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靈魂數位化是否等於長生不老
我超級愛看賽博龐克（Cyberpunk）的漫畫、電影和影集，起因是在大學時期修了一門華人科幻圈非常知名葉李華（Lee-Hwa Yeh）教授所開的通識課。
不過今天不是來討論以撒．艾西莫夫 （ Isaac Asimov）的機器人三大定律（Three Laws of Robotics），而是想來分享與永生（Immortal）相關議題。
日本漫畫家士郎正宗（しろう まさむね）在西元 1989 年開始連載著名漫畫《攻殼機動隊》（Ghost in the Shell），漫畫中所虛構 2040 年代的日本城市新濱市，經過第三次和第四次世界大戰洗禮的近未來科技已可將人類除大腦外的所有身體器官用生化電子的義體（Prosthesis）代替，並將人類大腦改裝成與具有網際網路功能的電子腦（Electronic Brain）。
其中的一個概念是：
靈魂──────Ghost
肉體──────Shell
我們之前都在討論的是如何讓肉體不滅（機能維持活躍），如果肉體義體化而靈魂能夠數位化保存，那這個人算不算是長生不老了？
而這個類似「身體僅為容器」概念很多動畫與電影都有，如電影《駭客任務》（The Matrix）系列救世主尼歐 （基努李維飾）從母體內脫離虛擬世界，
或是電影《露西》（Lucy）中露西（史嘉蕾．喬韓森飾）最後成為一隻 USB 遁入虛擬世界。
那現在的科學發展至如何？先不說永生，我們離電子腦還多遠？
第一步，要能讀取大腦，然後建立人類大腦與外部裝置之間的通路。
腦機介面（Brain-Computer Interfaces，BCIs）技術
當時任職於美國國家適應性類神經技術中心（The National Center for Adaptive Neurotechnologies，NCAN）主任— Jonathan R. Wolpaw 醫生在西元 2002 年《臨床神經病學雜誌》（Clinical Neurophysiology）期刊所發表文章中 ，將腦機介面（又稱人機介面）做了明確的定義：
A BCI is a communication system in which messages or commands that an individual sends to the external world do
腦機介面系統可以藉由擷取使用者的大腦訊號，不須經由周邊神經和肌肉，就能讓使用者傳遞指令或訊息至外界的一個系統。
not pass through the brain’s normal output pathways of peripheral nerves and muscles.
例如：發送訊息、使用遠距醫療、抓取物件或恢復部分聽覺，這項技術對癱瘓或神經肌肉系統失能的患者具有很大的幫助。
如何偵測腦部活動？如何從腦波中判讀人的意念？如何用意念來控制機器或電腦？這三個問題是腦機介面領域的核心。
因此 Wolpaw 等人提出腦機介面系統，由以下三個元素構成：腦波訊號收集（Signal Acquisition）、腦波訊號處理（Signal Processing）：包含訊號特徵提取（Feature Extraction）、翻譯演算法（Translation Algorithm）。
腦部訊號收集（Signal Acquisition）
目前腦部訊號收集主要以電極（Electrode）作為傳遞生理訊號之介質，依電極放置的位置可以分成「侵入式腦機介面」、「部分侵入式腦機介面」與「非侵入式腦機介面」三大系統：
侵入式腦機介面（Invasive BCIs）
侵入性腦機介面系統是直接藉由手術將電極植入大腦的灰質層，於大腦皮質表層量測運動神經元電活動（Intracortical Recordings）及皮質內層局部場電位（Intracortical Local Field Potentials，LFP），且所獲得到的訊號清晰準確。
缺點：手術後的免疫反應及手術後所形成的疤痕組織在日後會干擾大腦訊號擷取的清晰度，造成後續訊號分析的困難。
部分侵入式腦機介面（Partially Invasive BCIs）
部分侵入性腦機介面系統為透過手術將電極植入顱骨及灰質之間，也就是在大腦裸露表面記錄大腦皮層的電訊號，以獲取腦皮層電圖（Electrocorticography，ECoG）或顱內腦電圖（intracranial Electroencephalography，iEEG）。
缺點：其訊號品質低於侵入式但優於非侵入式。
此系統雖不如侵入式獲取到的訊號清晰，但在經手術可能引起的免疫反應及產生疤痕組織的發生機率較低。
