量子大腦，顛覆人類發展史的新機遇

現在人類的科學技術已經相當發達，但我們對自己的大腦仍知之甚少。雖然人們經常談論大腦神經元的工作原理，但往往也是一知半解。人腦中至少有一半物質是膠質細胞，但我們並不知道它們在信息處理的過程中發揮了哪些作用。再比如，科學家還未探明阿爾茨海默氏症的發病根源，我們也不知道意識來自何處，不知道記憶是如何存儲又是如何被喚醒的。凡此種種，不一而足。

與飛速發展的時代相比，原有的腦神經模型已顯得過於陳舊，亟待取得研究突破。但到目前為止，腦科學領域還未收穫愛因斯坦發現相對論、克里克與沃森提出DNA雙螺旋結構模型那樣的里程碑式科研成果。

很多國家的政府與科研機構已經意識到這個問題，並採取了一些推動研究進展的措施。目前全球科學界有三大腦科學項目，分別是歐洲委員會支持的「人類腦計劃」（Human Brain Project）、美國政府支持的「腦計劃」（BRAIN Initiative）和政府支持的「腦計劃」（China Brain Project）。腦科學研究獲得來自政府的強力支持固然是好事，但要取得研究突破也絕非易事，我們只能盼望著多出成果吧。

坦率地說，此類政府支持的科研項目從內容到形式都差不多，它們通常存在兩大問題：第一，它們是由體制內的科學家而不是市場化的創業創新者推動前進的，這些科學家的研究都基於過時的理論模型，因此在創新性和效率方面都存在著問題。第二，在這些科學家的觀念中，大腦的運作在本質上是遵從的數學範式，也就是說，大腦神經元的工作方式與神經元計算機相同，人腦就相當於一台按照馮•諾依曼體系結構運轉的「肉」電腦。

但事實果真如此嗎，人腦會不會是按照量子力學效應或其他原理來工作的呢？在這個領域，科學家們應當更具創見，力爭做得更好，畢竟研究對象是使人成為萬物之靈的大腦，而不是大腳趾⋯⋯

量子力學+生物學=？

從表面上看，人腦與量子力學效應是風馬牛不相及的兩件事：研究血肉之軀是生物學家的事，怎麼能和冷冰冰的物理學扯上關係呢？但實際上，科學的進展正在打破人們的這種固有觀念。我們現在已經知道，很多生物系統的運作都可以用量子力學效應加以解釋，像光合作用、鳥類導航、嗅覺的產生等，越來越多的研究表明，視覺與量子力學效應也存在關聯。

隨著研究的繼續深入，我們必將發現更多與量子力學效應相關的生物系統。說不定所有的生物系統都是按照這個原理工作的，只是我們以前從未探明這一點。因為以前科學家的研究涇渭分明，一直認為物理學是物理學，生物學是生物學，如今二者的結合將開闢出一個新興的邊緣科學領域。

目前，量子物理學在實際應用方面取得的最大進展當屬量子計算機的發明。量子計算能在同一時刻用疊加的方式來做巨量計算，因此與傳統計算機相比，其運算速度要快上百萬、上千萬甚至數十億倍。同時這也意味著，人類現在掌握了一種不同於傳統數學模型的嶄新的計算模型。

如何將這種非數字計算模型應用於生物學領域呢？目前還沒有清晰的思路，但科學家們已經在路上了。毫無疑問，腦科學是最適合引入這種非數字計算模型的研究領域，這裡蘊藏著取得全新進展的巨大機會，人類有機會探究以往從未想到過的大腦工作模式。我認為，這正是國家級大腦研究計劃最應當開展的研究之一，量子計算機的開發人員也會由此找到新的用武之地。

量子密碼學是量子物理與腦科學研究實現結合的另一個重要節點，從很多公開報道可知，在這方面已經居於世界領先水平。量子密碼學的理論基礎是量子糾纏，所謂量子糾纏是指，兩個粒子即使相距遙遠的距離，一個粒子的行為也將影響另一個粒子的狀態。當其中一個粒子被操作（例如量子測量）而狀態發生變化時，另一個粒子也會即刻發生相應的狀態變化。從量子糾纏角度觀察宇宙，我們會有很多全新的認識。那麼，我們能否證明大腦運作的過程中也存在量子糾纏，或者證明大腦之間可以通過量子糾纏進行交流呢？這種假說絕非荒誕不經，因為有很多生物學現象可以作為佐證。沿著這個思路開展研究，我們會發現腦科學新課題俯拾皆是，我們也很可能由此真正破解大腦運作的秘密，找到「意識從何而來」等難題的答案。

量子大腦與量子心智

有以上描述作為鋪墊，或許你能猜到我要提出的想法了——發明一種基於量子力學效應的「大腦」。現在已經有了具備基礎功能的量子計算機，將其升級為量子大腦並不是遙不可及的事。其中，除了要用到量子力學、量子糾纏理論之外，還要以量子計算取代神經元處理技術，這三點的組合構成了量子大腦計劃的核心。從此出發，我們便可以探索不同類型的量子處理技術在量子大腦領域的應用前景，通過模擬來考察量子糾纏對量子大腦功能的影響，衡量每一種糾纏方式對計算效率的影響，看這是否有可能形成意識，並比較其與傳統的神經元計算的差異。

接下來，應當研究這種量子大腦能夠在多大程度上發揮量子糾纏的特性，尤其是考察單個粒子與多個粒子發生糾纏的可能，這就得研發新的儀器設備和實驗技術了。搞清楚這個問題，有助於我們了解量子大腦之間是否有可能收發攜帶信息的波。在這個過程中，科學家需要搞清楚這種波能在多大程度上通過傳統的神經元介導方式傳播，以及電信號和量子信號是如何彼此影響的。目前，傳統的生物學研究已經觀察到了電信號和量子信號的整合，鳥類導航就是一例，而這個整合的過程應用到了量子力學效應。

