本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
以下是为 IEEE Spectrum 撰写的原始文章的编辑更新版本。
我 62 岁了，随之而来的是一切。灰白的头发，有毛病的膝盖，更靠不住的记忆力。我仍然打得一手好冰球，但熵的阴影越来越大。因此，我的一部分非常希望相信我们正在快速接近“奇点”。
像天堂一样，奇点有许多版本，但大多数都涉及仿生大脑增强。首先，我们将成为半机械人，因为大脑芯片会增强我们的感知、记忆和智力，并消除对烦人的电视遥控器的需求。最终，我们将完全放弃我们的血肉之躯，并将我们数字化的精神上传到计算机中。然后，我们将永远快乐地生活在网络空间中，用伍迪·艾伦的话来说，我们永远不需要寻找停车位。
关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事。
奇点爱好者，或称奇点主义者，往往是计算机专家，例如企业家雷·库兹韦尔。库兹韦尔引用摩尔定律所捕捉到的信息技术的爆炸性进展，预言了“生物智能和非生物智能的融合”，最终将形成“不朽的基于软件的人类”。奇点据称不会发生在千年或百年之内，而是几十年之内。
现实而非人工智能领域的专家们发现这些设想可笑地幼稚，因为我们仍然远未理解大脑如何产生意识。“没有人有最模糊的概念，”诺贝尔奖得主埃里克·坎德尔说。“目前，你所能得到的只是有见地、明智的观点。”神经科学家缺乏一个总体上统一的理论来理解他们庞大而脱节的发现，例如坎德尔发现的支撑记忆形成——在海兔中——的化学和遗传过程。
大脑有充分的理由经常被称为科学界已知的最复杂现象。一个典型成年人的大脑包含约 1000 亿个神经细胞，或称神经元。单个神经元可以通过轴突（输出线）和树突（输入线），跨过突触（轴突和树突之间的间隙）连接到多达 10 万个其他神经元。计算一下数字，你会发现一个典型的人脑在其神经元之间有数百万亿个连接。
更复杂的是，突触连接不断形成、加强、减弱、溶解。旧的神经元死亡，而且——越来越多的证据表明，颠覆了数十年的教条——新的神经元在我们一生中都在不断诞生。细胞也可以被重新训练以适应不同的工作，从面部表情切换到手指弯曲，或者从看到红色切换到听到吱吱声。
神经元远非由共同的模具冲压而成，而是表现出惊人的形式和功能多样性。研究人员仅在光学系统中就发现了数十种不同的类型。神经递质，即在两个神经元之间的突触上传递信号的物质，也有许多不同的种类。其他化学物质，如神经生长因子和激素，也在大脑中潮起潮落，以微妙而深刻的方式调节认知。
你对大脑了解得越多，你可能就越想知道它们是如何工作的——当然，它们经常不正常工作。它们屈服于精神分裂症、双相情感障碍、抑郁症、阿尔茨海默病和许多其他难以解释和治疗的疾病。
尽管如此，奇点主义者仍然坚持认为大脑只是复杂的计算机，这种类比有一定的道理。神经元类似于晶体管，吸收、处理和重新发射被称为动作电位的电化学脉冲。动作电位的幅度为十分之一伏特，持续时间为一毫秒，非常均匀，即使沿着一米长的轴突快速移动也不会消散。动作电位也被称为尖峰，指的是它们在示波器上的外观，据称是人脑的基本信息单位。
假设，正如许多奇点主义者所做的那样，动作电位等同于计算机中的操作。如果大脑包含一千万亿个突触，平均每秒处理 10 个动作电位，那么大脑每秒执行 10 千万亿次操作，即 10Petaflops。一些超级计算机已经超过了这种处理速度。因此，奇点主义者相信，计算机很快就会在认知上将我们远远甩在身后——除非我们通过仿生融合或上传来拥抱它们。
然而，阻碍我们进入网络天堂的是神经代码。这个短语指的是将动作电位和其他生理过程转化为感知、记忆、意义、意图的软件或算法。
神经代码是科学界最深刻、最重要的问题。如果研究人员破解了代码，他们可能会解决诸如身心问题和自由意志之谜等古老的哲学难题。原则上，神经代码的解决方案还可以让我们对我们的大脑，从而对意识拥有无限的力量。包括精神控制、读心术、仿生增强甚至意识上传在内的科幻小说可能会成为现实。
但是，科学中最深刻的问题也是迄今为止最难的问题。神经科学家仍然不知道神经代码是什么。这并不是说他们没有任何候选方案。恰恰相反。就像美国总统初选中的选民一样，研究人员有大量的候选方案，每个方案都存在严重的缺陷。
第一个代码是英国神经生物学家埃德加·阿德里安在 20 世纪 30 年代提出的。在从青蛙和鳗鱼身上分离出感觉神经元后，阿德里安表明，随着刺激强度的增加，神经元的放电率也会增加，最高可达每秒 200 次尖峰。在接下来的几十年里，实验似乎证实了所有动物的神经系统都采用了这种传递信息的方法，称为速率编码。
