远期（2070—2100）

心力胜过物质

到这个世纪结束时，我们将用我们的心力直接控制计算机。像希腊神一样，我们想要什么，我们的愿望就会实现。这项技术已经有了基础。但是也许需要几十年艰苦的工作才可以完善。这个革命分两部分。首先，头脑中的想法必须能够控制周围的物体。第二，计算机必须能够检验人的愿望，以便实现这个愿望。

第一个显著的突破是在1998年实现的，德国埃默里（Emory）大学和蒂宾根（Tübingen）大学的科学家将一根细小的玻璃电极直接放进一位56岁，在中风后瘫痪的病人的大脑中。此电极连接到计算机上，分析他的大脑信号。中风病人能够看到计算机屏幕上光标的图像。然后，利用生命反馈，他能够只凭思索控制计算机显示的光标。在人的大脑和计算机之间的首次直接接触实现了。

布朗（Brown）大学的神经科学家约翰·多诺霍（John Donoghue）最完善地开发了这项技术，他创造了一个设备叫做“脑机接口”（BrainGate），帮助受到大脑伤害的人沟通。他引起了媒体的重视，甚至在2006年成为《自然》杂志的封面人物。

多诺霍（Donoghue）告诉我，他的梦想是要利用信息革命的全部能力，让“脑机接口”改变处理脑损伤的方法。它已经对他的病人的生活产生了巨大的影响，他十分希望能进一步发展这项技术。他个人之所以对这项研究有极大的兴趣，是因为当他还是一个孩子的时候，就因为退化疾病被局限在轮椅上，因此他知道无助的感觉。

他的患者包括中风病人，完全瘫痪了，不能与他的亲人沟通，但是他们的大脑还是活跃的。他放了一个只有4毫米宽的芯片在中风病人大脑的顶上，在控制运动神经中枢的部位。这个芯片连接到一个分析和处理大脑信号的计算机上，最终将信息发送到一个笔记本电脑上。

开始时患者对光标的位置不能控制，但可以看到光标移动到那。通过反复试验，患者学会了控制光标，几小时之后就能把光标定在屏幕上的任何地方。通过练习，中风病人能够读写电子邮件和玩视频游戏。原则上，一个瘫痪病人能够执行任何计算机可以控制的功能。

多诺霍从4个患者开始，两个有脊髓损伤，一个中风，第四个患肌萎缩性侧索硬化症 （ALS，又称肌无力肌萎缩症） 。其中之一从脖子底下瘫痪，仅用了一天就掌握了用大脑移动光标。今天，他能够控制电视、移动计算机光标、玩视频游戏和读电子邮件。病人也可以通过操作电动轮椅到处走动。

简单地说，对于完全瘫痪的病人这完全是奇迹。头一天，他们的身体是陷入绝境的，无助的；第二天，他们在环球网上冲浪，和周围世界的人对话。

〔我曾经出席了纽约林肯中心的一个祝贺伟大的宇宙学家斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）的节日招待会。看到他陷在轮椅中，除了面部的几根肌肉和眼皮，没有任何地方能动，护士抬着他柔软的头推着他到处走，着实让人感到心碎。经过几个小时和几天极其痛苦的努力，他用他的声音合成器说出了几个简单的想法。我想，对他来说利用“脑机接口”技术是不是太晚了。这时约翰·多诺霍走过来向我问好，他当时也在听众中。因此，也许“脑机接口”是霍金最好的选择。〕

在杜克（Duke）大学的另一组科学家在猴子身上取得了类似的结果。米格尔· A.L.尼科莱里斯（Miguel A.L.Nicolelis）和他的团队在猴子的大脑上放了一个芯片。这个芯片连接到一个机械臂上。开始的时候，猴子很烦躁，不知道怎样操作这个机械臂。但经过一些训练，这些猴子利用它们的脑力能够慢慢地控制机械臂的运动，例如移动它去抓一根香蕉。它们可以本能地不假思索地移动这些臂，就好像这些机械臂是它们自己的一样。“有一些心理的证据说明，在试验期间它们感到与此机械臂的连接比与它们自己身体的连接还紧密。”尼科莱里斯说。

