科幻照进现实：植入纳米机器人，人类能像《黑客帝国》中一样下载信息

近来，两个研究热点似乎描绘出了未来世界——技术是生命体，生命是一种机器。

前者的代表是走向神坛的“人工智能”，其基础神经网络研究就是模仿人类大脑的神经元，让机器使用神经元之间处理信息的模式来处理信息;后者的代表是“脑机接口”，用信号加工技术将原始的脑活动转化为数字命令，这样你就能用“意念”控制外部世界。

相较于“人工智能”在神经网络方面已照进现实，“脑机接口”则听起来像是科幻小说中才会出现的概念。

但“脑机接口”还远不能满足人类的胃口，最近，科学家又提出了一个更新颖、更玄幻的概念--人脑/云接口系统(B / CI)。

这个概念是由美国加州分子制造研究所的研究人员提出的，他们研究的一项新项目可以将纳米机器人植入人体，实现与网络的实时连接。

相比火爆到不行的人工智能、VR或是AR，脑机接口技术已经稍显冷门，而B / CI更是让人一脸懵逼：这是个什么鬼?

要认识B / CI，就要先B / CI的创立基础“脑机接口”入手。

脑机接口

脑机接口(Brain-Computer Interface)是在人或动物脑(或者脑细胞的培养物)与外部设备间创建的直接连接通路。

简单地来说就是将人类的神经与外部设备连接起来，从而能够用意念控制这些设备。将人脑和外部设备建立联系的方式目前包括侵入式和非侵入式。

侵入式：此类脑机接口通常直接植入到大脑的灰质，因而所获取的神经信号质量比较高。

非侵入式：不进入大脑，像帽子一样方便佩戴于人体。

目前脑机接口技术更多的应用于临床治疗，比如刺激脑部神经，让盲人、聋人能感受到声音和视觉信号。以及读取脑部神经的运动，帮助渐冻症患者、阿尔兹海默患者、中风患者过上正常人的生活。

举个很简单的应用实例：2014年巴西世界杯——机器战甲，身着机器战甲的截肢残疾者，凭借脑机接口和机械外骨骼开出了一球。

人脑/云接口系统

人脑/云接口系统(Human Brain/Cloud Interface，简称B / CI)是在脑机接口的基础上衍生出来的，目标是将大脑中的神经元和突触实时连接到庞大的云计算网络中。

以纳米神经元机器人为介质的脑-云接口可以显著提高人类智能，最终取代大脑神经域的固有架构，提升记忆能力，创建出新的生物/非生物混合网络，以及新式AI接口来改善模式识别和认知等能力。

该项研究资深作者Robert Freitas说：“植入人类大脑的一批纳米机器人将作为人类大脑和超级计算机之间的‘联络人’，能够像科幻电影《黑客帝国》的方式下载信息。”

纳米机器人是一种比人类头发丝的宽度还小的微型机器人，可以在人体血管系统中导航，穿过血液-大脑屏障，并在它们之间或者脑细胞内部精确地自我定位。之后它们通过无线网络向基于云计算的超级计算机网络发送编码信息，用于实时监测大脑状态和数据提取。

说了这么多，那么B / CI究竟有什么用呢?又会以怎样的方式颠覆我们的未来?

相比于脑机接口更多的应用于临床治疗，B / CI则超越了医疗领域，在知识和思想的获取上提供了前所未有的新方式。

秒速获取人类所有知识

现在，人类知识的累积速度越来越快。在1900年时，人类掌握的知识总量每个世纪翻一番。到1950年，这个数字缩短至25年。到了2006年，平均而言，人类知识每13个月就翻一番，“物联网”的诞生有望进一步将这个时间降低到12小时。

如此大量的信息增加了从根本上提高人类学习能力的紧迫性，这些能力目前受到生物进化驱动特征的限制。以如今人类的生物认知能力来看，要想跟上现代科学知识的产生速度显然是不切实际的。

