2007年,當(dāng)我的祖國(guó)巴西正式成為 2014年國(guó)際足聯(lián)世界杯(下文簡(jiǎn)稱(chēng)世界杯)的主辦國(guó)時(shí),我萌生了一個(gè)想法:向全世界觀眾介紹現(xiàn)代腦科學(xué)研究的前沿技術(shù),并展示這項(xiàng)技術(shù)在改善人類(lèi)生活方面的巨大作用。經(jīng)過(guò)5年的籌備,我希望將一段科學(xué)演示放到世界杯開(kāi)幕式的舞臺(tái)上。我想借此告訴所有人,一個(gè)奇跡正逐漸變得觸手可及。全世界有數(shù)百萬(wàn)因嚴(yán)重脊髓損傷而癱瘓的患者,隨著科技的發(fā)展和對(duì)人腦基本運(yùn)作方式的新的重大認(rèn)知,神經(jīng)科學(xué)家們離一個(gè)偉大的目標(biāo)越來(lái)越近了,那就是幫助這些患者重獲行動(dòng)能力。
在我設(shè)計(jì)的這段演示中,一位因脊髓損傷導(dǎo)致胸部以下完全癱瘓的巴西年輕人將為世界杯開(kāi)出第一球。開(kāi)幕式負(fù)責(zé)人聽(tīng)到這個(gè)宛如天方夜譚的計(jì)劃后,當(dāng)即問(wèn)出了每個(gè)人都會(huì)提出的問(wèn)題:可是,截癱的人怎么踢出這一腳呢?我的回答讓他更加困惑了:通過(guò)大腦直接控制的下肢機(jī)械外骨骼。我不慌不忙地說(shuō)。
出人意料的是,主辦方竟同意了我的設(shè)想。
現(xiàn)在,難題到了我手上:我需要將它變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
為此,我籌建了一個(gè)非營(yíng)利性國(guó)際科學(xué)聯(lián)盟:重新行走項(xiàng)目(Walk Again Project)。在短短幾個(gè)月內(nèi),幾十名來(lái)自 25 個(gè)國(guó)家的工程師、神經(jīng)科學(xué)家、機(jī)器人和計(jì)算機(jī)專(zhuān)家、物理治療師、康復(fù)護(hù)理師和技術(shù)人員加入了這個(gè)項(xiàng)目。接下來(lái)的18個(gè)月是我人生中最瘋狂的一段時(shí)光,對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目中的其他人來(lái)說(shuō)可能也是如此。2013年11月,8名來(lái)自巴西的患者報(bào)名成為重新行走項(xiàng)目的志愿者,這是一群雖癱瘓?jiān)诖,但心懷信念、意志頑強(qiáng)的人。此后的6個(gè)月,他們每天都按照一套獨(dú)特的流程進(jìn)行訓(xùn)練:最開(kāi)始時(shí),他們需要想象自己移動(dòng)雙腿,如常行走。這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)作運(yùn)動(dòng)想象。在之后的訓(xùn)練中,腦機(jī)接口儀器將記錄他們的腦電活動(dòng)并進(jìn)行解碼,得到的信息將被傳輸?shù)较轮珯C(jī)械外骨骼。給患肢套上外骨骼,志愿者便可以通過(guò)運(yùn)動(dòng)想象,用意念控制自己的機(jī)械腿。
這一天終于來(lái)了。2014年6月12日下午3點(diǎn)33分,在這個(gè)涼爽的南半球冬日下午,朱利亞諾·平托(Juliano Pinto)(見(jiàn)圖 0-1)努力挺直了軀干。他是重新行走項(xiàng)目的志愿者之一,在一個(gè)嶄新的機(jī)械座艙的支撐下,緊張地站在這片平整的綠草地的一角。此時(shí)的球場(chǎng)上有6.5萬(wàn)名觀眾,而屏幕前有12億世界各地的觀眾。平托在他們的注視下,靜靜地等待創(chuàng)造歷史的時(shí)刻降臨。
在這個(gè)決定命運(yùn)的冬日下午,我和24名重新行走項(xiàng)目的成員就站在平托身后1米遠(yuǎn)的地方。象征著吹響世界杯號(hào)角的足球已經(jīng)放在了他的右腳前。為了讓世界看清平托身上的外骨骼是怎樣運(yùn)作的,我們?cè)谒砩腺N了兩條LED燈帶,從頭盔連接到機(jī)械腿的底端。當(dāng)外骨骼啟動(dòng)時(shí),燈帶將一閃一閃地發(fā)出耀眼的藍(lán)光。
我們準(zhǔn)備好了!
