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如果將自然給予人類的人體機能看做是最基本的1.0系統，那么系統的升級，就要依靠人類科技的不斷進步，自我改造。人體機能增進裝置，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布《2030全球趨勢：多元化世界》，這是該機構第五次發布這樣的框架性趨勢預測。報告稱，我們所處的時代，是一個轉折點，將引領一個與現在有著巨大差異的未來。報告認為，未來不是一成不變，而是有很強的可塑性，是信息化發展，創新發展以及人類能動性互相作用的結果。
而由于科學技術在全球大范圍的飛速發展，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體能的科學手段統稱為人體機能增進裝置。
全球技術研究和咨詢公司Gartner也在其剛剛發布的《2012-2013年技術曲線成熟度報告》中預測，除了信息技術的多項前沿科技將突飛猛進的發展，另一項將在市場形成規模的技術就是人體機能增進裝置，將提高人類感知能力與體能。這其中包括，機械外骨骼、腦機接口、視網膜植入、聽覺增進裝置，甚至是提高智力的神經性藥物。
兩份報告都認為，人體機能增強的技術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入的環境中工作。而對于年老者，這些技術也可以提高他們的生活質量。
進入人體系統2.0時代，要選擇怎樣的系統配置、安全與否就需要我們理性的判斷了。
體能配置：機械外骨骼更快更強
機械外骨骼，非常類似于昆蟲的外骨骼，能穿在人身上，給人提供保護、額外的動力或能力，增強人體機能，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器人。
記者從美國國家情報委員會的報告中了解到，他們認為，隨著技術領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的突破將大大增加人類先天的能力，并且修復喪失的機體功能，比如四肢的殘疾。假肢技術在目前已經可以在一定程度上提升人類肢體的能力。而很多軍事機構也在嘗試通過技術改善士兵體質機能，包括增強外骨骼力量，以增加個人的負重能力。
軍方熱衷提高單兵作戰能力2012年，關于機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。日本東京理科大學小林寬司在2012年發布了他們的最新裝置，重達9.2公斤的機械外骨骼裝置，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、康復提供幫助。
最早進行外骨骼機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承包商。他們在2009年就推出了一套可以大幅度增加士兵負重能力的金屬骨架HULC，它的最大負重可以達到90.7公斤，其內部配備的液壓傳動裝置和可像關節一樣彎曲的結構設計，不但能夠直立行進，還可以完成下蹲、匍匐等很多復雜的動作。士兵穿戴這套外骨骼可以背負36.7公斤重的物資以每小時3.2公里的速度行進。
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的外骨骼裝置，并不斷改進。穿戴該裝置的士兵，一個人可以承擔2到3名士兵的工作量。
目前，機械外骨骼類的研究，都主要是針對失去部分運動能力的人，幫助其恢復相關能力。比如美國埃克索仿生公司（Ekso Bionics）生產的仿生學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，相關方面的研究也在近些年起步。2007年，中國科學院合肥智能機械研究所啟動了“可穿戴型助殘助老智能機器人示范平臺”項目，并且在2012年4月通過驗收。
普及還需人機和諧
從各國不斷成功的案例來看，這種外機械骨骼的普及似乎確實離我們不遠了。中國科學院合肥智能機械研究所研究員葛運建告訴記者，目前對于機械外骨骼研究來說，最終要研究的不是外骨骼裝置，而是人機和諧的問題。也就是說如何讓機器判斷人的運動意圖。避免機器拖著人走或是人拖著機器走的運動方式，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，目前的機械外骨骼主要是應用在部隊軍人的身上，這種機器裝置還處在比較簡單的階段。”葛運建說。
美軍發布的XOS2外骨骼系統
葛運建告訴記者，對于人體運動意圖的判斷有多種方式，比如腦電、機電等。中國科學院合肥智能機械研究所研究的外骨骼裝置，主要是通過機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，對機械外骨骼裝置的未來發展如此描述：埋植技術將可以實現把外骨骼埋植在機體內，實際上成為一種替代骨骼，從而提高人體的機能，比如行動速度、負重能力等等。