但基于神经纳米技术的B/CI可以允许人们直接、即时地访问几乎所有人类知识，云中的“皮层”可以将“矩阵”式的信息下载到大脑中，考前临时抱佛脚神马的根本不存在。

打造全球超级大脑－－思想的互联网

这一技术还可以创建一个未来化的“全球超级大脑”，将每个人的大脑和AI网络连接起来，实现“集体思考”。

该研究首席作者Martins博士解释说:“虽然目前这个系统还不是特别复杂，但一个实验性的人类“大脑网络”系统已经过测试，可以通过云在不同个体的大脑之间进行思想驱动的信息交换。该系统使用通过“发送者”的头骨记录的电信号，通过“接收者”的头骨的磁刺激，来执行合作任务。

“随着神经纳米机器人技术的进步，我们设想未来可以创造出能够实时控制任意数量的人和机器的思维和思考能力的“超级大脑”。这种共同的认知可以变革民主，增强同理心，最终将文化多样性的群体团结成一个真正的全球社会。”

可以这么说，在B/CI的帮助下，我们可以在不借助语言的情况下直接“读懂”别人的思想，未来关于某件事情的博弈也不再是网络上无休无止“口水仗”，而是云端上“思想”的博弈。

B / CI如何实现?

要实现B / CI，就要将纳米机器人植入大脑，并与云端建立联系。

目前有三种神经纳米机器人可以通过在人体血管系统内进行导航，还可以穿过血脑屏障，进入脑实质，甚至进入单个脑细胞，分别在神经元的轴突初始段、神经胶质细胞内和亲密接近突触时进行自动定位。也就是说这些纳米机器人送入体内后能精准地找到自己的“工作岗位”。

然后，它们将通过辅助纳米机械光纤，以高达每秒∼6×1016比特的速度无线传输突触处理的信息和编码人脑电信息。辅助纳米光纤的传输能力达1018bits/每秒，并能为基于云的超级计算机提供快速的数据传输，以实现实时大脑状态监测和数据提取。

根据该团队的估计，目前现有的超级计算机已经具有处理B / CI所需的神经数据量的必要速度，而且这些计算机的速度正越来越更快。

而如何从云中向超级计算机传输神经数据，可能成为B / CI开发的最终瓶颈。

研究人员表示，要想实现人脑功能结合计算机云端的先进技术，他们必须在技术和医学领域率先取得飞跃发展，其中重要的是能够实现信息无缝传输。

这不仅包括为全球数据传输获得足够的带宽，而且，还要确保如何通过嵌入大脑深处的微型设备实现与神经元的数据交换。

该团队提出的一个解决方案是，使用“磁电纳米粒子”来高效放大大脑神经元和云端之间的通信信号。

Martins博士解释说：“这些纳米粒子已经在活体小鼠中进行了实验，它们可以将外部磁场与神经元电场耦合。也就是说，检测并局部放大这些磁信号，并用它们改变神经元的电活动。 这个过程也可以反过来利用：神经元和纳米机器人产生的电信号通过磁电纳米粒子放大，并在颅骨外进行检测。

此外，我们需要对纳米粒子的生物分布和生物相容性进行详细分析，才能考虑将其应用于人类发展。”

瑞士联邦理工学院(EPFL)苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)的研究人员受细菌启发，研发出一种可以在体液中游动的柔性机器人，将来它或可把救命药物送到你体内难以到达的地方。这种机器人具有生物相容性，能够根据需要改变形状，并且可以在不影响速度的情况下通过狭窄的血管。

鉴于有此先例，该研究团队或许可以在解决纳米机器人的生物相容性做借鉴。

B / CI何时实现?

B / CI这项目前还只存在于科幻影片中的技术似乎离我们的生活还很遥远，但实际上它与我们的距离比任何时候都要近。

Martins博士说，随着这些和其他有前景的B/CI技术以越来越快的速度发展，‘思想的互联网’可能在世纪之交之前成为现实。

近年来，计算数据存储和处理能力的性价比呈现指数增长，人工智能取得的重大突破以及医疗领域的不断改善，都让我们离《黑客帝国》中所描述的场景更近了一步。

而这项研究也再次印证了《科学美国人》上的一句话：“我们所想象的一切，都将变为现实。”