平托已在輪椅上生活了近10年,他心中所有無(wú)處傾瀉的能量、無(wú)從排解的痛苦和無(wú)法觸碰的希望也已經(jīng)積攢了10年之久,而它們將在這一瞬間隨著他右腿的運(yùn)動(dòng)全部釋放。僅僅6個(gè)月前,平托做夢(mèng)也想不到自己這輩子還能完成這個(gè)簡(jiǎn)單的動(dòng)作。在他的大腦產(chǎn)生包含著運(yùn)動(dòng)指令的電信號(hào)后,連接外骨骼的計(jì)算機(jī)將他的想法翻譯成機(jī)械腿的運(yùn)動(dòng)序列。在那一刻,從頭盔開(kāi)始沿著整條機(jī)械腿一直延伸至腳踝的LED燈帶閃爍的藍(lán)光快速變換為綠光和黃光。
時(shí)間仿佛停止了。在這令人難以忘懷的1秒鐘之內(nèi),在平托的身體和外骨骼的平衡系統(tǒng)的共同作用下,他的身體重心移動(dòng)到了左腳上。然后,在機(jī)械金屬外殼的輕輕帶動(dòng)下,他抬起右腿,擺出了純正巴西式腳法的架勢(shì)。抬到最高點(diǎn)時(shí),平托的身體微微前傾,做好了全部準(zhǔn)備,即將踢出這有史以來(lái)最令人難以置信的一腳。
接著,隨著平托的右腳撞擊足球,足球輕柔地從邊緣滾落到紅木平臺(tái)。他正站在這個(gè)平臺(tái)上,像10年前那樣挺拔地站著。他發(fā)出了響亮的、來(lái)自?xún)?nèi)心深處的吶喊,這是一聲用無(wú)數(shù)汗水換來(lái)的吶喊。平托攥緊了拳頭,在巴西灰色的天空下?lián)]舞著,肆意慶祝著他的進(jìn)球。這時(shí)才回過(guò)神來(lái)的我們感到無(wú)比震撼,一件了不起的事情剛剛發(fā)生了!我們跑向平托,將他團(tuán)團(tuán)抱住。這恐怕是世界杯史上參與慶祝的博士人數(shù)最多的一次了。在擁抱和親吻中,我們的淚水與平托的淚水交織在一起,他高聲喊道:我感覺(jué)到了球!我感覺(jué)到了球!這個(gè)簡(jiǎn)單的句子深刻地概括了剛才發(fā)生的一切。
更多的驚喜還在前方。根據(jù)重新行走項(xiàng)目的臨床方案,患者需要定期進(jìn)行神經(jīng)檢查。這一開(kāi)始僅僅是出于學(xué)術(shù)探究的目的,畢竟這些患者已經(jīng)癱瘓多年,且受傷部位以下的身體失去了全部知覺(jué)。這些年中,患者們的臨床狀態(tài)不曾發(fā)生變化,因此,我們預(yù)計(jì)神經(jīng)檢查中也不會(huì)出現(xiàn)不一樣的結(jié)果。然而有一天,一名女性患者告訴我們的物理治療師,她在海邊度周末時(shí),她的雙腿14年來(lái)竟第一次感受到了陽(yáng)光的熾熱。我們開(kāi)始懷疑有一些不同尋常的事情正在發(fā)生。
推薦序 宇宙的一切真相都在人腦中
洪波
清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授
中文版序 大腦相對(duì)論,重新定位人腦的位置
前言 大腦,真正的萬(wàn)物創(chuàng)造者
第1章 大腦,一切精妙而復(fù)雜的衍生故事的開(kāi)端
大腦相對(duì)論
一切都是大腦的投射