这也意味着有一天我们能够利用纯粹的思维控制机器。瘫痪的人也能以这种方式控制机械手臂和腿。例如，也许能够把一个人的大脑直接与机械手臂和腿连接起来，不经过脊髓，这样患者就又能行走了。这也为利用大脑的能力控制世界奠定了基础。

识别意识

如果大脑能够控制计算机或机械臂，在大脑中不放电极，计算机能够识别一个人的思想吗？

自从1875年人们就知道大脑是根据通过神经的电流，产生微弱的电信号工作的。这些电信号可以通过放在大脑周围的电极来测量。通过分析这些电极拾取的电脉冲，可以记录脑电波。这被叫做脑电图（EEG），它记录大脑总的变化，例如是不是在睡眠和情绪如何，如激动、生气等。脑电图的输出可以显示在计算机屏幕上，被测脑电波的人可以看到它。过了一会儿，这个人只靠思维就能移动光标了。蒂宾根（Tübingen）大学的尼尔斯·比尔鲍默（Niels Birbaumer）已经能够用这种方法训练部分瘫痪病人书写简单的句子了。

甚至玩具制造者也利用这个方法。一些玩具公司，包括神念科技公司（NeuroSky）销售的头巾里面有脑电波类型的电极。如果你以某种方式集中思想，你就可以激活头巾中的脑电波，然后这些脑电波就能控制玩具。例如，可以通过纯粹的思维就可升起圆筒里的乒乓球。

脑电波的优点是它能迅速检测大脑发射的各种频率，无须精心制作的昂贵的仪器。但是脑电波一个大的缺点是不能定位思想在大脑中的特定位置。

一个更加敏感的方法是功能磁共振成像（fMRI）扫描。脑电图（EEG）与功能磁共振成像（fMRI）的扫描完全不同。脑电图扫描是一个被动的设备，只是拾取大脑的电信号，不能很好地确定信号源的位置。功能磁共振成像仪利用无线电波产生的“回波”能够窥视活组织的内部。这使我们能够锁定各种信号的位置，产生大脑内部的壮观的3D图像。

功能磁共振成像仪（fMRI）是非常昂贵的，要求实验室有完整的笨重的设备，但是它已经给出我们大脑如何思考的惊人的细节。fMRI扫描使科学家能够找出血液的血红素中所含的氧气的存在。因为氧化的血红素含有使细胞活动的能量，检测血红素中氧的流动就使我们能追逐大脑中思维的流动。

洛杉矶加利福尼亚大学的心理学家乔舒亚·弗里德曼（Joshua Freedman）说：“这就像16世纪望远镜发明之后的天文学家。几千年来，只有很少聪明的人试图了解天上发生的事情，但是他们能够推测人类所看不到的视野之外的东西。然后，突然，一个新的技术让他们直接看到了那里有什么东西。”

事实上，功能磁共振成像（fMRI）扫描仪甚至可以检测到大脑中思想的运动，分辨率为0.1毫米，比大头钉的尖头还小，大约相应于几千个神经细胞（即神经元）。因此，fMRI能够给出大脑思索过程中能量流动的三维图像，精确到令人吃惊的地步。最终，有可能建成能够探测单个神经的fMRI仪器，在这种情况下人们也许能够读取与特定思维相应的神经系统模式。

最近，伯克利加利福尼亚大学的肯德里克·凯（Kendrick Kay）和他的同事取得了突破。他们对观看各种物体，如食物、动物、人和各种颜色的普通物体的人进行功能磁共振成像（fMRI）扫描。凯和他的同事编制的软件程序能将这些物体与相应的fMRI模式联系起来。看到的物体越多，计算机程序在fMRI扫描上识别这些物体就越好。

然后他们说明，对于完全新的物体情况也是这样，并且软件程序通常能够正确地将这个物体与功能磁共振成像（fMRI）扫描匹配。出示120张这些物体的图像，软件程序识别fMRI扫描和这些物体有90％是正确的。出示1000张新图像时，软件成功率为80％。

凯说：“有可能识别一位观察者在一大堆完全新颖的自然图像中看到的是哪些特定的图像……也许很快就有可能通过只是测量人脑的活动就能重新构造这位观察者所看到的图像。”

