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| 編輯推薦： |
脑机接口研究先驱、巴西世界杯“机械战甲”发明者、2020腾讯WE大会特邀演讲嘉宾、比马斯克还酷的传奇科学家米格尔·尼科莱利斯前瞻之作！
“人机融合”的未来即将到来，欢迎进入“脑机接口时代”！黑客帝国将会成为人类未来的现实吗？马斯克的脑机接口将会实现吗？人类将会变成赛博朋克电影中的“超人”吗？尼科莱利将颠覆你的认知，描绘了一幅人类未来科技发展新图景！
苇草智酷创始合伙人段永朝专文推荐！驭势科技（北京）有限公司联合创始人兼CEO吴甘沙，清华大学社会科学学院院长彭凯平，浙江大学生物医学工程与仪器科学学院教授、求是高等研究院常务副院长郑筱祥，2003年诺贝尔化学奖得主彼得·阿格雷等各界精英联袂推荐！
湛庐文化机器人与人工智能书系前沿力作。
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| 內容簡介： |
《脑机穿越》讲述了“人机融合”的未来，即“脑机接口时代”的到来！在未来科技的驱动下，科幻大片的场景已逐渐走入现实。人类通过思维控制人造工具，如今听起来无法想象的事情，在未来会成为常态。从海洋深处到超新星禁区，甚至到我们体内细胞间的微小裂缝，人类的触及范围将追上我们探索未知领域的野心。
《脑机穿越》也是“脑机接口”的简要发展史。作者尼科莱利从脑机接口对传统神经科学的颠覆，到早期的“信息输出”，即机器如何读取大脑信息；再到现在科学家苦心钻研的“信息输入”问题，即反馈信号如何作用于大脑……为我们描绘了一幅人类未来新图景！
在未来，随着脑机接口技术的不断完善，很多渐冻人患者、严重瘫痪患者也将从中受益。脑机接口有望让这些病患重新恢复功能性运动，重新学会行走。同时，脑机接口并不只局限在医疗康复领域，作者正在进行的“大脑校园”项目将是多学科合作的典范，它将提升人们的教育、健康及生活标准。甚至，我们能进入祖先的记忆库，下载他的思想，通过他私密的感情和生动的记忆，创造一次你们原本永远都不可能经历的邂逅……对于脑机接口将为人类带来怎样的未来生活，这些仅是窥豹一斑。
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| 關於作者： |
[巴西]米格尔·尼科莱利斯
世界科研机构巴西埃德蒙与莉莉 萨夫拉国际纳塔尔神经科学研究所联合创始人，美国杜克大学神经工程研究中心创始人，现任杜克大学医学院神经生物学教授。
法国科学院院士、巴西科学院院士，常在《自然》《科学》等国际一流学术期刊上发表论文。2004年被美国科普杂志《科学美国人》评为全球影响力的20位科学家之一，其研究被《麻省理工科技评论》评为10大突破性的科技创新之一。
2014年巴西世界杯“机械战甲”发明者，2020年腾讯WE大会特邀演讲嘉宾。
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| 目錄：
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推荐序 跨越卢比孔河
苇草智酷创始合伙人 段永朝
中文版序 用意念掌控生活
引言 美妙的大脑交响乐
从宇宙大爆炸到人脑的形成
部分 脑机穿越，颠覆传统神经科学
01 从还原论到相对论：思维产生背后的神经元活动
百万人的呐喊
大脑“相对论”
大脑如何决策
大脑如何应对风险
“观点”从何而来
02 从局部论到分布论：众多大咖探索智能起源
阿德里安爵士：“智能”存在于何处
托马斯 · 杨与三色理论
戈尔季与卡哈尔的诺奖之争
03 从小矮人图到幻肢：大脑认知革命构建脑机穿越基石
细胞结构学的兴起与鼎盛
触觉体验与小矮人图
濒死体验与幻肢现象
大脑可塑性实验
脑机融合开启人类进化新篇章
04 从等级结构到神经元交响乐：科学家如何测量并解读大脑信号
条脑电图记录
微电极的协-助
微电极的局限性
研究从单一神经元转向神经元群
多电极记录的“呼唤”
第二部分 脑机穿越之信息输出： 机器如何读取大脑信息
