推荐序　宇宙的一切真相都在人脑中

洪　波

清华大学医学院教授

解读大脑信号，连接人脑和计算机一直是米格尔·尼科莱利斯教授的追求。和其他脑机接口研究者不同，他总是走在一条不寻常的创新之路上。2000年，他首次通过解析猴子运动脑区的神经细胞放电，实现了机械臂控制，这是脑机接口技术发展的一个里程碑；2013年，他在两只老鼠的大脑之间建立连接，构建了一个脑与脑之间通信的雏形，在学术界引起热议；2014年，在巴西世界杯足球赛开幕式上，他展示了头皮脑电想象运动脑机接口控制外骨骼，让一位脊髓损伤瘫痪的人用大脑信号指挥外骨骼，开出了世界杯开幕式上最有技术含量的一球；2015年，他把多个大脑之间的通信与协作拓展到了三只猴子身上，提出了脑联网（Brainet）的概念。近年来，尼科莱利斯教授在世界各地的讲坛上非常活跃。2017年，他携自己的第一本畅销书《脑机穿越》（Beyond Boundaries）来到中国，我在清华大学郑裕彤讲堂主持他的演讲。当时，来自周边高校的同学们挤满讲堂，提问非常热烈，足见他在脑机接口领域的影响力。尼科莱利斯教授是杜克大学的一位神经科学家，也是一位热情的巴西足球迷，演讲和写作都散发着巴西足球的浪漫不羁。这本书也不例外。

《脑机革命》从书名到每段文字，淋漓尽致地展现了尼科莱利斯教授“语不惊人死不休”的不羁风格。首先要说明的是，如果你认为这本书是《脑机穿越》的续集，那可能要失望了，脑机接口只是本书的配角。这是一本认知哲学的书，从神经科学家的角度探讨人脑在宇宙中的地位。一句话概括这本书的核心思想：人脑是宇宙的中心，自然世界在人脑中的投射就是这个宇宙的本质。尼科莱利斯教授把这个理论起名为“大脑相对论”（Relativistic Brain Theory）。听起来这是个唯心论的观点，但它在两个根本前提上是唯物论的：一是承认客观世界的实在性，人脑中的“真相”是自然世界和人脑认知结构之间互动的结果；二是承认人脑认知过程本身是物质性的，尼科莱利斯试图通过自己30年的神经科学研究经验来证明这一点。

虽然书中介绍了数十个脑科学的前沿实验，但尼科莱利斯教授的文字不是典型的科学家风格，而是有着浓烈的文学浪漫和深邃的哲学思辨。他从神经科学、认知哲学、社会心理学三个层面，把冷静的科学实验和科学家、哲学家的争论有机地融合在一起，试图说服读者，宇宙的一切真相都在人脑中。

从神经科学层面，尼科莱利斯教授认为人脑是进化的结晶，是一台布局精密的“有机计算机”。这台有机计算机的诞生，是因为大脑消耗能量，把外界信息吸收组织到其自身的有机结构当中。

受到薛定谔《生命是什么》（What is Life?）一书的启发，我在2019年的一次演讲中提出过类似的观点。疫情期间，我和几位研究生对神经动力学很着迷，试图找到人脑网络拓扑结构和其中的信息流动之间的数学关系，这在很大程度上和尼科莱利斯这个观点契合。大脑这个有机结构的任务是处理来自外部世界连续的模拟信息，例如晚霞的绚烂、田野里紫丁香的味道，抑或是茶杯在手中的温暖，尼科莱利斯称这些信息为哥德尔信息；在大脑内部的初级处理中，信息可以通过神经细胞的群体放电来表示，这部分信息是数字的、离散的，可以通过数字算法在计算机上复现，被他称作香农信息。神经纤维等多种生物介质中的电流构成一个复杂多变的电磁场，这个生物电磁场使得神经细胞活动相互影响，耦合在一起，形成震荡等非线性的动力学。复杂的生物电磁场，犹如“生理胶水”一般把众多神经元放电融合为一个“神经元时空连续体”，在我看来这就是神经流形（Neural Manifold）的形象表述。神经震荡与耦合的效果，类似神经流形空间中的“折叠”，把不同神经细胞群体联系起来，正常的“折叠”支撑了大脑的信息处理：携带高维哥德尔信息的电磁波通过这种“折叠”投射为低维的香农信息，香农信息由神经细胞的脉冲放电来表示，从而决定我们的感觉和运动等。作者试图基于上述框架性观点，构建人脑信息处理的全新理论——大脑相对论。这个名字显然过于夸张，但很好地反映了尼科莱利斯“语不惊人死不休”的风格。他还特别强调了人脑是一个不断涌现的自适应复杂系统，是一个“不可计算的实体”。人脑不能等价为图灵机，人脑的全部活动无法简化为算法程序。他引用了哥德尔的观点来支持这一讨论。尼科莱利斯自己证明的不完备定理意味着人类的思维远远超过了图灵机的能力，大脑“可以生成和确立一些连贯的形式系统——图灵机上运行的算法无法证明的真理”。这部分的讨论在今天人工智能风行一时的背景下，可以带来一些冷静的思考：图灵机体系能涌现通用智能吗？尼科莱利斯还提出，人脑和人脑之间会通过类似“镜像神经元系统”（Mirror Neuron System）建立连接，使得人脑之间可以共享信息，协同行为，从而形成个体脑之间的脑联网，在人类种群中进一步加工抽象来自客观宇宙的信息。在进化和遗传机制的加持下，这个大脑之网成为宇宙间最强大的智能体。

