本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
以下是為 IEEE Spectrum 撰寫的原始文章的編輯更新版本。
我 62 歲了，隨之而來的是一切。灰白的頭髮，有毛病的膝蓋，更靠不住的記憶力。我仍然打得一手好冰球，但熵的陰影越來越大。因此，我的一部分非常希望相信我們正在快速接近“奇點”。
像天堂一樣，奇點有許多版本，但大多數都涉及仿生大腦增強。首先，我們將成為半機械人，因為大腦晶片會增強我們的感知、記憶和智力，並消除對煩人的電視遙控器的需求。最終，我們將完全放棄我們的血肉之軀，並將我們數字化的精神上傳到計算機中。然後，我們將永遠快樂地生活在網路空間中，用伍迪·艾倫的話來說，我們永遠不需要尋找停車位。
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奇點愛好者，或稱奇點主義者，往往是計算機專家，例如企業家雷·庫茲韋爾。庫茲韋爾引用摩爾定律所捕捉到的資訊科技的爆炸性進展，預言了“生物智慧和非生物智慧的融合”，最終將形成“不朽的基於軟體的人類”。奇點據稱不會發生在千年或百年之內，而是幾十年之內。
現實而非人工智慧領域的專家們發現這些設想可笑地幼稚，因為我們仍然遠未理解大腦如何產生意識。“沒有人有最模糊的概念，”諾貝爾獎得主埃裡克·坎德爾說。“目前，你所能得到的只是有見地、明智的觀點。”神經科學家缺乏一個總體上統一的理論來理解他們龐大而脫節的發現，例如坎德爾發現的支撐記憶形成——在海兔中——的化學和遺傳過程。
大腦有充分的理由經常被稱為科學界已知的最複雜現象。一個典型成年人的大腦包含約 1000 億個神經細胞，或稱神經元。單個神經元可以透過軸突（輸出線）和樹突（輸入線），跨過突觸（軸突和樹突之間的間隙）連線到多達 10 萬個其他神經元。計算一下數字，你會發現一個典型的人腦在其神經元之間有數百萬億個連線。
更復雜的是，突觸連線不斷形成、加強、減弱、溶解。舊的神經元死亡，而且——越來越多的證據表明，顛覆了數十年的教條——新的神經元在我們一生中都在不斷誕生。細胞也可以被重新訓練以適應不同的工作，從面部表情切換到手指彎曲，或者從看到紅色切換到聽到吱吱聲。
神經元遠非由共同的模具衝壓而成，而是表現出驚人的形式和功能多樣性。研究人員僅在光學系統中就發現了數十種不同的型別。神經遞質，即在兩個神經元之間的突觸上傳遞訊號的物質，也有許多不同的種類。其他化學物質，如神經生長因子和激素，也在大腦中潮起潮落，以微妙而深刻的方式調節認知。
你對大腦瞭解得越多，你可能就越想知道它們是如何工作的——當然，它們經常不正常工作。它們屈服於精神分裂症、雙相情感障礙、抑鬱症、阿爾茨海默病和許多其他難以解釋和治療的疾病。
儘管如此，奇點主義者仍然堅持認為大腦只是複雜的計算機，這種類比有一定的道理。神經元類似於電晶體，吸收、處理和重新發射被稱為動作電位的電化學脈衝。動作電位的幅度為十分之一伏特，持續時間為一毫秒，非常均勻，即使沿著一米長的軸突快速移動也不會消散。動作電位也被稱為尖峰，指的是它們在示波器上的外觀，據稱是人腦的基本資訊單位。
假設，正如許多奇點主義者所做的那樣，動作電位等同於計算機中的操作。如果大腦包含一千萬億個突觸，平均每秒處理 10 個動作電位，那麼大腦每秒執行 10 千萬億次操作，即 10Petaflops。一些超級計算機已經超過了這種處理速度。因此，奇點主義者相信，計算機很快就會在認知上將我們遠遠甩在身後——除非我們透過仿生融合或上傳來擁抱它們。
然而，阻礙我們進入網路天堂的是神經程式碼。這個短語指的是將動作電位和其他生理過程轉化為感知、記憶、意義、意圖的軟體或演算法。
神經程式碼是科學界最深刻、最重要的問題。如果研究人員破解了程式碼，他們可能會解決諸如身心問題和自由意志之謎等古老的哲學難題。原則上，神經程式碼的解決方案還可以讓我們對我們的大腦，從而對意識擁有無限的力量。包括精神控制、讀心術、仿生增強甚至意識上傳在內的科幻小說可能會成為現實。
但是，科學中最深刻的問題也是迄今為止最難的問題。神經科學家仍然不知道神經程式碼是什麼。這並不是說他們沒有任何候選方案。恰恰相反。就像美國總統初選中的選民一樣，研究人員有大量的候選方案，每個方案都存在嚴重的缺陷。
第一個程式碼是英國神經生物學家埃德加·阿德里安在 20 世紀 30 年代提出的。在從青蛙和鰻魚身上分離出感覺神經元后，阿德里安表明，隨著刺激強度的增加，神經元的放電率也會增加，最高可達每秒 200 次尖峰。在接下來的幾十年裡，實驗似乎證實了所有動物的神經系統都採用了這種傳遞資訊的方法，稱為速率編碼。
