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如果將自然給予人類的人體機(jī)能看做是最基本的1.0系統(tǒng)，那么系統(tǒng)的升級，就要依靠人類科技的不斷進(jìn)步，自我改造。人體機(jī)能增進(jìn)裝置，有可能在15到20年后，從頭到腳武裝人體，提升人體的各種能力。

　　新聞背景

　　2012年12月，美國國家情報委員會發(fā)布《2030全球趨勢：多元化世界》，這是該機(jī)構(gòu)第五次發(fā)布這樣的框架性趨勢預(yù)測。報告稱，我們所處的時代，是一個轉(zhuǎn)折點，將引領(lǐng)一個與現(xiàn)在有著巨大差異的未來。報告認(rèn)為，未來不是一成不變，而是有很強(qiáng)的可塑性，是信息化發(fā)展，創(chuàng)新發(fā)展以及人類能動性互相作用的結(jié)果。

　　而由于科學(xué)技術(shù)在全球大范圍的飛速發(fā)展，全人類將變得更加聰明健康。到2030年，人類有可能就像選擇整容讓自己變美那樣，通過選擇一些科學(xué)手段讓自己變得更加聰明、更加健康。

　　該報告將這些能夠增強(qiáng)體能的科學(xué)手段統(tǒng)稱為人體機(jī)能增進(jìn)裝置。

　　全球技術(shù)研究和咨詢公司Gartner也在其剛剛發(fā)布的《2012-2013年技術(shù)曲線成熟度報告》中預(yù)測，除了信息技術(shù)的多項前沿科技將突飛猛進(jìn)的發(fā)展，另一項將在市場形成規(guī)模的技術(shù)就是人體機(jī)能增進(jìn)裝置，將提高人類感知能力與體能。這其中包括，機(jī)械外骨骼、腦機(jī)接口、視網(wǎng)膜植入、聽覺增進(jìn)裝置，甚至是提高智力的神經(jīng)性藥物。

　　兩份報告都認(rèn)為，人體機(jī)能增強(qiáng)的技術(shù)可以使得普通人以及軍人更加高效的工作，并且能夠在此前無法進(jìn)入的環(huán)境中工作。而對于年老者，這些技術(shù)也可以提高他們的生活質(zhì)量。

　　進(jìn)入人體系統(tǒng)2.0時代，要選擇怎樣的系統(tǒng)配置、安全與否就需要我們理性的判斷了。

　　體能配置：機(jī)械外骨骼更快更強(qiáng)

　　機(jī)械外骨骼，非常類似于昆蟲的外骨骼，能穿在人身上，給人提供保護(hù)、額外的動力或能力，增強(qiáng)人體機(jī)能，如使腿殘疾的人能自己上樓，讓士兵健步如飛、無障礙奔跑而且不會疲勞、不會受傷等等。也被稱為可穿戴型機(jī)器人。

　　《中國科學(xué)報》記者從美國國家情報委員會的報告中了解到，他們認(rèn)為，隨著技術(shù)領(lǐng)域整個范圍的跨越式增長，外骨骼埋植以及動力假體等技術(shù)的突破將大大增加人類先天的能力，并且修復(fù)喪失的機(jī)體功能，比如四肢的殘疾。假肢技術(shù)在目前已經(jīng)可以在一定程度上提升人類肢體的能力。而很多軍事機(jī)構(gòu)也在嘗試通過技術(shù)改善士兵體質(zhì)機(jī)能，包括增強(qiáng)外骨骼力量，以增加個人的負(fù)重能力。

　　軍方熱衷提高單兵作戰(zhàn)能力

　　2012年，關(guān)于機(jī)械外骨骼裝置的報道有很多，包括日本、美國等國家都有新研究成果不斷地出現(xiàn)。日本東京理科大學(xué)小林寬司在2012年發(fā)布了他們的最新裝置，重達(dá)9.2公斤的機(jī)械外骨骼裝置，可以讓人輕而易舉地舉起40公斤的大米。

　　幾十年來，美國軍方一直在考慮利用有動力推動的外骨骼套件，讓士兵隨身背負(fù)著沉重的裝備以及更大的武器裝備的同時還能靈活運動。同時這種套件還可以運用在救援方面：為受傷后的重建、康復(fù)提供幫助。