这个方法的目标是创建“思想词典”（dictionary of thought），因此，每个物体与某个功能磁共振成像（fMRI）图像有一对一的关系。通过阅读fMRI模式，我们能够译解这个人在想什么。最终，计算机将能够扫描从大脑中涌现出来的成千上万的fMRI模式，并译解它们。用这种方法，我们能够译解一个人的意识流。

拍照一个梦

然而，利用这一技术的问题在于，例如，尽管有可能辨认出你是不是在想一条狗，但不能复制出这条狗的实际图像。一个新的研究路线是试图重新构造大脑正在思索的精确图像，这样就有可能创建人的思想的视频。用这种方法，也许能够进行一个梦的视频记录。

因为时间是无法追忆的，梦使得人们着迷，梦是短暂的图像，有时是如此难以回忆和理解。好莱坞早就幻想有一种机器，也许有一天能把梦一般的思想送到大脑中，或者记录它们，就像在《全面回忆》（ Total Recall ）电影中那样。然而，所有这一切纯粹是思索。

一直到最近，情况仍是如此。

科学家已经在一个曾经被认为是不可能的领域中取得了显著的进展：对我们的记忆，也许还有我们的梦境拍快照。东京高级无线电通讯计算神经系统科学实验室的科学家在这个方向跨出了第一步。他们向他们的实验者的特定位置照射一束极微小的光。然后利用功能磁共振成像（fMRI）扫描记录大脑将这个信息记录在何处。他们移动这个极微小的光，并记录大脑把这个新的图像记录在哪。最终，他们有了这些极微弱的光点记录在大脑中的位置的一对一的映射图像。这些小光点位于10×10的栅格中。（图3）

然后，科学家闪现一张由这些10×10的点制作的简单物体，如马蹄铁的图片。然后通过计算机能够分析大脑如何储藏这个照片。可以肯定的是，大脑储藏的模式是构成马蹄铁图像的总和。

用这种方式，这些科学家能够创建大脑所看见的图片。在这个10×10栅格上，光的任何模式可以通过查看功能磁共振成像（fMRI）大脑扫描的计算机进行译解。

在将来，这些科学家要增加在他们的10×10栅格上像素的数量。此外，他们说，这个方法是通用的，也就是说，任何形象化思维，或者甚至梦应该能够通过功能磁共振成像（fMRI）扫描检测。如果这是真的话，这也许意味着，在人类历史上，我们将能够首次记录梦的图像。

当然，我们的思想图像，特别是我们的梦，决不会像水晶一样清晰，总会有些模糊，但是我们能够深入地看到某个人大脑的形象思维，这一点是了不起的。（图4）

识别思想的道德规范

这样做就会产生一个问题：如果你能够随随便便地阅读别人的思想会发生什么呢？诺贝尔奖得主，前加利福尼亚理工学院校长戴维·巴尔的摩（David Baltimore）担心这个问题。他写道：“我们可以窃听别人的思想吗？……我不认为这是纯粹的科幻，但它会产生一个人间地狱。想一想如果对方能读懂你的思想还怎样向配偶求爱呢，如果别人能读到你的想法怎样谈判一个合同呢。”

他推测，大部分时间，阅读别人的思想将会产生某些尴尬但不是灾难性的后果。他写道：“有人告诉我，如果你在中途停止教授的讲课……学生中的大部分是沉溺在性的幻想中。”

但思想阅读也许不会变成这样一个秘密的结果，因为我们的大部分思想不是明确定义的。拍照我们的白日梦和梦也许有一天可能，但我们也许对照片的质量失望。很多年前，我记得读过一个短篇故事，一个妖怪对一个人说，他能让他得到他能够想象的任何东西。他立刻想象豪华的奢侈物品，如豪华轿车、几百万美元现金和一个城堡。然后，这个妖怪立刻将这些想象的东西变成实际的东西。但是当这个人仔细考察它们时，他震惊地发现，豪华轿车没有门把手和发动机，钞票的票面模糊不清，城堡是空的。在他匆忙想象所有这些物品时，他忘了在他的想象中存在的这些图像仅仅是一般的思想。