但是，速率编码是一种粗糙、低效的信息传递方式；想象一下，试图仅仅通过以不同的音调哼唱来交流。神经科学家长期以来一直怀疑大脑采用了更微妙的代码。一种可能性是时间编码，其中信息不仅以细胞的放电率表示，而且还以尖峰之间精确的时间表示。
例如，速率编码会将尖峰序列 010101 和 100011 视为相同，因为它们具有相同数量的 0 和 1。时间编码会为这两个字符串分配不同的含义，因为位序列不同。时间编码可以将大脑的信息处理能力提高到接近香农极限，即信息论允许给定物理系统的理论最大值。
一些神经科学家怀疑，时间编码在前额叶皮层和其他与“高级”认知功能（如决策）相关的大脑结构中占主导地位。在这些区域，神经元平均每秒只放电一到两次。
在更宏观的层面上，研究人员正在寻找涉及许多神经元相关放电的“群体编码”。已故的杰拉尔德·埃德尔曼提倡一种称为神经达尔文主义的方案，其中我们对动物的识别，例如，源于代表不同记忆的大量神经元群体之间的竞争：狗？猫？黄鼠狼？老鼠？大脑迅速确定最接近传入刺激的群体。也许是因为埃德尔曼用晦涩难懂的术语掩盖了它，神经达尔文主义从未流行起来。
一种称为同步振荡的群体编码涉及许多神经元以相同的速率和时间放电。1990 年，弗朗西斯·克里克和克里斯托夫·科赫提出，同步的 40 赫兹振荡在意识中起着关键作用。克里克当然以揭示 DNA 结构并表明它介导了一种令人惊讶的简单遗传代码，控制着所有生物的遗传而闻名。
然而，科赫怀疑神经代码“不会像遗传代码那样简单和通用”。他指出，神经代码似乎在不同的物种中有所不同，甚至在同一物种内不同的感觉模式中也有所不同。“听觉的代码与嗅觉的代码不同，”他解释说，“部分原因是构成单词的音素在极短的时间内发生变化，而气味的增强和减弱则慢得多。”
科赫说：“可能没有普遍原则” governing 神经信息处理，“除了大脑具有惊人的适应性，并且可以提取每一点可能的信息，并在必要时发明新的代码之外”。由于对大脑如何处理信息知之甚少，“目前很难排除任何编码方案。”
事实上，科赫帮助复兴了一种很久以前就被认为不可信的编码方案。这种方案被贬低为“祖母细胞”假说，因为在其归谬法版本中，它暗示我们的记忆库为居住在我们思想中的每个人、地点或事物（例如祖母）都分配了一个神经元。
科赫与著名的神经外科医生伊扎克·弗里德一起，已经确定了对特定人物（从比尔·克林顿到西尔维斯特·史泰龙）的图像做出反应的神经元。这些神经元是在弗里德为了临床目的而在癫痫患者身上植入电极后发现的。
这些发现表明，单个神经元——远非简单的开关——可能具有巨大的计算能力。有意义的信息可能不仅由成群结队的神经元齐声尖叫来传递，而且还由小组细胞低语，也许是以简洁的时间代码来传递。
英国神经生物学家史蒂文·罗斯怀疑，大脑在个体神经元和突触之上和之下的尺度上通过遗传、激素和其他过程来处理信息。因此，他挑战了奇点主义者的一个关键假设，即尖峰代表了大脑计算输出的总和。大脑的信息处理能力可能比单独的动作电位所暗示的要高出许多数量级。
此外，罗斯认为，解码来自个体大脑的神经信号将永远非常困难，因为每个人的大脑都是独一无二且不断变化的。为了戏剧化地说明这一点，罗斯提出了一个涉及“大脑镜”的思想实验，它可以实时记录大脑中发生的一切，无论是在微观还是宏观层面上。
假设大脑镜记录了罗斯在观看红色公共汽车沿街道驶来时所有的神经活动。大脑镜可以重建罗斯的感受吗？不能，因为他对即使是这种简单刺激的神经反应也是从他大脑的整个先前历史中产生的，包括童年时一次几乎被公共汽车撞倒的事件。
罗斯详细阐述说，为了解释与任何时刻相对应的神经活动，科学家需要“访问我整个神经和激素的生活史”，以及所有相应的经历。科学家还需要详细了解罗斯所生活的不断变化的社会背景；如果最近有恐怖分子袭击了一辆公共汽车，他对公共汽车的态度就会有所不同。
这种分析表明，每个人的精神本质上都是不可还原的、不可预测的、无法解释的。它当然不像奇点主义者假设的那样简单，可以从大脑中提取出来并转移到另一种媒介中。
让我们面对现实吧。奇点是一种宗教而非科学愿景。科幻作家肯·麦克劳德将其称为“书呆子的狂喜”，这是指《圣经》中预言的末世，届时耶稣会将信徒带到天堂，而将我们这些罪人留在后面。
无论是精神上的还是技术上的，这种对超越的渴望都是完全可以理解的。无论是作为个人还是作为一个物种，我们都面临着极其严重的问题，包括恐怖主义、核扩散、人口过剩、贫困、饥荒、环境退化、气候变化、资源枯竭以及艾滋病等流行病。工程师和科学家应该帮助我们面对世界的问题并找到解决方案，而不是沉迷于像奇点这样的逃避现实的伪科学幻想。
延伸阅读:
为什么你应该关注五角大楼为奥巴马的 BRAIN 计划提供资金.