　　最早進(jìn)行外骨骼機(jī)械裝置研究的是美國的洛克希德·馬丁公司，它是全球最大的國防工業(yè)承包商。他們在2009年就推出了一套可以大幅度增加士兵負(fù)重能力的金屬骨架HULC，它的最大負(fù)重可以達(dá)到90.7公斤，其內(nèi)部配備的液壓傳動裝置和可像關(guān)節(jié)一樣彎曲的結(jié)構(gòu)設(shè)計，不但能夠直立行進(jìn)，還可以完成下蹲、匍匐等很多復(fù)雜的動作。士兵穿戴這套外骨骼可以背負(fù)36.7公斤重的物資以每小時3.2公里的速度行進(jìn)。

　　而在洛克希德公司之后，美國雷聲公司也為軍方研制出了更加先進(jìn)的外骨骼裝置，并不斷改進(jìn)。穿戴該裝置的士兵，一個人可以承擔(dān)2到3名士兵的工作量。

　　目前，機(jī)械外骨骼類的研究，都主要是針對失去部分運動能力的人，幫助其恢復(fù)相關(guān)能力。比如美國埃克索仿生公司(Ekso Bionics)生產(chǎn)的仿生學(xué)套裝就幫助一個高位截癱的年輕人重新獲得了行走能力。

　　在我國，相關(guān)方面的研究也在近些年起步。2007年，中國科學(xué)院合肥智能機(jī)械研究所啟動了“可穿戴型助殘助老智能機(jī)器人示范平臺”項目，并且在2012年4月通過驗收。

　　普及還需人機(jī)和諧

　　從各國不斷成功的案例來看，這種外機(jī)械骨骼的普及似乎確實離我們不遠(yuǎn)了。中國科學(xué)院合肥智能機(jī)械研究所研究員葛運建告訴《中國科學(xué)報》記者，目前對于機(jī)械外骨骼研究來說，最終要研究的不是外骨骼裝置，而是人機(jī)和諧的問題。也就是說如何讓機(jī)器判斷人的運動意圖。避免機(jī)器拖著人走或是人拖著機(jī)器走的運動方式，這還需要時間來解決。

　　目前，這個方面還有很多未能解決的問題。“在美國，目前的機(jī)械外骨骼主要是應(yīng)用在部隊軍人的身上，這種機(jī)器裝置還處在比較簡單的階段。”葛運建說。

　　葛運建告訴《中國科學(xué)報》記者，對于人體運動意圖的判斷有多種方式，比如腦電、機(jī)電等。中國科學(xué)院合肥智能機(jī)械研究所研究的外骨骼裝置，主要是通過機(jī)電的方式判斷人體的運動意圖。這是一種類似心電圖測量的儀器，機(jī)電片要貼在人體的肌肉上，以獲得人體運動的信息。

　　《2030全球趨勢：多元化世界》報告中，對機(jī)械外骨骼裝置的未來發(fā)展如此描述：埋植技術(shù)將可以實現(xiàn)把外骨骼埋植在機(jī)體內(nèi)，實際上成為一種替代骨骼，從而提高人體的機(jī)能，比如行動速度、負(fù)重能力等等。

　　對此，葛運建說：“目前，我們所關(guān)注的重點，還是在非替代性的助力裝置，目的是幫助年老和殘疾人士恢復(fù)行動能力。”

　　美軍發(fā)布的XOS2外骨骼系統(tǒng)。圖片來源：百度圖片

　　大腦配置：實現(xiàn)意念控制

　　作為大腦埋植技術(shù)之一的腦機(jī)交互技術(shù)已經(jīng)證明大腦可以直接控制機(jī)器。這種技術(shù)，人們更喜歡稱為意念控制，聽起來更加誘人。意念控制裝置涵蓋的層面很廣，包括智慧型義肢、機(jī)器人甚至車輛和武器。

　　美研制出智慧義肢

　　目前這種技術(shù)更多還是致力于幫助殘障人士重新獲得行動能力。美國有很多企業(yè)和機(jī)構(gòu)正在發(fā)展這種意念控制型義肢。

　　英國醫(yī)學(xué)雜志《柳葉刀》2012年12月17日刊發(fā)了美國匹茲堡大學(xué)研究人員的研究結(jié)果，在一位頸部以下癱瘓的女患者腦運動皮層植入傳感器，使其單憑意念即可操作機(jī)械手臂。這名女患者可以控制機(jī)械手臂將一塊巧克力送入口中，其靈敏度比以往的研究更接近于一個正常人的肢體。