此外，不能肯定你能在远距离读某人的思想。所有研究的方法到现在为止（包括EEG、fMRI和大脑上的电极本身）要求与受试者近距离接触。

虽然如此，可能最终会通过法律限制未被授权的思想阅读。还可以制造保护我们思想的设备，使我们的思想不受干扰、阻塞，或搅乱我们的电信号。

真正的思想阅读仍然是几十年后的事，但至少，功能磁共振成像（fMRI）扫描仪可以用做初步的测谎仪。讲谎话比讲真话引起更多的大脑中心的活动。讲假话意味着你知道真的，但思索谎话和它的种种结果，比讲真话要求更多的能量。因此，fMRI扫描仪能够检测这个额外的能量消耗。目前，科学社团对允许fMRI测谎仪做最后的判断有保留，特别是在法庭的案例中。这项技术仍然是太新了，不足以提供坚实的测谎方法。

现在已经有两个商业公司提供功能磁共振成像（fMRI）测谎仪，声称成功率高于90％。印度的一家法院已使用功能磁共振成像技术处理一个案例，现在在美国法院也有几个案例涉及fMRI。

通常测谎仪不能测谎，只测量紧张信号，如出汗增加（通过皮肤的导电性进行测量）和心率增加。大脑扫描仪测量大脑活动的增加，但是这些测量与说谎之间的关系仍要最后验证才能用于法庭。

也许需要若干年仔细的测试，研究功能磁共振成像测谎仪的限制和精度。同时，麦克阿瑟（MacArthur）基金会近年来为“法律和神经系统科学项目”提供1000万美元资金确定神经系统科学如何影响法律。

我的fMRI大脑扫描

功能磁共振成像（fMRI）曾经扫描过我的大脑。为了一个BBC发现频道纪录片，我飞到杜克（Duke）大学，他们把我放在一个担架上，推进一个巨大的金属圆筒。当一个巨大的、强大的磁场打开后（20000倍地球磁场的强度），我大脑中的原子与磁场的方向排列对齐，就像陀螺的轴对准一个方向。然后一个无线电脉冲发送到我的大脑中，把我的原子的一些原子核翻个个儿。当这些原子核最终翻回到正常位置，它们发射一个小脉冲，或“回声”，由功能磁共振成像（fMRI）机器检测。计算机分析这些回声，处理信号，然后重新集合我大脑内部的3D映射图像。

整个过程完全是无痛和无害的。发送到我身体内的射线是非离子化的，不会由于把原子撕开引起细胞的损伤。即使悬在比地球强几千倍的磁场中，我检查不到我的身体有丝毫变化。

我接受功能磁共振成像（fMRI）扫描的目的是要精确确定我大脑中的某些思想是在什么地方制造的。特别是，大脑内部有一个小生物“钟”，就在两眼之间，鼻子之后，在这个地方大脑计算分和秒。

当我在扫描仪内部时，测试人员要我测量分秒的通过。后来，当fMRI图片定影之后，我清楚地看到当我计算分和秒时就在我鼻子的后面有一个亮点。我认识到，我见证了生物学全新领域的诞生：追踪与某个思想相联系的大脑的精确位置，这是一种形式的思想识别。

三录仪和手提大脑扫描仪

在将来，磁共振成像（MRI）机器不需要像今天在医院里面的设备那么巨大，要重好几吨，占据整个房间。它可能会小到手机，或一分钱硬币那样大。

1993年，伯恩哈德·布吕米希（Bernhard Blumich）和他的同事，当他们还在德国美因茨（Mainz）麦克斯·普朗克塑料研究所（Max Planck Institute for Polymer Research）工作的时候，偶尔发现一个能够创造小型磁共振成像（MRI）机器的新颖的想法。他们建了一个新机器，叫做鼠型磁共振成像仪（MRI-MOUSE），一种可移动的通用表面探测器，当前大约1英尺 （30.5厘米） 高，有一天磁共振成像仪也许会像咖啡杯那样大，会在部门的商店出售。医学也许会因此产生一次革命，因为人们可以在自己房间里私下进行MRI扫描。布吕米希（Blumich）幻想有一天，一个不太遥远的将来，人们可以用个人的鼠型磁共振成像仪搜遍全身，在一天的任何时间里查看身体内部。计算机将会分析图片和诊断任何疾病。“也许像《星际迷航》中的三录仪（tricorders）那样的东西不要等得太久就会出现了。”他最后说。