但是，速率編碼是一種粗糙、低效的資訊傳遞方式；想象一下，試圖僅僅透過以不同的音調哼唱來交流。神經科學家長期以來一直懷疑大腦採用了更微妙的程式碼。一種可能性是時間編碼，其中資訊不僅以細胞的放電率表示，而且還以尖峰之間精確的時間表示。
例如，速率編碼會將尖峰序列 010101 和 100011 視為相同，因為它們具有相同數量的 0 和 1。時間編碼會為這兩個字串分配不同的含義，因為位序列不同。時間編碼可以將大腦的資訊處理能力提高到接近夏農極限，即資訊理論允許給定物理系統的理論最大值。
一些神經科學家懷疑，時間編碼在前額葉皮層和其他與“高階”認知功能（如決策）相關的大腦結構中占主導地位。在這些區域，神經元平均每秒只放電一到兩次。
在更宏觀的層面上，研究人員正在尋找涉及許多神經元相關放電的“群體編碼”。已故的傑拉爾德·埃德爾曼提倡一種稱為神經達爾文主義的方案，其中我們對動物的識別，例如，源於代表不同記憶的大量神經元群體之間的競爭：狗？貓？黃鼠狼？老鼠？大腦迅速確定最接近傳入刺激的群體。也許是因為埃德爾曼用晦澀難懂的術語掩蓋了它，神經達爾文主義從未流行起來。
一種稱為同步振盪的群體編碼涉及許多神經元以相同的速率和時間放電。1990 年，弗朗西斯·克里克和克里斯托夫·科赫提出，同步的 40 赫茲振盪在意識中起著關鍵作用。克里克當然以揭示 DNA 結構並表明它介導了一種令人驚訝的簡單遺傳程式碼，控制著所有生物的遺傳而聞名。
然而，科赫懷疑神經程式碼“不會像遺傳程式碼那樣簡單和通用”。他指出，神經程式碼似乎在不同的物種中有所不同，甚至在同一物種內不同的感覺模式中也有所不同。“聽覺的程式碼與嗅覺的程式碼不同，”他解釋說，“部分原因是構成單詞的音素在極短的時間內發生變化，而氣味的增強和減弱則慢得多。”
科赫說：“可能沒有普遍原則” governing 神經資訊處理，“除了大腦具有驚人的適應性，並且可以提取每一點可能的資訊，並在必要時發明新的程式碼之外”。由於對大腦如何處理資訊知之甚少，“目前很難排除任何編碼方案。”
事實上，科赫幫助復興了一種很久以前就被認為不可信的編碼方案。這種方案被貶低為“祖母細胞”假說，因為在其歸謬法版本中，它暗示我們的記憶庫為居住在我們思想中的每個人、地點或事物（例如祖母）都分配了一個神經元。
科赫與著名的神經外科醫生伊扎克·弗裡德一起，已經確定了對特定人物（從比爾·克林頓到西爾維斯特·史泰龍）的影像做出反應的神經元。這些神經元是在弗裡德為了臨床目的而在癲癇患者身上植入電極後發現的。
這些發現表明，單個神經元——遠非簡單的開關——可能具有巨大的計算能力。有意義的資訊可能不僅由成群結隊的神經元齊聲尖叫來傳遞，而且還由小組細胞低語，也許是以簡潔的時間程式碼來傳遞。
英國神經生物學家史蒂文·羅斯懷疑，大腦在個體神經元和突觸之上和之下的尺度上透過遺傳、激素和其他過程來處理資訊。因此，他挑戰了奇點主義者的一個關鍵假設，即尖峰代表了大腦計算輸出的總和。大腦的資訊處理能力可能比單獨的動作電位所暗示的要高出許多數量級。
此外，羅斯認為，解碼來自個體大腦的神經訊號將永遠非常困難，因為每個人的大腦都是獨一無二且不斷變化的。為了戲劇化地說明這一點，羅斯提出了一個涉及“大腦鏡”的思想實驗，它可以即時記錄大腦中發生的一切，無論是在微觀還是宏觀層面上。
假設大腦鏡記錄了羅斯在觀看紅色公共汽車沿街道駛來時所有的神經活動。大腦鏡可以重建羅斯的感受嗎？不能，因為他對即使是這種簡單刺激的神經反應也是從他大腦的整個先前歷史中產生的，包括童年時一次幾乎被公共汽車撞倒的事件。
羅斯詳細闡述說，為了解釋與任何時刻相對應的神經活動，科學家需要“訪問我整個神經和激素的生活史”，以及所有相應的經歷。科學家還需要詳細瞭解羅斯所生活的不斷變化的社會背景；如果最近有恐怖分子襲擊了一輛公共汽車，他對公共汽車的態度就會有所不同。
這種分析表明，每個人的精神本質上都是不可還原的、不可預測的、無法解釋的。它當然不像奇點主義者假設的那樣簡單，可以從大腦中提取出來並轉移到另一種媒介中。
讓我們面對現實吧。奇點是一種宗教而非科學願景。科幻作家肯·麥克勞德將其稱為“書呆子的狂喜”，這是指《聖經》中預言的末世，屆時耶穌會將信徒帶到天堂，而將我們這些罪人留在後面。
無論是精神上的還是技術上的，這種對超越的渴望都是完全可以理解的。無論是作為個人還是作為一個物種，我們都面臨著極其嚴重的問題，包括恐怖主義、核擴散、人口過剩、貧困、饑荒、環境退化、氣候變化、資源枯竭以及艾滋病等流行病。工程師和科學家應該幫助我們面對世界的問題並找到解決方案，而不是沉迷於像奇點這樣的逃避現實的偽科學幻想。
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