大脑中的信息能全部保存下来吗?

我们已经开始扩展人的躯体,但不管这对人的提升有多大,始终有一个障碍难以回避:我们的大脑和身体是靠实体构建起来的,必然会恶化,会消亡。总有一天,你的所有神经活动会停止,接着,你华丽的意识体验也将走向终结。不管你认识谁、在做什么,全都没了意义——这是我们所有人的命运。事实上,这是所有生命的命运,可因为只有人类具有如此不同寻常的前瞻能力,知道自己会死让我们倍感痛苦。

不是所有人都甘愿受苦,有人选择对抗死亡的恐惧。各地都有些研究团体对此感兴趣,希望更好地理解人类的生物构造及运作,解决死亡问题。如果有一天,我们不用死了,那会是一番什么样的景象呢?

我的老友兼导师弗朗西斯· 克里克(Francis Crick)火化时,我想了很久:他所有的神经物质都在火焰中灰飞烟灭,这是多么可惜啊。那颗大脑里包含了20 世纪生物学界顶级人物毕生的知识和智慧啊。他一辈子的档案,包括他的记忆、洞见力、幽默感,全都存储在大脑这一实体结构当中,仅仅因为他的心脏停止了跳动,大家就一并把大脑这一硬盘驱动器也给扔掉了。这令我陷入了沉思:他大脑里的信息,能不能保存下来呢?如果保存好了大脑,一个人的思想、意识和人格能否还原复生呢?

过去50年, 阿尔科生命延续基金会(Alcor Life Extension Foundation)一直在开发能让今天在世的人们以后享受第二次生命周期的技术。目前,该组织深度冷冻保存了129 人,停止他们身体的生物腐烂过程。

以下是冷冻保存的工作原理:有意者先把自己签好的人寿保险单移交给该基金会,这样,等此人被合法宣布死亡之时,阿尔科基金会就出动了,他们派出小组去当地处理尸体。

小组立刻将尸体转入冰浴。在所谓的“冷冻保护灌注”过程中,随着尸体冷却,他们使用16种不同的化学物质来保护细胞。接着,将尸体尽快运送到阿尔科手术室,完成最后的处理。电脑控制风扇,吹入极低温的氮气,冷却尸体。目标是把尸体的所有部分都尽量快地冷却到零下124摄氏度以下,尽量避免结冰。这个过程大约需要3 小时,最后,尸体内部“玻璃化”,也即达到了稳定的无冰状态。在接下来的两个星期里,尸体进一步冷却到零下196摄氏度。

不是所有客户都选择全身冷冻。只保存头部比较便宜。这需要在外科手术台上把头部和身体分离开来,把血液和体液都洗掉,然后,代替以能将细胞组织固定在原位的液体,和保留全身的客户一样。

在处理的最后环节,客户被放入名叫“杜瓦瓶”的巨型不锈钢容器里的超冷液体当中。他们会在这里待很长一段时间;今天,这个星球上还没有任何人知道怎样成功解冻、唤醒这些冻结的居民。但这并不是问题的关键。人们希望,总有一天会出现能精细地解冻、唤醒这群人的技术。可以想见,遥远的未来文明会运用技术治愈肆虐在这些身体上的疾病,让他们重新活过来。

阿尔科的会员们理解,唤醒他们的技术有可能永远也不会出现。每个蜗居在阿尔科杜瓦瓶里的人,都经历了信仰上的飞跃,他们希望有一天科技真能将自己解冻、唤醒,赋予他们第二次生活的机会。可这笔投资也是一场赌博,赌的是未来能否开发出必需的技术。我采访了该群体的一员,他正等着时机成熟时进入杜瓦瓶,他承认这一设想本身就是在打赌。不过,他指出,至少它给了自己战胜死亡的可能,总比我们其他人完全没机会的好。

运营该机构的马克斯· 莫尔(Max More)博士并不使用“不朽”这个说法。相反,他表示,阿尔科是给人第二次生命的机会,有望活上数千年,甚至更久。但在那时到来之前,阿尔科就是他们最后的安息之地了。

用计算机模拟人类意识,有没有意义

不是所有渴望延长生命的人都喜欢冷冻保存。有些人顺着另一条思路在想:有没有其他方式可以提取存储在大脑里的信息呢?不必让死者复生,而是想办法把数据直接读取出来。毕竟,大脑繁杂的亚微观结构包含着你所有的知识和记忆,难道它就不能被破译吗?