說到新的實驗技術，核磁共振成像結合量子信號檢測可能會是一個有效方法。一旦我們建立起量子信號與傳統電信號相互關係的模型，就可以著手評估量子效應對大腦的學習、記憶存儲與檢索乃至智力水平等方面的影響了。令人驚嘆的是，這種研究是建立在粒子尺度之上的。通過這樣的研究，我們對大腦功能的了解將大大擴展。

你有沒有聽說過「心智理論」（Theory of Mind）？這是一個心理學術語，是指個體理解自己和他人的心理狀態，包括情緒意圖、期望、思考和信念等，並憑藉這些信息預測和解釋他人行為的一種能力。我們的大腦是如何做到這些的？大腦中有一個儲存著所有我們可能用到的心智模式的模型嗎？人們的大腦一直在使用我們不知道的某種電波在互相掃描？這種電波與量子糾纏有關嗎？目前，還沒有人能回答這些問題。

如果能搞清楚這些問題，人類在理解能力方面的提升，以及對知識的掌握和應用都可能進入一個新紀元，因為我們將有可能藉助某種新技術直接閱讀對方的真實想法。這種思維閱讀技術會有一些非常有價值的應用，比如它能探明抑鬱症等深層次精神健康問題的產生根源。

思維閱讀技術，能讓我們有史以來第一次了解意識產生的神經基礎，這是配得上諾貝爾獎的重大成果，它是如此重要，完全配得上1000個諾貝爾獎。讓每個人都能生活得更好，這不正是我們真正追尋的努力方向嗎？如果真正做到了這一點，我們將同時獲得一個殺手級產品。這樣一種能讓我們生活得更快樂的東西，會有很多人願意購買吧？

量子大腦是個好東西，大家很容易理解這一點，而量子心智理論對全社會產生的影響將更為深遠。如果意識能夠被證明是一種量子現象，研發大腦之間通訊的新技術就有了可能。人們不但能在地球上通過大腦直接聯繫彼此，甚至置身於不同星球上時也能做到這一點，這正是量子通信的本質。

真正的歷史性機遇

前文提到的歐美及開展的三項大腦研究計劃，都屬於政府資助的「大科學」項目，要動用大量人力，投入巨額經費，但這類科研行為的效率往往不高。我並不是反對這種「大科學」項目，有時候這是必須的，比如歐洲委會員批准上馬的大型強子對撞機項目就很有價值。但在以取得重大概念性突破為主要目標的「小科學」領域，這種集中投入、大幹快上的模式就不大適用了。「小科學」研究更強調獨立研究，更適合採取小團隊作戰的方式。因為這樣的工作環境更便於科研人員不受約束地展開奇思妙想，有時哪怕想法顯得怪異可笑也沒什麼關係。

這種特立獨行的小團隊在大學或政府科研機構中通常難以生存，它更適合以創業公司的形式存在，或是從大學或政府科研機構中拆分出來，獨立運行。在這方面，埃隆•馬斯克創建的SpaceX公司是一個很好的例證，這個研製和發射火箭的私人小團隊，取得的創新性成果不但遠遠超過了NASA這樣的政府機構，也大大領先于波音、洛克希德•馬丁等私營大企業。雖然大公司擁有的資源更多，但它的運行效率往往不及資源有限的小公司，這也是我主張以小團隊和創業公司為主幹開展量子大腦研究的原因。

如果量子大腦項目能夠順利推進，並成功地探明決定量子大腦功能本質的因素，就能藉此開闢出新的研究領域，研發出新產品，經濟效益也就隨之而來了。比如，可以以量子心智理論為基礎研發出新型的醫療產品及服務，研發出提高學習能力的產品，以及其他應用領域與此相關的產品和服務，如導航設備、腦植入物、神經產品等。

不用說，研發量子大腦將催生出新的創業公司，從中也會誕生未來的獨角獸。量子大腦、量子軟硬體產品將成為推動全球經濟增長的新源泉，並帶動公司所在國GDP的增長，還會製造出很多億萬富翁。當我們把幾乎所有可能投入的資源都用在了數字領域之後，量子大腦將成為後數字時代取得回報的一個可能方向，由此，人類社會的發展也才不會因為缺少技術推動力而陷於停滯。

互聯網從誕生到發展已過去50年，美國是這段歷史的最大獲益者，它成為美國取得的世界經濟及科研領導地位的重要支撐。對後來者而言，在已有的軌道上重複他人的研究是不可能成為世界經濟和科研的領導者的，必須有自己的創新能力。量子大腦不但是創新，而且是重大創新，所以說，誰在量子大腦計劃中佔據先機，誰就將獲得世界經濟及科研的領導地位。在這方面，極具潛力。如果能成功推進量子大腦計劃，就更有機會成為全球最重要的創新者。何況這個領域的創新還將派生出眾多領域的創新，有些是我們現在難以預想的。

總之，量子大腦計劃將成為世界發展的一個轉折點，這種轉折不但是經濟上的，也是文化上的。如果的量子大腦計劃取得成功，必將提升的軟實力，成為全球標準的制定者。大國間的軟實力競爭是一種良性競爭，它不像軍事競爭那樣可能導致人類的毀滅。對知識、智能、意識乃至人性本質這些問題的新的認知，還將推動人類社會取得更大的發展成就。

量子社會將完全取代我們之前認為已達到科技發展頂峰的數字社會，而量子大腦計劃將成為量子社會誕生和發展的驅動力。量子社會，一個實現量子人性化的社會，這是值得人類追求的發展方向，不是嗎？

載於《投資圈》雜誌8月刊

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