从认知哲学层面，尼科莱利斯教授提出了“大脑中心论宇宙观”（Braincentric Cosmology），也就是这本书的英文书名The True Creator of Everything所要传达的观点：宇宙的一切真相都在人脑中。他认为，正是大脑精密的神经生理学特性，使得它可以实现外部信息加工的最高层次——心智抽象；在进化和遗传机制的加持下，由人类个体大脑共同组成的脑联网成为宇宙间最强大的智能体，更近一步强化了人类进行心智抽象的能力。宇宙为人类的大脑提供外部信息来源，人类大脑构建这些信息的抽象表征。我们可以将这个构建的过程视作一个不断降维的过程。这个心智抽象的过程还通过脑联网在不同个体的大脑之间进一步传播深化，形成人类共同的心智抽象，从而推动人类对这个宇宙的认识和改造。尼科莱利斯认为，欧几里得的几何原本、哥白尼的日心说、牛顿的经典力学、爱因斯坦的相对论，以及后来的量子力学与弦论等理论和世界观，其实都是人脑和客观世界互动的产物，是人类心智抽象的产物，并不是所谓的“客观真理”。人类认识宇宙的过程受限于大脑本身，理论上是无法探知所谓“客观真理”的。他还特别讨论了时间、空间、因果这些看似绝对的概念，实际上也是人类大脑的心智抽象，这些概念的出现是自然选择的结果，人脑和自然世界互动构建这些概念来增强人类的进化适应度。甚至关于数学的客观性，他也提出了质疑，认为数学同样是建立在人类心智基础上的，并不具备所谓的“客观性”。数学总是那么恰到好处地适用于客观世界，正是因为客观世界在和人脑互动的过程中把内隐的规律嵌入了人脑，数学和逻辑才得以从中涌现。宇宙的一切真相都在人脑中，这个观点其实并非尼科莱利斯教授所独有。这部分还引用了一段爱因斯坦和泰戈尔在1930年关于宇宙本质的辩论，在泰戈尔的追问面前，爱因斯坦也无法证明“真理”具有超越人类认知的客观性，只是推说是自己的信仰。在西方哲学家中，康德在《纯粹理性批判》中突破了人类只能对客观世界被动观察和反映的认识论束缚，认为客观对象的知识是由人类的认知构建出来的。他还认为人类认知深处存在一个先天的认知框架，这个先天的框架是确定和必然的，可以被我们所研究和认知。在东方哲学家中，王阳明提出的“心外无物”“心外无理”，“物”和“理”要成为意识上的实体，必然要通过心（Mind），也就是要通过大脑认知的主动构建。他们的思想强调了认知主体和对象之间的互动，强调了认知主体——人脑的能动地位。这一思想的积极意义在于，科学发现并非遥不可及，其实所谓的自然规律本就在人脑之中，深度思考就可以发现这些认知的“暗门”，这些“暗门”被发现之后成为科学知识被大众所掌握，从而转化为改造客观世界的能力，也就是创新技术。

从社会心理学层面，尼科莱利斯教授大大发展了他的脑联网思想。原本脑联网只是个科学假说，用来描述多个动物个体大脑之间的通信与互动。在本书中，他从正反两个方面讨论了脑联网的社会意义。从正面积极的角度看，脑联网实际上是人类集体意识的物质基础，人类的科学、哲学、艺术领域的伟大思想都通过脑联网在人群中传播，从而变成人类共同的“心智抽象”；从反面消极的角度看，脑联网也让“心智病毒”在人群中传播。尼科莱利斯以战争、种族歧视、市场、金钱等为例，说明了脑联网也能助纣为虐，让人类的认知和文明倒退。在本书的最后两章，尼科莱利斯教授提出了一个让人忧心忡忡的问题：人类创造的数字计算机系统正在反过来悄悄改变人脑的认知结构。人类正在慢慢失去同情心、想象力和反思能力，对哥德尔信息的加工能力越来越弱，人们已经习惯于活在手机中的数字信息里，大多数人已经记不得自己什么时候闻到过春天的花香。有一种最危险的可能，人类正在被数字世界“洗脑”，人类大脑构建一个和谐宇宙的能力彻底被数字世界所消磨。

掩卷一想，这其实还是一本脑机接口的书。尼科莱利斯教授只是不再关注如何连接大脑和计算机的具体技术，他开始思考人脑和宇宙、人脑和计算机之间的核心关系。答案是清晰有力的：人脑是宇宙的中心，一切尽在脑中寻；人脑及其组成的脑联网，拥有计算机不可能具备的智慧。当我们热衷于讨论人工智能和脑机接口技术的时候，应该有同样深沉的哲学和文化思考。人类应该坚持做人类宇宙的创造者，而不是把自己命运的控制权交给机器。