非侵入式腦機介面（Non-Invasive BCIs）
目前絕大多數腦機介面的研究都為基於非侵入的腦電圖（Electroencephalography，EEG）作為腦機介面訊號的獲取。
此種系統將電極黏貼於頭皮表面以獲取訊號，雖然腦電圖的電極易於佩戴且不須要手術，但由於顱骨會抑制訊號，分散和模糊神經元產生的電磁波，使所獲取的訊號品質相對較差，導致無法有效的利用所獲取的訊號。
越底層訊號越清楚，但是越侵入。
大腦活動是一場棒球比賽
假想大腦活動是一場棒球比賽，觀眾和球員是神經細胞。
Intracortical recordings 就是你周圍的人的聊天內容；ECoG 是棒球場內兩隊觀眾的怒吼；EEG 則是場外混雜著汽機車噪音的聲音。
取得腦波訊號之後，接下來很顯然的問題是：「它告訴了我們什麼？」
如何從複雜大量的訊號裡提取有用的資訊，進而判讀人的意念，就是進入腦波訊號處理（Signal Processing）步驟。
面對複雜未知的腦活動，我們還有什麼辦法去判讀？
這兩個問題對應了科學家正努力的兩大方向：
一是精進訊號處理（Signal Processing）方法，處理雜訊，萃取出高品質的腦波訊號；
二是開發新的分析方法，例如機器學習（Machine Learning）的技術。
Neuralink
Neuralink 是馬斯克於西元 2017 年創立的新創公司，總部設在舊金山，致力於開發腦機接口。
Neuralink 所開發的接口屬於大腦皮層腦機接口（Intracortical BCI，iBCI），植入的電極是採用安全穩定的材料（不易被腐蝕和損壞）植入腦組織，然後用無線傳輸的方式將腦電信號傳出，用於解碼和控制。
之前 Neuralink 公司已對多種動物進行一系列植入試驗，雖然有不少爭議，不過於西元 2023 年 9 月獲准為人體試驗招募受試者，此人體實驗代號為精密機器植入腦機介面（Precise Robotically IMplanted brain-computer interfac，EPRIME），產品取名為心靈感應（Telepathy）。
西元 2024 年 1 月成功將晶片植入癱瘓病人阿博（Noland Arbaugh）體內，他在西元 2016 年潛水時發生意外，之後肩膀以下完全癱瘓。
先由醫師開顱，再用機器人將無線腦機晶片植入大腦控制運動的區域。晶片約為一枚一元硬幣大小，連接著 64 根比髮絲還細的軟線，覆蓋了 1,024 個電極，透過僅比紅血球稍大的針尖與大腦皮質連接。
手術後阿博能夠玩電視遊戲、瀏覽互聯網，以及單靠想的就能移動筆記型電腦上的遊標。
位移造成精準度下降
練習一個月左右，Noland 發現游標準確度下降，甚至出現延遲。
Neuralink 團隊檢查後，發現 N1 那 64 根比頭髮還細、有 1,024 個電極、記錄神經活動的針狀物，居然 85% 位移，代表 N1 收集到的大腦資訊減少，故控制度不如剛開始靈敏。
所幸最後調整軟體演算法，Noland 再回到繼續更新腦機介面控制速度紀錄。
為了避免同樣問題發生，Neuralink 調整手術流程，原本 Noland 植入深度 3~5 mm，改為將腦機介面設備線植入大腦運動皮層 8 mm 深。
西元 2024 年 5月 在第一位受試者手術成功 100 天後，Neuralink 擬再度徵求 3 名患者做第二次人體實驗，接受測試者需介於 22~ 75 歲，因意外或疾病導致脊椎受損、患上漸凍人症、無法移動手臂和手腕甚至四肢全部癱瘓且預期壽命有 12 個月或以上，初步報告西元 2026 年公開，計劃於西元 2031 年完成。
馬斯克上傳自己大腦到雲端
上面看完科學發展的進度軌跡後，你就會知道目前還不可能，只能說他在唬爛。
腦動（洞）大開
《碳變》是西元 2018 年在 Netflix 上映的原創影集，改編自西元 2002 年理查德・K・摩根（Richard K. Morgan）得獎的黑色網路叛客（hardboiled cyberpunk）小說。
故事背景設定在 250 多年後的未來，屆時人類意識已能數位化存放在稱為 Stack 皮質儲存器的裝置中，肉身死亡後只要將 Stack 放到另一個軀殻便能重生。
美國布朗大學的團隊開發了一種利用幾十顆微型矽晶片來紀錄並將大腦活動傳輸到電腦的系統，並將這些大小如鹽粒的晶片稱為神經顆粒（neurograins）。
希望未來半導體技術加持下，新一代的腦機介面能更小、更多、更不易起免疫反應。
肉體維持不滅的永生與意識不滅的永生，到底誰會先來臨？我們拭目以待。
參考資料：
01.Inside/Chris/《碳變》影評：問題就出在太 Cyberpunk 王道了
02.許經夌/不是幻想，是真的！《攻殼機動隊》中的未來科技大解析