05 感知外部世界：大鼠如何逃脱猫爪
爱莎胡须的秘密
主胡须的奥秘
多胡须的应答
感觉重组
清醒状态下的标定实验
06 意念控制：解放奥罗拉的大脑
奥罗拉，位人类受训者
脑机接口的设想
用意念喝水
用意念操控机械臂
马内实验破解人类大脑
07 自我控制：只靠思维来完成的“丰功伟绩”
生物反馈研究
严重残障患者的福音
需要多少神经元才可靠
第三类皮质神经元
08 释放身体与大脑的无限可能：伊多亚的伟大跨越
侵入性疗法与非侵入性疗法
猕猴两足行走训练
个由灵长类动物的大脑控制的人形机器人
月球行走实验
09 征服宇宙：在地球客厅中感受火星红色沙丘上的行走
人类与人造工具
身体图式与工具同化
工具改变身体意象
大脑与行为的因果关系 工
具同化的惊人影响
第三部分 脑机穿越之信息输入： 反馈信号如何作用于大脑
10 思维塑造与脑联网 ：第六感磁大鼠与未来实验
脑联网的畅想
从“信息输出”到“信息输入”
饱受争议的大脑植入物
惹恼机器人专家的小白鼠
脑电刺激应用于脑机接口
与动物直接对话
11 内外时空的碰撞：潜伏着的“尼斯湖水怪”
永不停歇的电的海洋
绘制大鼠的清醒-—-睡眠周期
知觉体验
大脑中的时空碰撞
12 越过边界：思维之波的星际穿越
复杂性系统的行为预测
大脑越过边界
大脑更似媒介
“相对性”概念仍饱受争议
结语 脑机接口与人类未来
莉吉娅的等待
机器接管地球？
医疗前景：重新行走项目与外骨骼
社会前景：“大脑校园”与数字化永生
译者后记
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| 內容試閱：
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跨越卢比孔河
段永朝
苇草智酷创始合伙人
这是一部值得从头仔细读到尾的书。 在本书正文的后，作者尼科莱利斯教授提到了一个卢比孔河的典故，寓意深邃。
卢比孔河是古罗马时期意大利与高卢的天然边界。公元前49年，凯撒统一整个高卢地区之后，挥师南下，来到亚平宁半岛卢比孔河的北岸。按照罗马帝国当时的法律，任何帝国指挥官都不可以跨越卢比孔河进入罗马，否则将视为背叛。然而，凯撒心意已决，决定渡河。在渡河时，他说了这样一句流传千古的话：“The die has been cast（骰子，已经掷出）！”从此，这位未来的凯撒大帝，迈出了征服欧洲、缔造罗马帝国的步。
尼科莱利斯教授将这一典故放在全书的后，可谓意味深长。
一部内容翔实的实验室日志
这首先是一部资料翔实、脉络清晰的实验室日志。我不是神经科学专业的，但即便如此，读完这本书后，我也颇觉受益匪浅。尼科莱利斯不仅是一位优秀的科学家，还是一位讲故事的高手。在尼科莱利斯妙趣横生的叙述中，大脑皮层神经元放电的过程仿佛变成了一首首迷人的交响乐曲，让人惊奇不已。
在普通读者眼里，神经科学这一领域堪称“高大上”的典范，一说到颞叶和顶叶、内啡肽和多巴胺、脑电图和脑磁图，大家的正常反应大约都是“不明觉厉”。2013年初，美国政府和欧盟不约而同地宣布未来10年是“脑科学的10年”，从而使得这一尖端科技，日渐走入寻常人的视野。
顺着尼科莱利斯的讲述，我们可以辨认出一条充满艰辛、痛苦但也有欢愉的科学探索之路。但令人掩卷长叹的恐怕还是尼科莱利斯所面临的挑战。用他自己的话说就是，“为了说服神经生理学界的大多数人接受我们的研究发现，我们费了很多口舌，发表了大量文章”。那么，他要说服的是什么？
25年的寻找、验证、思考、对比，尼科莱利斯和他的导师、学生、合作者所突破的并非仅仅是神经元信号测量的难题，而是横亘在诸多神经科学家面前的思想藩篱：“经过25年对大脑风暴的观察、聆听和记录，我发现，皮层的放电活动似乎不只局限于或不在意传统细胞结构学所认定的边界。相反，它们会越过边界，就好像那些边界只是某些人大脑幻想出来的东西。”
在阅读本书的过程中，建议读者观看尼科莱利斯教授2013年2月在TED大会上的演讲，亲耳聆听让尼科莱利斯一生为之着迷的“大脑风暴交响乐”。
开启新的可能