　　匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的研究人員在她腦部左邊的運動皮層上植入兩個微電極裝置，這部分的運動皮層對控制人的四肢運動起著關(guān)鍵作用。研究人員將這些電極通過電腦與機(jī)械臂實現(xiàn)互聯(lián)，電腦將腦部發(fā)出的電波通過復(fù)雜的算法轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號來控制機(jī)械臂。通過幾周的訓(xùn)練，她可以用自己的想法控制機(jī)械臂像手臂一樣執(zhí)行簡單的任務(wù)。

　　研究人員稱，準(zhǔn)確地翻譯大腦信號是思維控制假肢的最大挑戰(zhàn)之一。目前，研究人員正嘗試引入無線通信技術(shù)，以便去除連接癱瘓病人腦部和機(jī)械臂之間的線路，讓這些輔助裝置變得更輕便。

　　浙江大學(xué)求是高等研究院副教授陳衛(wèi)東告訴《中國科學(xué)報》記者，我國的腦機(jī)接口研究起步雖晚，但工作相當(dāng)出色，清華大學(xué)、華南理工大學(xué)、電子科技大學(xué)、東南大學(xué)等研究團(tuán)隊在非植入式腦機(jī)接口領(lǐng)域取得了令人矚目的成績。

　　在植入式腦機(jī)接口方面，浙江大學(xué)求是高等研究院建立了國內(nèi)唯一的非人靈長類動物腦機(jī)接口研究平臺，實現(xiàn)了對智能機(jī)械手的多個抓握手勢的直接神經(jīng)控制，取得重大突破；浙大團(tuán)隊在動物機(jī)器人等方面也取得國際水平的成果。當(dāng)然腦機(jī)接口的研究涉及多個領(lǐng)域，有很多領(lǐng)域與國際水平還有差距。

　　腦機(jī)接口雙向控制還需時日

　　陳衛(wèi)東告訴《中國科學(xué)報》記者，腦機(jī)接口是腦與外部設(shè)備之間建立的一條直接通信與控制的特殊通道。通常情況下，腦與外部肌體的交互是借助神經(jīng)肌肉通路進(jìn)行的，比如大腦發(fā)出指令傳導(dǎo)到外周神經(jīng)，驅(qū)動肌肉肢體實現(xiàn)操作。而腦機(jī)接口則繞開了常規(guī)的神經(jīng)肌肉通道，采集的大腦神經(jīng)信息經(jīng)過計算機(jī)解碼轉(zhuǎn)化為指令，來控制外部設(shè)備；同樣道理，外部信息也可以經(jīng)腦機(jī)接口直接傳入到大腦。

　　美國匹茲堡大學(xué)的研究人員也希望補(bǔ)充一個感官回路到他們研制的智慧義肢上，將信號反饋到大腦，從而讓使用者感受到所觸碰物體的冷和熱，或表面光滑和粗糙之間的差異，讓義肢更接近真實的手臂。

　　陳衛(wèi)東介紹，腦機(jī)接口技術(shù)其實已經(jīng)有成功的應(yīng)用，比如大家熟知的人工耳蝸、腦起搏器(深部腦刺激)等就是成熟的腦機(jī)接口技術(shù)，近年來國外還用腦機(jī)接口技術(shù)開發(fā)了治療癲癇的產(chǎn)品。隨著腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展，未來在康復(fù)、教育、娛樂游戲、人體機(jī)能增進(jìn)、安全、救災(zāi)等領(lǐng)域都會有廣泛的應(yīng)用。

　　陳衛(wèi)東所在的課題組在腦機(jī)接口領(lǐng)域也開展了廣泛的研究，涉及了非植入式、植入式、康復(fù)工程、動物機(jī)器人、智能融合等方面，主要還是圍繞植入式腦機(jī)接口開展研究工作。

　　“腦機(jī)接口的信息傳遞包括兩個方向，包括從腦到機(jī)、從機(jī)到腦，當(dāng)前國際實現(xiàn)的腦機(jī)接口系統(tǒng)絕大部分是單向的腦到機(jī)，也就是所謂的意念控制。”陳衛(wèi)東說，“還有部分是從機(jī)到腦，用于實現(xiàn)對動物行為的控制或誘導(dǎo)，即動物機(jī)器人。實現(xiàn)雙向腦機(jī)接口是當(dāng)下國際科學(xué)界的研究熱點之一，不過難度相當(dāng)大。”