03.天下雜誌/黃維德/當人腦連上電腦，《攻殼機動隊》生化人不是純屬虛構
04.The Economist/Using thought to control machines
05.Investigator/徐聖修/腦機介面 (Brain-Computer Interface) 專題 (上)
06.Investigator/徐聖修/腦機介面 (Brain-Computer Interface) 專題 (下)
07.生醫人BioMeder/新一代的腦機介面，真的要來讀我們的腦了嗎?
08.《科學月刊》2017 年 5 月號/林士傑/系統神經科學的觀點─腦袋裡到底裝些什麼東西？
09.泛科學/馬斯克的「Neuralink」用小豬示範腦機介面，為何神經科學家看完卻狂翻白眼？
10.泛科學/人造腦挑戰 AI！培養皿中的腦組織＋腦機介面能打敗電腦嗎？
11.泛科學/擁有人腦的老鼠？人腦類器官首次成功移植到其他物種
12.GeneOnline News/Oscar Wu/癱瘓復能即將成真？Neuralink 腦機介面首次人體臨床試驗啟動招募
13.知乎/莫斯科的亡灵/极简脑机接口原理—非侵入式脑机接口
14.知乎/莫斯科的亡灵/浅谈脑机接口（上）
15.知乎/莫斯科的亡灵/浅谈脑机接口（下）
16.知乎/ShiningObsidian/侵入式与非侵入式脑机接口
17.知乎/ShiningObsidian/脑机接口的研究进展到什么程度了？
18. Jonathan R Wolpaw, Niels Birbaumer, Dennis J McFarland, Gert Pfurtscheller, Theresa M Vaughan, 2002. Brain-computer interfaces for communication and control. Clin Neurophysiol. 113(6):767-91
19. Daniela Camargo-Vargas, Mauro Callejas-Cuervo, Stefano Mazzoleni, 2021. Brain-Computer Interfaces Systems for Upper and Lower Limb Rehabilitation: A Systematic Review. Sensors(Basel). 21(13):4312.
20. Rabie A. Ramadan, Athanasios V. Vasilakos, 2017. Brain computer interface: control signals review. Neurocomputing. 233:26-44.
21. Reza Abiri, Soheil Borhani, Eric W Sellers, Yang Jiang, Xiaopeng Zhao, 2019. A comprehensive review of EEG-based brain–computer interface paradigms. J. Neural Eng. 16(1):011001.
22. Annushree Bablani, Damodar Reddy Edla, Diwakar Tripathi, Ramalingaswamy Cheruku, 2019. Survey on Brain-Computer Interface: An Emerging Computational Intelligence Paradigm. ACM. 52(1):1-32
23. Jerry Tang, Amanda LeBel, Shailee Jain, Alexander G Huth, 2023. Semantic reconstruction of continuous language from non-invasive brain recordings. Nat Neurosci. 26(5):858-866.
24. Jihun Lee, Vincent Leung, Ah-Hyoung Lee, Jiannan Huang, Peter Asbeck, Patrick P. Mercier, Stephen Shellhammer, Lawrence Larson, Farah Laiwalla and Arto Nurmikko, 2021. Neural recording and stimulation using wireless networks of microimplants. Nature Electronics. 4:604–614
