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准确输入是一个很复杂的难题。没人完全知道所有生理感受的输入和输出是怎么工作的。而且，我们还需要为系统设定抓杯子要用多少力、杯子的质量、水的温度，以及水怎样能以流畅的抛物线进入嘴巴等感觉信息。如果将这些信息的程序编入假肢是有希望的，那么也许对真的手臂也可以进行编程和控制。将手臂的神经与大脑中的植入芯片相连，芯片一方面接收大脑中控制运动方向的信号，另一方面将输入的感觉信息解码并传入大脑以产生反馈。这样一来，植入物就可以绕开损伤的神经，成为手臂与大脑之间的信号桥梁了。
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然而我们人类一直理所当然地用来端咖啡或是把面卷到叉子上的手臂，整个肩膀—肘—腕—手组合，以及所有的手指和骨骼、神经、肌腱、肌肉及韧带网络是极度复杂的。肌群不断变换并延展，被刺激或被抑制，扭曲着调整动作。大脑给出的关于不同速度、感觉、本体感受、认知、疼痛的反馈，都在指示肌肉的位置、力量、屈伸以及速度。感觉系统向大脑传输的信息量是运动系统所传输的10倍之多。当前的植入物显然还很原始，但我们每年都在改进它们，减小其体积，增大其容量，正如个人电脑变得更小、更快、内存更多一样。不管怎么说，这个想法是可行的。大脑中的神经元可以连接一个电脑芯片并向它传递神经信号。硅元素替代物是可以成为大脑的一部分的。
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理查德·安德森（Richard Andersen）是加州理工学院的神经科学教授，他有另外一个想法。他觉得与其用运动皮层作为捕捉神经元放电的地点，不如用更高级的处理视觉反馈和计划移动的皮层区域——顶叶皮层，这样会更好、更简单20。后顶叶皮层坐落在感觉和运动脑区之间，是从感觉到运动的一座桥梁。他及实验室的成员在这个区域发现了运动控制的解剖学地图，其中一部分用于控制眼球运动，而另一部分控制手臂运动21，22。手臂活动的运动控制区域以一种认知形式存在，指定意图动作的目标，而不是所有生物机械运动的特定信号。顶叶会指示：“把这块巧克力放进我嘴里”，但不会提到所有必须的动作细节：“首先伸展肩关节……”这些细节运动都被编码在运动皮层中。安德森和他的同事们正在为瘫痪病人研究一种神经假肢以记录后顶叶神经细胞的点活动。这样的植入物可以解释并传输病人的意图，他们认为这对软件程序员来说要更容易实现一些。这些神经信号会被电脑算法解码，并被转换成电控制信号来操纵诸如机械手臂、自动汽车或是电脑这样的外部装置。机械手臂或是交通工具会将接收到的信号输入作为目标——把巧克力放进嘴里，并将如何完成这个目标交给其他系统，比如智能机械控制器。这就是智能机器人吗？我们马上会讲到。这样就不需要闭环系统了，而且这个系统只需要相对来说很少的神经元来发送信号23。
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大脑手术、植入物、感染，难道他们就不能发明点不需要放进脑子里的东西吗？他们就不能用脑电波吗？
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认识人类The Science Behind What Makes Us Unique
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乔纳森·沃尔帕（Jonathan Wolpaw）是纽约州卫生局和纽约州立大学神经系统紊乱实验室的负责人，他就是这么想的。在过去的20年里，他一直在研究这些问题。最早开始研究的时候，他需要搞清楚从外界捕捉脑电波是否是可行的。他制作了一个耳机，耳机里有一系列外部电极可感应到运动皮层，也就是通过神经元放电来发起运动的脑区。电极能捕捉到这些神经元发出的微弱电信号。从“结合了背景噪声以及数百万神经元和突触微弱活动的头皮脑电节律记录”中找到有用的信号是很难的24。几年之后，他展示了人们可以通过学习控制自己的脑电波来移动电脑鼠标。这个系统的软件多年以来仍处于研发中。耳机上的电极可以获取脑电信号，因为不同人的脑电信号强度不一样，不同皮层的信号强度也不一样，所以这个软件会不断监视不同电极来获得最强的信号，并在决策鼠标移动方向的过程中给予这些信号最大的权重。