在神经科学领域，人们寻找祖母细胞（又称祖母神经元）的努力一刻也没有停息。2005年6月，《自然》杂志发表了加州理工学院教授罗迪戈·奎安-奎罗（Rodrigo Quian-Quiroa）和他的团队的研究论文《人类大脑中单一神经元不变的视觉表征》。奎罗教授认为，他们找到了对于每张脸来说大脑所对应的单一神经元。早在1969年，这种神经元就被麻省理工学院的心理学家、认知科学家杰尔姆·雷特温（Jerome Lettvin）命名为“祖母细胞”。在近半个世纪的科学研究中，很多学者都声称自己发现了“祖母细胞”，有人找到了“比尔·克林顿神经元”，有人发现了“哈莉·贝瑞神经元”、“詹妮弗·安妮斯顿神经元”等，不一而足。
20世纪80年代，还在巴西圣保罗医学院求学的尼科莱利斯打算进入这一激动人心的领域时，神经科学的主流声音还是所谓的“局部论”，即认为大脑神经元与身体行为、直觉意向之间有着清晰的对应关系。早年西班牙神经科学家圣地亚哥·拉蒙–卡哈尔（Spaniard Santiago Romóny Cajal）发明的神经元染色法，以及1861年法国医生皮埃尔·保罗·布洛卡（Pierre Paul Broca）在失语症患者大脑中发现的运动语言中枢（被称作布洛卡区），德国医生韦尼克（Wernicke）1874年又做了进一步的研究，发现了语言理解中枢的韦尼克区等，所有这些神经医学研究都包含这样一个影响深远的假设：人类的外在行为和能力，与大脑某个部位的功能有直接的联系。
在大学教科书里，神经元模型、布洛德曼分区是标准模型，大脑神经元承载着明确、清晰的功能定位也是基本假设，而神经科学家的使命就是找出这些内在的映射和关联。在尼科莱利斯的科学生涯中，他所面临的巨大挑战就是如何重新解释身体行为、知觉意向与神经元以及神经元集群之间的关系。
从1989年到美国费城哈内曼恩大学做博士后研究开始，尼科莱利斯就坚持这样的信念：不能把神经元个体看作大脑运作秘密的全部，而应当将大脑皮层想象成一个“强大的时空连续体”。基于这一信念，2002年，尼科莱利斯完成了“意念控制”的动物实验，通过训练一只名叫贝拉的猴子，他们成功地将猴子脑中的意念活动通过脑机接口导出，控制了一只机械臂的动作。2008年1月的一天，更加惊人的成果呈现在世人面前：一个远在日本东京的机器人的行走动作完全由美国达勒姆实验室中一只猴子的意念控制—整个控制闭环所需要的时间比猴子将自身的大脑意念传递到自身肌肉的控制时间还短20毫秒！
尼科莱利斯通过脑机接口技术证实了此前未来学家、科幻作家畅想过无数遍的场景，这一场景类似于电影《阿凡达》中的场景：人的大脑可以通过电缆与机器相连，人可以通过意念活动进入一个完全虚拟的世界。尼科莱利斯证实了这一点！
然而，我想说的是，对人类大脑的思考现在才真正展开。
尼科莱利斯清醒地知道，他需要跨越的“思想河流”并非那么浪漫、温情。在他看来，思想依存性涉及一个历史悠久的哲学思想，即人类的现实观、判断、信仰、解释以及科学理论都受到了强加于人类思维的强烈偏见的玷污，而且这种玷污是不可挽回的。
越来越多的思想者开始认识到人类思想在受到笛卡尔哲学深度“格式化”之后所面临的窘境。美国著名神经心理学家、超个人心理大师肯·威尔伯（Ken Wilber）对笛卡尔“二元论”方法做出了这样的评述：“二元论或者‘分而治之’这种理论的毒害如此之深，其中一个主要原因在于二元论的谬误已经形成了思维的根基，因此无法通过思维来将其‘连根拔起’了。”
不仅如此，基于“二元论”的科学观同样令大众的科学思维受到了毒害。尼科莱利斯坚定地支持著名进化论科学家、古生物学家斯蒂芬·古尔德（Stephen Gould）的观点：“社会偏见以及带有偏见的思维模式对我们了解世界的方法有着强有力的影响，然而，每一位科学家在探究任何问题时都会运用带有偏见的思维模式。有关‘科学方法’完全理性、客观的刻板印象，把科学家看成是合乎逻辑的且可以互换的机器人，这种刻板印象只是自利的神话。”美籍华裔物理学家、麻省理工学院复杂系统科学家欧阳莹之在其1998年出版的《复杂系统理论基础》一书中曾这样写道：“科学主义过分炫耀科学且背离科学精神，这激起了许多科学家对科学惊人的敌意。我们不要仅仅抱怨公众不愿意支持科学研究，或许我们应当检查自己，看看是不是我们做得太过分了，而成了科学主义。”