〔磁共振成像（MRI）扫描的工作原理类似于罗盘指针。罗盘指针的北极立即与地球磁场对齐。因此当人的身体放在磁共振成像扫描仪中，原子的核就像罗盘指针一样与磁场对齐。然后，一个无线电脉冲发送到身体里使原子核上下翻转。最终，当原子核反转回来回到原位时，发射一个二次无线电脉冲，或“回声”。〕

他的小型磁共振成像仪的关键是非均匀磁场。通常，今天的磁共振成像仪之所以体积这样大的原因是需要把身体放在极均匀的磁场中。磁场越均匀，得出的图像就更详细，今天的分辨率可以低至1毫米的十分之一。为了得到均匀的磁场，物理学家用了两个大的线圈，直径大约2英尺 （61厘米） ，一个堆叠在另一个上面。这个线圈叫做赫尔姆霍兹（Helmholtz）线圈，在两个线圈之间的空间中提供均匀的磁场。然后，将人体沿着这两个大磁铁的轴放好。

但是如果使用非均匀的磁场，得出的图像是扭曲的，那是没有用的。这是几十年来磁共振成像仪面临的问题。但是，布吕米希碰巧发现一个巧妙的方法补偿这个扭曲，他是通过发送多个无线电脉冲到样品中，然后检测产生的回波。然后用计算机分析这些回波，补偿非均匀磁场产生的扭曲。

今天，布吕米希的手提鼠型磁共振成像仪使用一个小型的U形磁铁，在U形磁铁的每一端产生北极和南极。将这个磁铁放在患者身上，移动磁铁可以看透皮肤下面几英寸。标准的磁共振成像仪要消耗大量的电能，必须有特殊的电源接口，而鼠型磁共振成像仪所用的电力相当于普通的灯泡。

在布吕米希早期的试验中，他把鼠型磁共振成像仪放在像人体组织一样的软橡胶胎的上面。这样就可直接用在商业上：快速检验产品的缺陷。通常的磁共振成像仪不能用在含有金属的物体上，如辐射型钢带轮胎。因为鼠型磁共振成像仪仅用很弱的磁场，所以没有这个限制。（常规的磁共振成像仪的磁场强度为地球磁场的20000倍。在磁场开启时，金属工具会突然飞出来打到护士和技术人员的身上，引起严重损伤。鼠型磁共振成像仪没有这样的问题。）

鼠型磁共振成像仪不仅用于分析含有铁金属的物体是理想的，它也能够分析太大的放不进常规磁共振成像仪的物体，或者不能移动位置的物体。例如，在2006年用鼠型磁共振成像仪成功地产生了奥茨（Otzi）冰人内部的图像，这是1991年在阿尔卑斯山发现的冰冻的尸体。在奥茨冰人的身上到处移动U形磁铁，它成功地揭示了这个冰冻的身体的各层组织。

在将来，鼠型磁共振成像仪可以做得更小，使大脑的磁共振成像扫描仪小到像手机那样大。到那时，扫描大脑识别一个人的思想就不是什么问题了。最终，磁共振成像扫描仪也许薄得像硬币，几乎看不到。它也许类似功率不大的脑电波扫描仪，你戴上一个塑料帽，上面有很多电极附在头上。（如果你把这些手提式的磁共振成像盘放在指尖上，然后把它们放在人的头上，这就好像进行了《星际迷航》中的火神智力融合一样。）

心灵遥感和上帝的能力

这个进展的终点是实现心灵遥感，即神话中通过纯粹的思想可移动物体的上帝的能力。

例如，在《星际迷航》电影中，力是一个神秘的场，它遍布星系和释放“绝地武士门”（Jedi knights）的智能，使他们能够用他们的头脑控制物体。这个力能将光剑、射线枪，甚至整个恒星飞船轻轻浮起，还能控制别人的行动。

但是我们不需要旅行到遥远、遥远的星系去利用这个能力。到了2100年，当我们在房间中行走时，我们能够用心力控制计算机，然后计算机控制我们周围的东西。移动重的家具、重新布置桌子、进行修理等，只要想想它就可以完成。这对于工人、消防队员、宇航员和战士是非常有用的，因为他们操作机器不只需要两只手。它也会影响我们与世界相互作用的方式。我们将能够骑车、开车、玩高尔夫球或精心制作的游戏，只要想一想就成。