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斯科特·哈梅尔（Scott Hamel）是用于测试沃尔帕系统的受试者之一，他说当自己完全放松时这个系统是最容易使用的。如果他太努力，脑中有其他事情，或者沮丧、紧张，结果就不会很好了4。太多神经元都在博取关注。沃尔帕和他的研究组以及其他接受这个挑战的人发现了“许多不同的脑电信号被以许多不同的方式记录下来，并被不同算法所分析，它们可以支持一定程度上的实时交流和控制”25。
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然而有个大难题：不仅外部控制的脑机接口有问题，植入物也不完美。甚至于在控制组中，结果也不尽相同。使用者们在某些日子的表现要优于另外一些日子，而这些表现差异甚至存在于单个实验时间段和每个试次之间。有些人将实验过程中鼠标又慢又奇怪的运动称作是毫无章法的24。沃尔帕认为存在这个问题是因为研究者没考虑到脑机接口是在让大脑做一件它从未做过的事情。
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如果你看看大脑为了指示运动做了些什么，以及是如何指示运动的，你就会很明了了。中枢神经系统的工作在于将感觉输入转换成合适的运动输出。运动输出是从大脑皮层到脊髓这样一整个中枢神经系统的协同工作。单个区域是不会完整负责一个动作的，不论你是走路、说话、跳高，还是驯服野马，这些区域总会一起合作，从脊髓中的感觉神经到脑干再到皮层，再回到基底核、丘脑核、小脑、脑干核以及脊髓，再到中间神经元和运动神经元。而且即使每一次的运动动作都很平稳一致，但在不同脑区中的活动可能并不是如此。
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当我们使用脑机接口时，大脑面临的就是一个全新的局面了。通常由脊髓运动神经元产生的运动动作，现在是由通常只负责控制运动神经元的那些神经元来产生。它们从幕后被推上了舞台，不仅要做好自己原来的工作，还需要承担通常由脊髓运动神经元来负责的角色，它们的激活成了整个中枢神经系统最后的产品和输出。它们承包了所有工作。
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大脑虽然有可塑性，但也是有限制的。沃尔帕指出，脑机接口可以给大脑提供新的输出通道，但大脑也需要去学习它们，需要改变原来工作的方式。他认为要让脑机接口的表现更加优良，研究者们需要让大脑能够更容易地管控这些新的输出通道，即一条可以控制过程或选择目标的输出通道。他还认为输出目标要更为简单一些，只要把目标告诉软件，软件就会自己去工作了。沃尔帕的观点正在接近安德森一派。
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这项技术并没有被商界忽略。有些公司已经开发出了这个系统的其他版本并用于电脑游戏。艺莫体公司（Emotiv）开发出了有16个传感器的可穿戴式耳机，他们声称这个耳机可以读取人的情绪、思想以及面部表情。这个公司说，这是第一个可以探测人类有意识思维和无意识情绪的脑机接口。当前的游戏程序可以让3D游戏角色反映玩家的表情：你眨眼，它就眨眼；你微笑，它就微笑。它还可以让玩家用意念操纵虚拟物体。
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美国神念科技公司（NeuroSky）发明了一个单一电极的装置，他们声称这个装置可以读取人的情绪并用软件将其转译成控制游戏的指令。其他一些公司正在进一步开发神念科技公司的技术，并将其运用到手机的耳机和MP3播放器中。传感器可以获取你的情绪状态并选择合适的音乐。当你情绪状态不错的时候，或是使用者是比较慢热的人时，它就不会放沮丧的音乐；上午11点之前不会播放重金属音乐。当然，目前还没有公司透露他们究竟是在记录和使用些什么。