在我看来，我们承接、延续着500年来文艺复兴、启蒙运动等科学理性精神的光辉，享有并继承着丰硕的文明成果，但与此同时，我们思想的“底座”不幸被“格式化”为笛卡尔主义的，不幸将还原论、确定性、二元论和可分离原则作为一切思考的基本方法。我们所形成的浸润其间的“工业思维”以及受其母体的逻各斯中心主义（西方形而上学）塑形的这个大脑，已成为横亘在我们面前的“卢比孔河”。
穿越大脑与机器、大脑与身体、一个大脑与另一个大脑之间奔涌着的“河流”的旅程刚刚开始，而跨越思想鸿沟的道路却依然漫长。
过河？过河！
聆听大脑“交响乐”并非如我们想象的那般惬意。这不是在音乐厅，我们听的也不是肖邦或者贝多芬的乐曲。
有些人可能担心“脑联网”或“脑机接口”会带来可怕的后果：有朝一日，某个无所不能的“老大哥”或某个技术超群的天才会控制整个世界，或者更糟糕的是，某段代码通过自我复制使机器僭越人类，进而接管整个地球。对于真有这种担心的人来说，他的“科学观”可能还停留在笛卡尔时代—几乎所有的科幻作品都是这个戏码。尼科莱利斯可不这么看，他乐观地认为，我们需要的恰恰是“将大脑从身体的局限中解放出来”。
在回顾人类飞行器的发明史之后，尼科莱利斯指出，人与机器结成意义深远的联系，将导致一种新的“身体图式”产生。这种身体图式是大脑对触觉信息产生的某种感知，这种感知仿佛进入了骨骼、肌肉，成了身体的延伸。
“身体图式”的概念早见于100多年前英国神经科学家亨利·海德（Henry Head）和戈登·霍姆斯（Gordan Holmes）的观点。尼科莱利斯深化了这一观点，他认为：“就像猴子和人类精通于使用人造工具一样，大脑也将这些工具同化为自己的一部分，成为与身体无缝连接的真实外延。正是由于这些身体图式的存在，我们才拥有将超过自身极限和有关姿势、动作及位置的认识投射到手中的工具之上的能力。”工具被“同化”到大脑之中，这是一种深刻的哲学洞见。
德国现象学哲学家马丁·海德格尔（Martin Heidegger）在其重要的哲学著作《存在与时间》（德语：Sein Und Zeit）中，曾细致地分析过器具之于人的“上手”状态。海德格尔认为，人的日常生活总是与器物打交道，这器物包括锤子、钥匙、扳手，也包括道路、桥梁、楼梯和餐桌，与器物打交道的历史就是人的历史。而打交道是一个使用的过程，而并非认知的过程（这一思想可以让迷恋认知科学的科学家更加深思）。海德格尔将人和器物的存在划分为两种状态，一种是“存在”，另一种是“在世存在”（being-in-the-world），前者是现象学的存在而不是古典哲学中抽象的本体，而后者则是被俗世包裹、缠绕、羁绊之下的存在状态。
海德格尔还有一个中心概念叫作“烦”。简单来说，就是指器物和人之间如果“不上手”或“疏离”，人就会生出“烦”的情状。“上手状态”则是人与器物之间的“同化”。
再来看看中国著名哲学家、思想家庄子的著作《养生主》中“庖丁解牛”的故事，我们就会对这种“人与器物之间的同化”报以会心的微笑。
尼科莱利斯对其长达25年的研究工作进行了叙述，并总结出了10大原则和2个假设，它们正是本书的思想精华。比如对于“可塑性原则”，尼科莱利斯指出：“皮层神经元所创造的关于世界的表征并非固定不变的，而是不稳定的。在我们的一生中，根据新经验、新的自我模式、外部世界的新刺激以及新同化工具等的不同，这一表征会进行不断的调整。”
“工具是人的延伸”这一古老的信念在神经科学家这里获得了全新的意蕴：这种延伸并非只是“器物”层面的，不是一截木棍再捆绑另一截木棍的“几何延长”，而是通过经年累月的打磨之后，大脑对这种“人–工具复合体”的认知反应并重新经过神经元组合之后产生的“上手状态”。
尼科莱利斯指出，“边界”有三重不同的含义：其一，大脑的运作并非靠孤立的个体神经元，而是靠神经元集群（这一点超越了单一神经元定位–功能主义的局部科学观）；其二，将神经元集群的活动与身体的相互塑形联系起来，突破大脑–身体“两分法”的边界；其三，让大脑超越身体，延伸到另一个身体–大脑，延伸到任何器物或机器上，进而延伸到外部世界。用著名互联网预言大神凯文·凯利（Kevin Kelly）的话来说，我们将迎来“人的机器化和机器的生命化同步展开”的时代。未来的科技将作为与有机体共同发育、成长的“第7元素”，成为这个世界的“基元”。
