癱患者的手抓力[J]20 .神經(jīng)科學(xué)快報，2003,351(1): 33-36。
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引用該論文王志平，王志平，王志平。生物技術(shù)趨勢，2015,33(7): 395-400。