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硅元素挽救记忆
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另一个亟待解决的问题是伴随人口老龄化的加剧而来的：记忆丧失。没有患上可怕的阿尔茨海默病的人也会出现记忆的缓慢流失，这很让人烦恼。虽然神经植入物与感觉或运动功能有关，但也有其他研究者在关注高级思维过程中认知遗失的恢复。南加州大学的西奥多拉·伯杰（Theodore Berger）一直对记忆和海马感兴趣，而最近他正在研究制造可以替代被阿尔茨海默病所破坏部位功能的假体：将信息从瞬时记忆转移到长时记忆中。海马在形成有关经历事件的新记忆时扮演了非常重要的角色，海马损伤通常会导致无法形成新记忆的重大障碍，同时也会影响损伤前记忆的提取。海马的工作似乎并不包括诸如学习如何演奏乐器这样的程序性记忆，因为这种记忆并没有受到海马损伤的影响。
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海马位于大脑深处，且在动物进化史中出现得很早，也就意味着它在进化程度较低的动物大脑中也是存在的。然而，它的连接却比大脑其他部分要简单许多，这让伯杰的目标简单了一点儿（也仅仅是简单一点点而已）。人们还在探究海马中受损的细胞原先究竟是做什么工作的，不过这并没有打断伯杰研发可以帮助这种记忆丢失的人的芯片的宏伟计划。他认为不需要完全了解这些细胞的具体工作是什么，而只要将一边的细胞输入和另一边海马中受损细胞的输出连接起来就可以了。
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这可不是件容易完成的任务。他需要根据电输入模式来搞清楚输出模式是一个怎样的过程。打个比方说，你是一个正在把一种语言的摩尔斯电码翻译为另一种语言的电报员。问题是，你对这两种语言以及摩尔斯电码都不理解。你收到一份用罗马尼亚语写的电码，需要将其破译并用瑞典语写出来。你身边没有字典或者密码本帮你，只能自己去弄清楚这件事。这就像他当前的工作性质，当然他的工作还要更难一些。这项工作耗费了许多领域中的许多研究者的大量时间。在伯杰的系统中，受损的中枢系统神经元会被模仿其生理功能的硅神经元所替代。这些硅神经元会从之前连接到损伤脑区的其他脑区接收电活动作为输入，并将其输出到其他脑区中。这个假体会代替损伤脑区的计算功能，并恢复向其他神经系统区域传输计算结果26。目前，他的实验在大鼠和猴子身上都“极为成功”，但人体实验仍需过几年再进行4。
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警告和顾虑
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诸如雷·库兹韦尔这样的未来学家设想，这项技术在未来的功能会远远强于现在。他预言会有增强芯片出现：它可以增强你的智商、记忆力，将信息下载并储存。想学法语、日语、波斯语？没问题，下载下来就行。做高等微积分？下载就行。增强你的记忆力？再植入个5TB的芯片就行了。玛丽·波利特（Mary Fisher Polito）是我的一个偶尔受到“老年问题”影响而记忆流失的朋友，她说：“我希望他们赶快做好这些芯片，我现在可真是需要更多内存了。”库兹韦尔还预见了一个满是高智商人类的世界，我们面临的重大问题都会被轻而易举地解决。“温室气体？哦，我知道这该怎么解决。饥荒？谁饿了？过去50年里都没有饥荒报告了。战争？这也太复古了吧。”但我的一个学生克里斯·冯·瑞东（Chris von Ruedon）指出：“问题通常都是由最聪明的人搞出来的。”其他人则对这样的情景有所顾虑：“亲爱的，我知道我们正在存钱度假，但也许我们应该拿那些钱给咱们的双胞胎搞个神经芯片。他们在学校里跟那么多比他们聪明太多的学生竞争实在是太难过了。我知道你想让他们保持完全自然的状态，但如果他们跟不上学习进度的话，他们的朋友会觉得他们很古怪的。”那将是一场由人造物所驱动的进化之旅！