尼科莱利斯畅想大脑在星际空间的漫游，畅想跨越生死边界，将思想、情感与爱保存下来，当超越虚实世界的分野的时候，我们是否可以期待更加富有激情的“大脑交响乐”或“大脑间交响乐”将会在未来10年、20年激情澎湃地上演？
尼科莱利斯已经站在了卢比孔河的岸边，甚至神经科学家们也已踏上了渡河的征程。过河？过河！
我们已经过河，或者，我们正在过河……
用意念掌控生活
想象你生活在这样一个世界里：人们通过思想来操控电脑、驾驶汽车、与他人进行交流，不再需要笨重的键盘或液压方向盘……在这样的世界里，依靠身体动作或言语来表达意图已经变得毫无意义。你的想法会被有效而完美地转化为纳米工具的精细操作或者应用了尖端科技的机器人的复杂动作。不用动手输入一个字，也不用动口说出一个词，你就可以在网络上与世界任何地方的任何人进行交谈。即使足不出户，你也能够体验到触摸遥远星球的表面是什么感觉。
在这样的世界中，你可以把思想转化为有形的动作、印象或情感，这种转化可以发生在你身边，也可以发生在遥远的火星表面。你只需要动脑想一想，而完全不需要收缩你的任何一块肌肉。
这种惊人的能力不仅可以让正常人神通广大，也可以让残障人士获得新生。通过神经义肢，残障人士能够重新获得运动能力，神经义肢是一种大小类似心脏起搏器的装置，它通过健康的大脑电活动来调节丝绸般纤薄的可穿戴机器人。它是一种像第二皮肤一样柔软精致的马甲，却又像甲虫的外壳一样具有保护作用。这样的衣服可以支持一个人的体重，可以让曾经失去希望的残障人士重新迈开双脚，甚至开始奔跑，让他们得以自由地探索世界。这不是奇迹，也不是魔法，一切都源于思想。这是不是很令人着迷？而这样的世界、这样的奇观不再只出现在科幻作品中，它正在我们的眼前慢慢形成—就在此时此刻。
这本书会带你领略大脑研究领域近期出现的一系列革命性的科学突破，它们将看似不可能的脑机融合变成了惊人的现实。前沿的出版物和研究者已经认识到了脑机接口的新发展所具有的深远意义。2001年，世界一流技术出版物《麻省理工科技评论》（MIT Technology Review）把脑机接口称为将会改变世界的10大新兴技术之一。之所以会有这样的评价，是因为脑机接口在初的10年中获得了非凡的成就。在这短短的10年中，我们的实验室以及世界各地的其他实验室在动物实验和初期的人类研究中已经证明，在身体没有任何动作的情况下，被试可以只通过脑活动实时地控制机器人手臂和腿的运动，这种控制可以是本地控制，也可以是远程控制。
这些快速取得的发展成果成了当代历伟大、激动人心的科技与医学探索之一。然而，目前还没有一本书来描写促成这一领域诞生的设想，也没有一本书向我们展示使瘫痪的人们重新行走的一系列科学突破。现在，科学家已经能够利用大脑信号来控制机器了，但没有人探索由此产生的令人鼓舞又令人担忧的想象。
本书从这一新兴领域的先驱者的视角，运用清晰的科学解释、现实的预测以及幽默而热烈的语言探索了这个迷人领域的方方面面。书中探讨的惊人发现和科学壮举使我们可以进一步了解已知的复杂的“星尘”产物—人类的大脑。我们“内在的宇宙”没有形成星系，而是孕育出了生命的本质：意愿、梦想、记忆、爱、恨、欲望和痛苦。大脑就像一个宇宙，它所容纳的细胞就像天上的星系一样多。它是自我的基本结构，使我们每个人都具有独一无二的特点，但同时每个人又是如此相似。
书中的内容还有助于我们理解，当我们有能力弄明白大脑中的电风暴所产生的私密信息的意义时，作为一个物种，我们可能成为什么以及我们应该怎么做。虽然这些神经元风暴像夏日夜空中划过的惊雷一样具有浑然天成的优美与无邪，但解读这些雷电的秘密不仅会给充满敬畏的我们带来无比的快乐，也会使我们陷入错综复杂的困境。
因此，我非常欣喜地将这本书的中文版介绍给中国的读者，希望你们有非凡的阅读体验。
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