让我们来看看怎样才能实现这一点。比较重要的是,我们需要非常强大的计算机来存储一颗大脑的详尽数据。幸运的是,当今计算机运算能力的指数级增长,暗示这大有可能。此前20 年,计算机运算能力增长了1 000 多倍。计算机芯片的处理能力每18 个月翻一倍,而且这一趋势仍在继续。当今时代的技术,允许我们存储庞大得超乎想象的数据,运行海量的模拟。

鉴于我们的计算机有如此强大的运算潜力,也许总有一天,我们能够把人类大脑扫描复制到计算机的基体上去。这种可能性在理论上没有任何障碍。不过,我们要从现实的角度去理解相关的挑战。

一颗正常的大脑有大约60～80 亿个神经元,每个神经元要建立近一万条连接。它们的连接方式非常特殊,人人不同。你的经历、你的记忆,所有让你之所以成为你的东西,通过神经细胞之间数千万亿条连接的独特模式表现出来。这一模式,庞大得超过了我们的理解,可概括地称为你的“连接体”。普林斯顿大学的承现峻(Sebastian Seung)博士正带领团队想要绘制这一连接体。

面对如此精细又复杂的系统,绘制出它的连接网络是极其困难的。承博士使用的是串行电子显微镜。他先用极为精准的刀片,将大脑组织切成一系列非常薄的切片(目前用的是老鼠的大脑,而非人类大脑)。每一切片又细分成更小的区域,再用极为强大的电子显微镜进行扫描。每次扫描的结果,就是所谓的“电子显微镜照片”,它代表的是放大10 万倍的大脑局部。只有达到这么高的解析度,才有可能辨认出大脑的精细特征。

等这些切片都存入计算机,更艰难的工作就开始了。每次在一个非常薄的切片上,描绘出其中细胞的边界。这一描绘工作,传统上由人工完成,但眼下越来越多地交给计算机算法。接着,把描绘绘好的图像一个个地叠加起来,尝试把横跨多个切片的单个细胞恢复成三维尺度中的完整模样。通过这种辛苦的方式,模型建立起来,揭示出哪个细胞跟哪个细胞相连。

如此错综复杂、交错纽结的连接,来自边长为几十亿分之一米、大约一个针尖那么大的脑组织。不难看出,重建人类大脑所有连接的全貌这一任务为什么会如此艰巨,什么时候完成也没有切实的指望。涉及的数据量异常庞大:光是存储一颗人类大脑的高分辨率结构,就需要泽字节(zettabyte,1ZB = 1 000 000 000TB)的容量,其大小相当于此刻地球上的所有数字内容。

让我们放眼遥远的未来,想象有一天你的连接体被扫描了出来。这些信息就足够代表你了吗?这张你所有大脑回路的快照,真的能够拥有意识,尤其是你的意识吗?恐怕不能。说到底,向我们表明哪些细胞连接在一起的回路图,只是大脑运作魔法的一半而已。另一半是这些连接上发生的电化学活动。思想、感觉和意识的炼金术,来自大脑细胞每秒钟所进行的千万亿次互动:化学物质的释放,蛋白质形体的变化,电活动顺着神经元的轴突一波波地传导。

想想连接体有多庞大,再乘以每一条连接每一秒所进行的无数活动,你大概能明白问题是何等复杂了。有一点很遗憾:人类大脑是无法理解这么庞大复杂的系统的。但也有一点很幸运:我们的计算机运算力正朝着正确的方向发展前进,直至最终能开启一重可能的大门——对系统进行模拟。而接下来的挑战不光是读取数据,还要让模拟系统运行起来。

瑞士洛桑联邦理工学院的一支研究团队,就正在着手进行这样的模拟。他们的目标是,到2023 年拿出一套能够模拟运行整个人脑的软硬件基础设备。该项目名为人类脑计划(Human Brain Project),是一项雄心勃勃的研究任务,从世界各地的神经科学实验室收集数据,这就包括个别细胞的数据(细胞的内容及结构),到连接体的数据,再到神经元群组大规模活动模式的信息。慢慢地,各种实验所得出的每一项新发现,都为这一巨幅的拼图拼上了微小的一块。人类脑计划的目标是以真实的神经元结构和行为方式来实现大脑模拟。尽管这一目标雄心勃勃,欧盟也提供了超过10 亿美元的资金,但模拟人类大脑至今还遥不可及。眼下的目标只是建立大鼠的脑模拟。

映射并模拟完整的人类大脑,这段漫长的征途,我们才刚刚开始走,但从理论上看,并没有达不到终点的理由。不过这里有一个关键的问题:大脑的模拟会有意识吗?如果正确地捕获细节并进行模拟,我们能够得到一种有感知的生命吗?它能思考吗?它拥有自我意识吗?

(经济日报-中国经济网摘自浙江教育出版社《大脑的故事》)