　　陳衛(wèi)東認(rèn)為，腦機(jī)接口實現(xiàn)人類機(jī)能增進(jìn)，給人們繪制了一個誘人的前景，通過科學(xué)家、工程師、企業(yè)家的共同努力，人類一定能提前享受到這一成果。“不敢說這是否是終極目標(biāo)，也許是，也許不是，但最起碼這將是一個重要里程碑。”

　　可用思想控制的機(jī)械手臂，讓失去肢體的患者能夠按自己的意圖取握東西。 圖片來源：谷歌圖片

　　記憶配置：神經(jīng)藥物爭議

　　美國好萊塢對于科技發(fā)展的嗅覺總是顯得比科學(xué)界還要靈敏，2011年的電影《永無止境》就探討了能提高人類大腦能力的藥物。當(dāng)然更早的出處是2001年出版的阿蘭·格里恩的科幻小說《黑暗領(lǐng)域》。小說中描述的這種神經(jīng)性藥物，將男主角從一個平庸的人變成了一個智商超常的人，記憶力增強(qiáng)、學(xué)習(xí)速度增加、分析能力提高，一躍成為商界寵兒。

　　在《2030全球趨勢：多元化世界》報告中，也對神經(jīng)性藥物的發(fā)展進(jìn)行了預(yù)測：到2030年，人們就可以使用這種藥物提高人的記憶力和思考速度。報告認(rèn)為神經(jīng)性藥物能讓人更長時間地集中注意力，并且提高學(xué)習(xí)能力。

　　雖然聰明不聰明有很多因素決定，但是多數(shù)人都把記憶力放在首位，如果記憶力提高了，學(xué)習(xí)速度也就隨之提高。因此很多科學(xué)家也在為了提高人類的記憶力，增強(qiáng)一些大腦功能而作出努力，包括藥物研究、基因研究等等。

　　2000年，神經(jīng)生物學(xué)家埃里克·坎德爾由于在研究記憶形成的分子機(jī)制上取得的成就，獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。很多人認(rèn)為，他的這些成果是發(fā)明記憶加強(qiáng)藥物的關(guān)鍵。12年過去，2012年德國的研究人員發(fā)現(xiàn)了“快樂荷爾蒙”多巴胺有助提高記憶，這可能有助于有關(guān)藥物的研發(fā)。

　　中科院心理所研究員羅非告訴《中國科學(xué)報》記者，藥物本身是用來糾正問題的，通常當(dāng)問題糾正了，就不應(yīng)該再繼續(xù)使用。使用太多就可能出現(xiàn)副作用。

　　在電影中，也描述了神經(jīng)性藥物的巨大副作用。使用者必須按時按量服用，否則就會出現(xiàn)頭暈?zāi)垦！�嘔吐、視力衰退、神志不清，甚至可能因服藥而死亡。

　　羅非告訴《中國科學(xué)報》記者，美國科學(xué)協(xié)會網(wǎng)站也曾討論這種藥物出現(xiàn)的合理性。“我們不排除它出現(xiàn)的可能性，但是通過藥物提升所獲得的能力，與經(jīng)過訓(xùn)練產(chǎn)生的能力相比，是不夠穩(wěn)定的，還是需要不斷地訓(xùn)練去穩(wěn)固效果。如果完全通過藥物，還可能退縮。”

　　羅非認(rèn)為，這種藥物如果存在，但被用于某種競賽中，臨時去使用提高競技水平，這就成了一種興奮劑，一定會被排斥。如果是在平時提高訓(xùn)練水平使用，被人們接受的可能性就是存在的。

　　視聽增進(jìn)裝置

　　視網(wǎng)膜埋植晶片幫助盲人恢復(fù)視力。

　　圖片來源：百度圖片

　　無論是《2030全球趨勢：多元化世界》報告還是《2012-2013年技術(shù)曲線成熟度報告》都對視覺增進(jìn)裝置非常看好。

　　這些最新的人體系統(tǒng)配置，最初的目的一般都是為了彌補(bǔ)一些人失去某些能力的遺憾，提高生活質(zhì)量。比如這兩份報告中都提到的視覺增進(jìn)裝置，主要是指能夠修補(bǔ)視力的植入物。國外一些企業(yè)都在研究的植入物，主要是一種晶片，可以植入視網(wǎng)膜。晶片可以接收視覺影像，并轉(zhuǎn)化為電子信號刺激視神經(jīng)，將圖片信息傳入大腦。