第2章 登上進(jìn)化的舞臺(tái):對(duì)內(nèi)最佳布局,對(duì)外高度連接
大腦是一臺(tái)有機(jī)計(jì)算機(jī)
人腦進(jìn)化簡(jiǎn)史
第3章 信息與大腦:生命的意義在于消耗能量,從而使信息嵌入有機(jī)生物
能量耗散成為知識(shí)
大腦初始的三維結(jié)構(gòu)
第4章 大腦的動(dòng)態(tài)之能
大腦,我們神秘的造物主
神經(jīng)元五大生理學(xué)原理,心智抽象的基礎(chǔ)
第5章 大腦相對(duì)論:大腦如何工作以及為何它不能被復(fù)制
人類(lèi)大腦為每個(gè)人雕刻出自我意識(shí),也雕刻
出宇宙
橡膠手錯(cuò)覺(jué)實(shí)驗(yàn)
無(wú)法被任何機(jī)器模擬的機(jī)器
第6章 為什么真正的萬(wàn)物創(chuàng)造者不是一臺(tái)機(jī)器
大腦是真正的創(chuàng)造者,而不是相反
圖靈測(cè)試,所有混亂的開(kāi)始
大腦,是一個(gè)不斷涌現(xiàn)的復(fù)雜自適應(yīng)系統(tǒng)
人的心智活動(dòng)不能被簡(jiǎn)化為運(yùn)行算法的數(shù)字系統(tǒng)
第7章 腦聯(lián)網(wǎng),人類(lèi)社會(huì)行為之源
將 3 個(gè)獨(dú)立大腦同時(shí)連到一臺(tái)計(jì)算機(jī)上
用于運(yùn)動(dòng)控制的共享式腦機(jī)接口
乘客和觀察員
神秘的鏡像神經(jīng)元
腦聯(lián)網(wǎng)的 4 個(gè)機(jī)制
第8章 以大腦為中心,重塑我們的宇宙觀
令人難以置信的美和力量
宇宙創(chuàng)造了大腦,大腦重建了宇宙
第9章 用空間、時(shí)間與數(shù)學(xué)構(gòu)建一個(gè)宇宙
時(shí)間,一種徹底改變世界運(yùn)行方式的新秩序感
語(yǔ)言,歷史和計(jì)時(shí)這對(duì)雙胞胎的母親
空間,從定義、擴(kuò)展到重塑
物理革命,讓空間的范圍爆炸好幾個(gè)數(shù)量級(jí)
引力波,讓宇宙發(fā)生連續(xù)的彎曲與折疊
宇宙中的一切都是人類(lèi)大腦的造物
多模態(tài)校準(zhǔn),給予每個(gè)人對(duì)外部世界的共識(shí)模式
第10章 數(shù)學(xué)的肖像是一張人臉,追尋數(shù)學(xué)的真正起源
上帝是數(shù)學(xué)家?我們才是!
數(shù)感的能力是天生的
量子力學(xué)
我們所有人的宇宙
第11章 抽象是所有科學(xué)理論的基礎(chǔ)
腦聯(lián)網(wǎng),人類(lèi)大腦極易成為心智抽象的獵物
電子媒介讓我們與全人類(lèi)密切相關(guān)
相比于大規(guī)模失業(yè),失去生而為人的特質(zhì)更可怕
將掌控權(quán)交給機(jī)器,人類(lèi)智能將退化為人工智能
結(jié)語(yǔ) 湮滅 Vs. 不朽,真正萬(wàn)物創(chuàng)造者的最終選擇
后記 創(chuàng)造宇宙,我們唯一可能的物質(zhì)現(xiàn)實(shí)的表達(dá)
致 謝