對此，葛運建說：“目前，我們所關注的重點，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行動能力。”
大腦配置：實現意念控制
作為大腦埋植技術之一的腦機交互技術已經證明大腦可以直接控制機器。這種技術，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、機器人甚至車輛和武器。
美研制出智慧義肢
目前這種技術更多還是致力于幫助殘障人士重新獲得行動能力。美國有很多企業和機構正在發展這種意念控制型義肢。
英國醫學雜志《柳葉刀》2012年12月17日刊發了美國匹茲堡大學研究人員的研究結果，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械手臂。這名女患者可以控制機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。
匹茲堡大學醫學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鍵作用。研究人員將這些電極通過電腦與機械臂實現互聯，電腦將腦部發出的電波通過復雜的算法轉化為數字信號來控制機械臂。通過幾周的訓練，她可以用自己的想法控制機械臂像手臂一樣執行簡單的任務。
研究人員稱，準確地翻譯大腦信號是思維控制假肢的最大挑戰之一。目前，研究人員正嘗試引入無線通信技術，以便去除連接癱瘓病人腦部和機械臂之間的線路，讓這些輔助裝置變得更輕便。
浙江大學求是高等研究院副教授陳衛東告訴記者，我國的腦機接口研究起步雖晚，但工作相當出色，清華大學、華南理工大學、電子科技大學、東南大學等研究團隊在非植入式腦機接口領域取得了令人矚目的成績。
在植入式腦機接口方面，浙江大學求是高等研究院建立了國內唯一的非人靈長類動物腦機接口研究平臺，實現了對智能機械手的多個抓握手勢的直接神經控制，取得重大突破；浙大團隊在動物機器人等方面也取得國際水平的成果。當然腦機接口的研究涉及多個領域，有很多領域與國際水平還有差距。
腦機接口雙向控制還需時日陳衛東告訴記者，腦機接口是腦與外部設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肌肉通路進行的，比如大腦發出指令傳導到外周神經，驅動肌肉肢體實現操作。而腦機接口則繞開了常規的神經肌肉通道，采集的大腦神經信息經過計算機解碼轉化為指令，來控制外部設備；同樣道理，外部信息也可以經腦機接口直接傳入到大腦。
美國匹茲堡大學的研究人員也希望補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。
陳衛東介紹，腦機接口技術其實已經有成功的應用，比如大家熟知的人工耳蝸、腦起搏器（深部腦刺激）等就是成熟的腦機接口技術，近年來國外還用腦機接口技術開發了治療癲癇的產品。隨著腦機接口技術的發展，未來在康復、教育、娛樂游戲、人體機能增進、安全、救災等領域都會有廣泛的應用。
陳衛東所在的課題組在腦機接口領域也開展了廣泛的研究，涉及了非植入式、植入式、康復工程、動物機器人、智能融合等方面，主要還是圍繞植入式腦機接口開展研究工作。
“腦機接口的信息傳遞包括兩個方向，包括從腦到機、從機到腦，當前國際實現的腦機接口系統絕大部分是單向的腦到機，也就是所謂的意念控制。”陳衛東說，“還有部分是從機到腦，用于實現對動物行為的控制或誘導，即動物機器人。實現雙向腦機接口是當下國際科學界的研究熱點之一，不過難度相當大。”
陳衛東認為，腦機接口實現人類機能增進，給人們繪制了一個誘人的前景，通過科學家、工程師、企業家的共同努力，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，也許是，也許不是，但最起碼這將是一個重要里程碑。”
可用思想控制的機械手臂，讓失去肢體的患者能夠按自己的意圖取握東西
記憶配置：神經藥物爭議美國好萊塢對于科技發展的嗅覺總是顯得比科學界還要靈敏，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《黑暗領域》。小說中描述的這種神經性藥物，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、學習速度增加、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，也對神經性藥物的發展進行了預測：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。報告認為神經性藥物能讓人更長時間地集中注意力，并且提高學習能力。