　　這種類型的手術(shù)已經(jīng)在一些地方有成功案例。德國在2009年就進(jìn)行了一例成功的手術(shù)，2012年7月英國也通過這種技術(shù)幫助一名失明患者重見光明。在2012年5月，香港大學(xué)李嘉誠醫(yī)學(xué)院眼科研究所進(jìn)行了亞洲首例人工視網(wǎng)膜植入手術(shù)。接受手術(shù)的是一位因遺傳性病變導(dǎo)致失明的華裔病人。這款人工視網(wǎng)膜布有1500個電極，是將晶片植入視網(wǎng)膜下。術(shù)后，這位病人的視覺功能就獲得了改善，可以感受光影并可閱讀投影屏幕上的字母。

　　當(dāng)然，如果將視網(wǎng)膜植入技術(shù)列為人體機(jī)能增進(jìn)裝置，那么它就不會僅僅限制于幫助失去視力的人重新看到世界。《2030全球趨勢：多元化世界》對它的展望是，通過視網(wǎng)膜植入技術(shù)，人類不僅僅能恢復(fù)視力，甚至可以通過這樣的手術(shù)獲得夜視能力。如果這種技術(shù)普遍應(yīng)用在軍隊，那么士兵在夜晚執(zhí)行任務(wù)時，就不必再佩戴笨重的夜視鏡了。

　　除了視力的增進(jìn)，人的五官中，聽覺也是人體機(jī)能增進(jìn)的目標(biāo)之一。目前電子人工耳蝸的植入已經(jīng)在臨床上讓很多有聽力問題的患者獲益。這種電子植入設(shè)備，由體外言語處理器將聲音轉(zhuǎn)換為一定編碼形式的電信號，通過植入體內(nèi)的電極系統(tǒng)直接刺激聽覺神經(jīng)來恢復(fù)或重建聾人的聽覺功能。

　　對于那些對科學(xué)極度狂熱的人來說，通過這些裝置，讓人類變成“千里眼”和“順風(fēng)耳”似乎很誘人。而對于現(xiàn)實，我們是否真的想擁有這些超能力，就是個人的理性選擇了。

　　美國國家科學(xué)基金會對“人體機(jī)能增進(jìn)”這個詞的解釋是，任何暫時性或永久性突破人類目前身體極限的嘗試，使用的手段可以是自然的也可以是人工的。通常更多的是指通過人工技術(shù)手段，選擇改變?nèi)祟惖哪承┨匦曰蚰芰Α＿@些技術(shù)主要都是非治療目的的，很多生物倫理學(xué)家認(rèn)為這些非治療目的的人體機(jī)能增進(jìn)技術(shù)必須受到限制。

　　美國國家情報委員會的這份報告，所關(guān)注的就是非治療目的的技術(shù)，為人類描繪了一個高科技的未來。這些為人體系統(tǒng)2.0時代準(zhǔn)備的系統(tǒng)配置，恐怕在15到20年后依然是成本很高，因此，能夠選擇它們的人還只限于那些能夠支付起高額費用的人們。

　　報告稱，在這樣的形勢下，可能導(dǎo)致社會分出兩個階層。一個是使用了人體機(jī)能增進(jìn)裝置的人群，而另一個則是沒有選擇機(jī)能增進(jìn)的人群。因此，這也要求有更多的相應(yīng)的規(guī)則維持社會秩序的正常。科技的發(fā)展需要更加安全，從而防止這些人體增進(jìn)裝置受到不利的干擾。技術(shù)的協(xié)同性和適應(yīng)性的進(jìn)步是必要的，可以促進(jìn)人類機(jī)能增進(jìn)技術(shù)的實用性。

　　比如，用于機(jī)械外骨骼的電池裝置，必須能適應(yīng)機(jī)械外骨骼的使用時效。而改進(jìn)大腦功能的藥物也一定會受到質(zhì)疑和規(guī)范。

　　就像我們使用電腦時希望它的功能更強(qiáng)大，而不斷地升級系統(tǒng)一樣，人類一直盼望自己能夠更快、更高、更強(qiáng)。也許以上這些人體系統(tǒng)的新配置能夠在20年后在我們的生活中普及，但是也一定需要長期的科學(xué)驗證，以確保它們的可靠性和安全性。