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          大腦中的信息能全部保存下來嗎?

          2019年04月16日 09:20   來源:經濟日報-中國經濟網   

            我們已經開始擴展人的軀體,但不管這對人的提升有多大,始終有一個障礙難以回避:我們的大腦和身體是靠實體構建起來的,必然會惡化,會消亡。總有一天,你的所有神經活動會停止,接著,你華麗的意識體驗也將走向終結。不管你認識誰、在做什么,全都沒了意義——這是我們所有人的命運。事實上,這是所有生命的命運,可因為只有人類具有如此不同尋常的前瞻能力,知道自己會死讓我們倍感痛苦。

            不是所有人都甘愿受苦,有人選擇對抗死亡的恐懼。各地都有些研究團體對此感興趣,希望更好地理解人類的生物構造及運作,解決死亡問題。如果有一天,我們不用死了,那會是一番什么樣的景象呢?

            我的老友兼導師弗朗西斯· 克里克(Francis Crick)火化時,我想了很久:他所有的神經物質都在火焰中灰飛煙滅,這是多么可惜啊。那顆大腦里包含了20 世紀生物學界頂級人物畢生的知識和智慧啊。他一輩子的檔案,包括他的記憶、洞見力、幽默感,全都存儲在大腦這一實體結構當中,僅僅因為他的心臟停止了跳動,大家就一并把大腦這一硬盤驅動器也給扔掉了。這令我陷入了沉思:他大腦里的信息,能不能保存下來呢?如果保存好了大腦,一個人的思想、意識和人格能否還原復生呢?

            過去50年, 阿爾科生命延續基金會(Alcor Life Extension Foundation)一直在開發能讓今天在世的人們以后享受第二次生命周期的技術。目前,該組織深度冷凍保存了129 人,停止他們身體的生物腐爛過程。

            以下是冷凍保存的工作原理:有意者先把自己簽好的人壽保險單移交給該基金會,這樣,等此人被合法宣布死亡之時,阿爾科基金會就出動了,他們派出小組去當地處理尸體。

            小組立刻將尸體轉入冰浴。在所謂的“冷凍保護灌注”過程中,隨著尸體冷卻,他們使用16種不同的化學物質來保護細胞。接著,將尸體盡快運送到阿爾科手術室,完成最后的處理。電腦控制風扇,吹入極低溫的氮氣,冷卻尸體。目標是把尸體的所有部分都盡量快地冷卻到零下124攝氏度以下,盡量避免結冰。這個過程大約需要3 小時,最后,尸體內部“玻璃化”,也即達到了穩定的無冰狀態。在接下來的兩個星期里,尸體進一步冷卻到零下196攝氏度。

            不是所有客戶都選擇全身冷凍。只保存頭部比較便宜。這需要在外科手術臺上把頭部和身體分離開來,把血液和體液都洗掉,然后,代替以能將細胞組織固定在原位的液體,和保留全身的客戶一樣。

            在處理的最后環節,客戶被放入名叫“杜瓦瓶”的巨型不銹鋼容器里的超冷液體當中。他們會在這里待很長一段時間;今天,這個星球上還沒有任何人知道怎樣成功解凍、喚醒這些凍結的居民。但這并不是問題的關鍵。人們希望,總有一天會出現能精細地解凍、喚醒這群人的技術。可以想見,遙遠的未來文明會運用技術治愈肆虐在這些身體上的疾病,讓他們重新活過來。

            阿爾科的會員們理解,喚醒他們的技術有可能永遠也不會出現。每個蝸居在阿爾科杜瓦瓶里的人,都經歷了信仰上的飛躍,他們希望有一天科技真能將自己解凍、喚醒,賦予他們第二次生活的機會。可這筆投資也是一場賭博,賭的是未來能否開發出必需的技術。我采訪了該群體的一員,他正等著時機成熟時進入杜瓦瓶,他承認這一設想本身就是在打賭。不過,他指出,至少它給了自己戰勝死亡的可能,總比我們其他人完全沒機會的好。

            運營該機構的馬克斯· 莫爾(Max More)博士并不使用“不朽”這個說法。相反,他表示,阿爾科是給人第二次生命的機會,有望活上數千年,甚至更久。但在那時到來之前,阿爾科就是他們最后的安息之地了。

            用計算機模擬人類意識,有沒有意義

            不是所有渴望延長生命的人都喜歡冷凍保存。有些人順著另一條思路在想:有沒有其他方式可以提取存儲在大腦里的信息呢?不必讓死者復生,而是想辦法把數據直接讀取出來。畢竟,大腦繁雜的亞微觀結構包含著你所有的知識和記憶,難道它就不能被破譯嗎?