利用某些叫做超导的东西有可能实现靠思想移动物体，在第4章将进一步解释超导体。到本世纪末，物理学家也许能够创造在室温下运作的超导体，这就使得我们可以创建巨大的磁场，但只要求很小的电能。像20世纪是一个电的世纪一样，在将来室温超导也许会给我们带来一个磁的时代。

今天产生强大的磁场非常昂贵，但在将来有可能变得几乎不需要费用。这使我们能够减小火车与车轨之间的摩擦力，使运输发生革命，消除电转换的损失。这也使我们能靠纯粹的思维就能移动物体。把小的超级磁铁放在各种物体的内部，就能几乎随意地到处移动它们。

我们设想，在近期每一件物品放一个小芯片使它智能化。在远期每一件物品中放一个小的超导体，使它能产生磁能爆发，足以推动它在房间中到处移动。例如，设想一个桌子里面放了超导体。通常情况下，这个超导体不带电。但是，在加上一个小电流后，它就能产生强大的磁场，能够推着它在房间中移动。我们将能够靠思想激活埋藏在物体中的超级磁铁，并使它移动。

例如，在电影《X战警》（ X-Men ）中，邪恶的突变异种是由“万磁王”（Magneto）领导的，他能够操作物体的磁性移动巨大的物体，甚至能够通过他的心力移动金门桥。但是这个能力有一个限制。例如，它很难移动像塑料或纸这些没有磁性的物体。（在第一部《X战警》影片的末尾，万磁王被囚禁在一个完全由塑料做成的监狱中。）

在将来，室温超导体可以藏在普通物体，甚至非磁性物体的内部。如果将物体内的电流打开，它就可以成为磁性的，因此通过思想控制一个外部磁场就可能使它移动。

我们也有能力通过思想操纵机器人和天仙的化身。这意味着，就像在电影《代理人和阿凡达》（ Surrogates and Avatar ）一样，我们也许能够控制我们替身的运动，甚至感到疼痛和压力。如果需要一个超人的身体在外层空间进行修理或在紧急情况下救人，这也许会被证明是很有用的。也许有一天，我们的宇航员可以安全地待在地面上，控制超人机器人的身体飞往月球。我们将在下一章更详细讨论这个问题。

我们也要指出具备这个心灵遥感能力不是没有危险的。正如在前面提到的，在电影《惑星历险》（ Forbidden Planet ）中，在我们之前几百万年的一个古代文明实现了利用心力控制万物的最终的梦想。作为他们技术中的一个微不足道的例子，他们创造了一个机器能把思想转换成3D图像。将这个设备戴在头上，想象某物，在这个机器内部一个3D图像就产生了。尽管这个设备对于20世纪50年代的电影观众来说似乎是不可思议的，但是这个设备在未来几十年将会出现。在这部影片中还有一个设备利用精神能量举起重物。但是正如我们知道的，这项技术不需要再等几百年，它已经存在了，在一种形式的玩具中。将脑电图（EEG）电极放在头上，这个玩具检测大脑中的电脉冲，然后它就把一个小物体举起来了，就像在这部影片中一样。在将来，很多游戏可以靠纯粹的思想来玩。每个比赛队可以在精神上连线，使他们能通过思想移动球，智力最好的比赛队将赢球。

《惑星历险》影片的结局让我们踌躇不前。尽管他们的技术浩瀚无边，但他们还是毁灭了，因为他们没有注意到他们计划的缺陷。他们的强大的机器不仅渗入到他们的自觉的意识中，也渗入到他们的下意识的要求中。野蛮、长期受压迫的思想、远古进化的过去也跃然回到生活中，并且这些机器把每一个下意识的噩梦物化为现实。在实现他们的最伟大创造的前夕，这个强大的文明正是被他们希望从工具解放出来的这个技术本身所毁灭了。

然而，对于我们来说，这个危险仍然是遥远的。在22世纪之前，这种量级的设备还不会出现。但是我们面临一个更直接的问题。到2100年，我们将生活在一个到处都是有着像人一样特点的机器人中间。如果它们变得比我们还聪明将会怎样？ FHg4iu7A2FGEZceK5cBy6iw7G4B4uevy4quGvGMMHzlarLlMNInv3zTDh+vgi6aQ