图1 斯蒂芬·威廉·霍金(Stephen William Hawking,1942年1月8日至2018年3月14日)
我清晰地记得,那天突然收到这个消息时,过了半响才缓过神来,心里好像坍塌了一块似的。毕竟,从小到大一直在各种书店或图书馆看到霍金的那本神作《时间简史》,虽然读不懂,但总觉得不明觉厉。再加上各类报纸媒体的报道与宣传,打小就热爱科学的我不知不觉中似乎把有关霍金的各种存在当做我探索宇宙世界奥秘旅程中的一部分了。现在神突然就走了。心里的天似乎也感觉塌了一块。那一刻,我的第一感觉居然是,“哦,原来神也会死的。”世间的一切都有其终点。一想到这一点,一股莫名的忧伤油然而起。1985年,因患肺炎而做气管切开手术后,霍金被彻底剥夺了说话的能力。当时,美国加利福尼亚州一位名叫瓦特·沃尔托兹的电脑工程师为霍金设计了一个名为“平等器”的电脑程序。而后,剑桥调节通讯公司的大卫·梅森又改进了这套设备,每分钟可“说”出15个词,还可以把文字直接打印出来。
2005年之后,霍金彻底丧失了运动能力——连手指都不能活动了。英特尔的创始人戈登·摩尔(Gordon Moore)为他设计了2.0版的轮椅。霍金说话时面部肌肉的收缩和舒张来激活辅助系统,并用眼球控制红外线发射器,选定在屏幕中轮流出现的英文字母。
我们可以想象一下这样一种场景:一个几乎全身瘫痪,甚至都无法言语的人,仍然在用他那聪明睿智的大脑奋力地为人类去探索最深刻的宇宙奥秘!这真的是一件伟大而又奇妙的人类精神史诗!其中,支持霍金持续多年思考的不仅仅是他本人强大坚韧的意志,还有诸多科学家为他打造的一系列秘密武器—可以将他残存的语音转化清晰的文本的信息转换系统。而这套信息转化系统可以看成类似于脑机接口系统的一种设备,从而为像霍金这样的重症瘫痪但脑部功能正常的患者提供一个可替代的信息交流系统,这也是开发脑机接口技术(BMI或BCI)的初衷。
这个概念在当时非常超前,只有科幻电影中才会出现。这个“玩笑”背后是Walter医生通过对脑电活动的定量测量和深入探索,发现了与注意和期待有关的脑电活动。在此之前,所谓“脑电”仅仅指每秒10次左右的节律性起伏(Alpha波),通过这种起伏可以推测人脑的警觉状态,不能反映精细的思维活动。Walter医生也是个非常优秀的工程师,他采用多次平均技术,去除噪声,得到脑电发明以来最“纯净”的脑内活动波形——事件诱发电位(Event Related Potential , ERP)。从此科学家通过事件诱发电位定量研究大脑对外界视觉听觉刺激的响应规律,以及大脑内部认知过程的展开,从此打开了一扇研究人脑的新窗口。