雖然聰明不聰明有很多因素決定，但是多數人都把記憶力放在首位，如果記憶力提高了，學習速度也就隨之提高。因此很多科學家也在為了提高人類的記憶力，增強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，神經生物學家埃里克·坎德爾由于在研究記憶形成的分子機制上取得的成就，獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。很多人認為，他的這些成果是發明記憶加強藥物的關鍵。12年過去，2012年德國的研究人員發現了“快樂荷爾蒙”多巴胺有助提高記憶，這可能有助于有關藥物的研發。
中科院心理所研究員羅非告訴記者，藥物本身是用來糾正問題的，通常當問題糾正了，就不應該再繼續使用。使用太多就可能出現副作用。
在電影中，也描述了神經性藥物的巨大副作用。使用者必須按時按量服用，否則就會出現頭暈目眩、嘔吐、視力衰退、神志不清，甚至可能因服藥而死亡。羅非告訴記者，美國科學協會網站也曾討論這種藥物出現的合理性。“我們不排除它出現的可能性，但是通過藥物提升所獲得的能力，與經過訓練產生的能力相比，是不夠穩定的，還是需要不斷地訓練去穩固效果。如果完全通過藥物，還可能退縮。”
羅非認為，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練水平使用，被人們接受的可能性就是存在的。
視聽增進裝置
視網膜埋植晶片幫助盲人恢復視力
無論是《2030全球趨勢：多元化世界》報告還是《2012-2013年技術曲線成熟度報告》都對視覺增進裝置非常看好。
這些最新的人體系統配置，最初的目的一般都是為了彌補一些人失去某些能力的遺憾，提高生活質量。比如這兩份報告中都提到的視覺增進裝置，主要是指能夠修補視力的植入物。國外一些企業都在研究的植入物，主要是一種晶片，可以植入視網膜。晶片可以接收視覺影像，并轉化為電子信號刺激視神經，將圖片信息傳入大腦。
這種類型的手術已經在一些地方有成功案例。德國在2009年就進行了一例成功的手術，2012年7月英國也通過這種技術幫助一名失明患者重見光明。在2012年5月，香港大學李嘉誠醫學院眼科研究所進行了亞洲首例人工視網膜植入手術。接受手術的是一位因遺傳性病變導致失明的華裔病人。這款人工視網膜布有1500個電極，是將晶片植入視網膜下。術后，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。當然，如果將視網膜植入技術列為人體機能增進裝置，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，通過視網膜植入技術，人類不僅僅能恢復視力，甚至可以通過這樣的手術獲得夜視能力。如果這種技術普遍應用在軍隊，那么士兵在夜晚執行任務時，就不必再佩戴笨重的夜視鏡了。
除了視力的增進，人的五官中，聽覺也是人體機能增進的目標之一。目前電子人工耳蝸的植入已經在臨床上讓很多有聽力問題的患者獲益。這種電子植入設備，由體外言語處理器將聲音轉換為一定編碼形式的電信號，通過植入體內的電極系統直接刺激聽覺神經來恢復或重建聾人的聽覺功能。
對于那些對科學極度狂熱的人來說，通過這些裝置，讓人類變成“千里眼”和“順風耳”似乎很誘人。而對于現實，我們是否真的想擁有這些超能力，就是個人的理性選擇了。
美國國家科學基金會對“人體機能增進”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手段，選擇改變人類的某些特性或能力。這些技術主要都是非治療目的的，很多生物倫理學家認為這些非治療目的的人體機能增進技術必須受到限制。
美國國家情報委員會的這份報告，所關注的就是非治療目的的技術，為人類描繪了一個高科技的未來。這些為人體系統2.0時代準備的系統配置，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，可能導致社會分出兩個階層。一個是使用了人體機能增進裝置的人群，而另一個則是沒有選擇機能增進的人群。因此，這也要求有更多的相應的規則維持社會秩序的正常。科技的發展需要更加安全，從而防止這些人體增進裝置受到不利的干擾。技術的協同性和適應性的進步是必要的，可以促進人類機能增進技術的實用性。
比如，用于機械外骨骼的電池裝置，必須能適應機械外骨骼的使用時效。而改進大腦功能的藥物也一定會受到質疑和規范。
就像我們使用電腦時希望它的功能更強大，而不斷地升級系統一樣，人類一直盼望自己能夠更快、更高、更強。也許以上這些人體系統的新配置能夠在20年后在我們的生活中普及，但是也一定需要長期的科學驗證，以確保它們的可靠性和安全性。
來源：中國科學報