脑机结合！科学家将“人脑”对接到计算机上，缸中之脑会出现吗

人类的大脑或许可以和计算机结合，变得更加强大！你以为这种想法还停留在科幻小说中，殊不知科学家已经实现了！

只不过，和你想的有点不一样，科学家不是把芯片移植到人类的大脑中，而是把人类的脑细胞移植到了计算机上。问题在于：二者的结合顺利吗？脑细胞真的能在芯片上运行起来吗？

在此之前，也有不少研究人员进行过用计算机模拟人脑的尝试。2013年的时候，日本最大的研究机构理化学研究所开发了模拟人类大脑的京计算机，研究人员为这台超级计算机安装了82944个处理器和PB级主存储器。

即便如此，它还是花了整整40分钟的时间，才模拟出了由10.4万亿个突触连接的17.3亿个神经元在1秒钟内完成的活动。而且，它模拟的大脑仅有人脑1%左右的规模，人类的大脑平均有860亿个神经元和40000亿个突触，每个神经元都能和差不多10000个其他的神经元相连并沟通！

你再想一想，这台超级计算机仅仅占据的空间就相当惊人了，更别提恐怖的耗电量了。相比之下，人脑的重量只有差不多1400克，功率更是低至25W。可以说，人脑的精密程度是任何超级计算机完全无法比拟的。

人脑的精妙之处在于，它已经将计算和储存功能完美地融为了一体。相比之下，计算机的计算功能和储存功能还需要利用不同的硬件来实现。

因此，近些年来，科学家和工程师们一直尝试通过设计硬件和算法来模仿大脑的结构和工作方式，使得计算机可以更加接近大脑的功能，这种技术被称为神经形态计算。不过，这项技术仍然处在刚刚发展的阶段，不仅需要消耗大量的时间来训练人工神经网络，还需要花费不少的能源。

来自印第安纳大学布卢明顿分校的工程师Feng Guo选择了一条不一样的道路，他和他的团队在实验室培育了真实的人类脑组织，把计算机当作载体，实现与人脑的结合。

在人类的体内，有一种特殊的细胞，叫干细胞，它们处在“原始”的状态，或者可以理解为基础状态，有潜力分化成人体的各种不同细胞。研究人员正是利用了多能干细胞，通过他们的技术培育成了脑细胞，然后又将这些脑细胞组合成了三维微型大脑。这种结构被称为类器官，虽然并不是像真的大脑一样完整，更没有人类的思维，但也具备基本的结构和连接。

尽管如此，这种“类大脑”对于科学家们研究大脑的发育和运行原理非常有帮助。在本次研究中，科学家们就将他们制造出来的“大脑”利用一种名叫“储备池计算”的技术，连接在了高密度微电极阵列上，他们称之为Brainoware。

研究人员通过电信号给类脑器官进行刺激，后者就会像正常的大脑一样进行信息处理，再以神经活动的形式输出自己的反馈。其中，输入设备和输出设备都是普通的计算机硬件，经过研究人员的训练才能够实现神经数据和电子数据的相互转化，与有机体协作。在这些准备工作完成之后，研究人员向它输入了语音识别等任务和非线性方程预测等数学问题。

首先，研究人员向Brainoware输入了来自8名男性语言发出的240个日语语音，要求它识别出其中一个人的声音。经过短短2天的训练时间，Brainoware就已经能达到78%的准确率了。

接下来，研究人员给Brainoware安排了预测厄农映射的任务，在无监督学习4天之后，Brainoware预测的准确率超过了那些没有长短期记忆单元的人工神经网络。

在发表于《自然-电子学》杂志上的文章中，研究人员介绍，和那些拥有长短期记忆单元的人工神经网络相比，Brainoware的准确度还略逊一筹。不过，前者普遍经历了50个周期的训练，而Brainoware仅仅用了不到10%的训练时长就达到了差不多的结果，可见其功能之强大。

而且，相比于纯粹机械的人工智能，Brainoware还拥有可塑性、适应性更强的有机体，可以根据电刺激进行灵活的改编和重组，这让它在储备池计算方面的能力更加强大。

当然，Brainoware也有缺点，比如在保持有机体的活力和健康方面的问题，以及周边设备的能耗问题。即便如此，本次研究对于科学家们在学习机制、神经发育和神经退行性疾病等领域的研究有重要的意义。

另外，对于这项研究的伦理问题，有科学家也提出了他们的担忧。在《自然-电子学》杂志的评论中，来自约翰·霍普金斯大学的几位科学家提出：随着这些类器官系统的技术不断进步，复杂程度不断提高，人类有必要提高警惕，针对结合人类神经组织的生物计算系统的无数神经伦理问题展开伦理学讨论。

他们的担忧并非没有道理，大家想一想，连大脑这么复杂的结构，科学家已经初步进行了类器官尝试，还有什么结构不能尝试呢？或许在未来的某一天，人类真的可以在实验室“制造出”一个全新的人类，也就所谓的人造人，这样的画面过于科幻，以至于让我感到有点恐怖。

退一步讲，就算人类还无法完全“制造”出完整的人来，或许制造出一个大脑还是有可能的。如果这一天真的到来，这个大脑是否有思维呢？算不算生命呢？

我们对这个世界的一切感知，都是各种感官以电信号的形式传送到大脑中才形成的。既然如此，科学家也完全有可能直接通过各种技术模拟出电信号，传递给那个未来可能出现的大脑，营造出它“看到”的世界。它或许以为自己有一个完整的人生，殊不知完全在另一种生物的掌控之下，这就是众所周知的“缸中之脑”理论。

再联想到我们自身，谁又敢保证自己不是那个生活在培养皿中的大脑呢？或许最终的答案还是回到哲学家笛卡尔的那句名言吧：我思故我在。