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但从某种程度上来说，人类进化的故事从第一把石斧被造好的时候，也许甚至要更早一些，就一直都是由人造物所驱动的了。默林·唐纳德（Merlin Donald）是凯斯西储大学（Case Western Reserve University）的认知神经科学家，他认为虽然人性与外部世界物理生态的改变息息相关，但我们更应该多多关注大脑内部的活动。从最初个体内部对记忆和经历的存储，以及许多口头传故事的人对信息的传播，发展到纸莎草这样的外部工具存储方式，再到书本和图书馆，最后发展到使用电脑和网络来存储和传播信息。正是因为这些海量的外部记忆存储装置的出现，我们的认知生态学中也发生了同等巨量的改变，而且还在继续发展。唐纳德预测，这种速度失控的信息增殖会确定我们这个物种未来的进化方向27。也许信息存储进化的下一步就是，通过植入硅元素来将信息存储到人体内部。
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或许我们不会这样做。折腾人体内部结构的想法令很多人不安。而且，我们要怎样利用更多的智力呢？我们是会用它来解决问题，还是说我们会有更大的社会群体，要给更多的人寄圣诞贺卡呢？如果我们耗费90%的时间与他人交谈，是会解决世界上的诸多问题，抑或仅仅会产生更多要讲的故事呢？而且，库兹韦尔设想的场景还有另一个主要的问题：没有人知道大脑做了些什么才会让人变聪明。拥有大量的信息并不一定会让一个人更聪明。而且聪明也并不一定会让一个人明智。正如耶鲁大学的一位计算机科学家戴维·格伦特尔（David Gelernter）所思考的：“人类在信息时代究竟都了解些什么？电子游戏吗？”他觉得这没什么了不起；事实上，他觉得人们知道的东西太少了28。那智力呢？智能机器人又是怎么一回事呢？
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你想要个什么样的机器人
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我对个人机器人的欲望还是比较世俗的。我只想让它做所有我不想做的事情就好了。我想让它帮我收邮件，把手写的私人信件和邀请函递给我，并处理剩下的所有事情。我想让它检查我的电子邮件，删掉所有垃圾邮件，然后给我付账单。我想要它关注我的经济状况、我的退休金、纳税金，并在年末给我一份净收益报告。我想让它帮我打扫屋子（包括窗户），再修修车、处理婚礼、抓老鼠，还有……好吧，还要帮我做饭——我想做饭的时候除外。我希望我的机器人长得跟《意大利式离婚》（Divorce Italian Style）里的索菲亚·罗兰 [85]一样，而不是R2D2那样。不过我可能很难弄到那个机器人，因为我妻子想让有约翰尼·德普外形的机器人来做所有家务。也许R2D2也不错……正如我所说的，我的需求很世俗。我可以做上述所有事情，但我宁愿用自己的时间做些其他事情。而对于无法做到这些事情的残疾人来说，一个个人机器人会让他们有更多的自主能力。
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而且很棒的是，这些机器人离我们不再遥远，至少实现某些功能的机器人不远了。但也许，如果我们不小心的话，智能机器人不会在打扫地板时抱怨猫掉毛，而是会讨论量子力学，或更糟的是，讨论它的“感受”。而且如果它有智力的话，还会帮我们做家务吗？正如你和你的孩子一样，它不会找个办法不做家务吗？这也就意味着它有了欲望。一旦它有了感受，我们会因为让它们做这些粗活而内疚，并在机器人进屋前开始自己清理房间，会因为把房间搞得乱七八糟而感到抱歉吗？一旦它有了意识，我们是否需要上法院才能让其退役并购买最新的机器人呢？机器人会有权利吗？正如克莱因斯和克莱因在他们最初描述太空中的半机械人时所指出的：“制造半机械人的目的在于提供一个可以自动并无意识地解决那些机械问题的组织系统，让人能够自由地探索、创造、思考并感受。”7我不用在身体中植入硅部件，不用真的变成半机械人，只需要一个机器人助手，这样我就可以有更多时间去探索、创造、思考并感受（还有变胖）了。所以我在选定机器人时要非常小心。我不想要有感情的机器人。我可不想在机器人正用吸尘器工作，而我却在天台上晒太阳、吃低卡路里午餐和冥想的时候感到内疚，搞得好像我该起身给庭院除个草似的。