            讓我們來看看怎樣才能實現這一點。比較重要的是,我們需要非常強大的計算機來存儲一顆大腦的詳盡數據。幸運的是,當今計算機運算能力的指數級增長,暗示這大有可能。此前20 年,計算機運算能力增長了1 000 多倍。計算機芯片的處理能力每18 個月翻一倍,而且這一趨勢仍在繼續。當今時代的技術,允許我們存儲龐大得超乎想象的數據,運行海量的模擬。

            鑒于我們的計算機有如此強大的運算潛力,也許總有一天,我們能夠把人類大腦掃描復制到計算機的基體上去。這種可能性在理論上沒有任何障礙。不過,我們要從現實的角度去理解相關的挑戰。

            一顆正常的大腦有大約60~80 億個神經元,每個神經元要建立近一萬條連接。它們的連接方式非常特殊,人人不同。你的經歷、你的記憶,所有讓你之所以成為你的東西,通過神經細胞之間數千萬億條連接的獨特模式表現出來。這一模式,龐大得超過了我們的理解,可概括地稱為你的“連接體”。普林斯頓大學的承現峻(Sebastian Seung)博士正帶領團隊想要繪制這一連接體。

            面對如此精細又復雜的系統,繪制出它的連接網絡是極其困難的。承博士使用的是串行電子顯微鏡。他先用極為精準的刀片,將大腦組織切成一系列非常薄的切片(目前用的是老鼠的大腦,而非人類大腦)。每一切片又細分成更小的區域,再用極為強大的電子顯微鏡進行掃描。每次掃描的結果,就是所謂的“電子顯微鏡照片”,它代表的是放大10 萬倍的大腦局部。只有達到這么高的解析度,才有可能辨認出大腦的精細特征。

            等這些切片都存入計算機,更艱難的工作就開始了。每次在一個非常薄的切片上,描繪出其中細胞的邊界。這一描繪工作,傳統上由人工完成,但眼下越來越多地交給計算機算法。接著,把描繪繪好的圖像一個個地疊加起來,嘗試把橫跨多個切片的單個細胞恢復成三維尺度中的完整模樣。通過這種辛苦的方式,模型建立起來,揭示出哪個細胞跟哪個細胞相連。

            如此錯綜復雜、交錯紐結的連接,來自邊長為幾十億分之一米、大約一個針尖那么大的腦組織。不難看出,重建人類大腦所有連接的全貌這一任務為什么會如此艱巨,什么時候完成也沒有切實的指望。涉及的數據量異常龐大:光是存儲一顆人類大腦的高分辨率結構,就需要澤字節(zettabyte,1ZB = 1 000 000 000TB)的容量,其大小相當于此刻地球上的所有數字內容。

            讓我們放眼遙遠的未來,想象有一天你的連接體被掃描了出來。這些信息就足夠代表你了嗎?這張你所有大腦回路的快照,真的能夠擁有意識,尤其是你的意識嗎?恐怕不能。說到底,向我們表明哪些細胞連接在一起的回路圖,只是大腦運作魔法的一半而已。另一半是這些連接上發生的電化學活動。思想、感覺和意識的煉金術,來自大腦細胞每秒鐘所進行的千萬億次互動:化學物質的釋放,蛋白質形體的變化,電活動順著神經元的軸突一波波地傳導。

            想想連接體有多龐大,再乘以每一條連接每一秒所進行的無數活動,你大概能明白問題是何等復雜了。有一點很遺憾:人類大腦是無法理解這么龐大復雜的系統的。但也有一點很幸運:我們的計算機運算力正朝著正確的方向發展前進,直至最終能開啟一重可能的大門——對系統進行模擬。而接下來的挑戰不光是讀取數據,還要讓模擬系統運行起來。

            瑞士洛桑聯邦理工學院的一支研究團隊,就正在著手進行這樣的模擬。他們的目標是,到2023 年拿出一套能夠模擬運行整個人腦的軟硬件基礎設備。該項目名為人類腦計劃(Human Brain Project),是一項雄心勃勃的研究任務,從世界各地的神經科學實驗室收集數據,這就包括個別細胞的數據(細胞的內容及結構),到連接體的數據,再到神經元群組大規模活動模式的信息。慢慢地,各種實驗所得出的每一項新發現,都為這一巨幅的拼圖拼上了微小的一塊。人類腦計劃的目標是以真實的神經元結構和行為方式來實現大腦模擬。盡管這一目標雄心勃勃,歐盟也提供了超過10 億美元的資金,但模擬人類大腦至今還遙不可及。眼下的目標只是建立大鼠的腦模擬。

            映射并模擬完整的人類大腦,這段漫長的征途,我們才剛剛開始走,但從理論上看,并沒有達不到終點的理由。不過這里有一個關鍵的問題:大腦的模擬會有意識嗎?如果正確地捕獲細節并進行模擬,我們能夠得到一種有感知的生命嗎?它能思考嗎?它擁有自我意識嗎?

            (經濟日報-中國經濟網摘自浙江教育出版社《大腦的故事》)

            


          (責任編輯 :石蘭)

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