張雨晨

導言：

《玩家一號》的續(xù)作《玩家二號》11月在北美出版發(fā)行。故事中那個塞滿人類流行文化瑰寶（和“?！保┑摹熬G洲”，堪稱是流淌在電子空間的現(xiàn)世天堂。那么，在我們重返“綠洲”飆賽車、開高達之前，何不先來看看支持這精彩故事的科學基礎框架呢？

一 莊周夢蝶

夢境與現(xiàn)實，哪一個更加精彩，哪一個更加讓人留戀？

從《夢游天姥吟留別》到《愛麗絲漫游仙境》，壯麗而詭異的夢境一直是文藝領域經(jīng)久不衰的創(chuàng)作題材。而隨著科學的發(fā)展，向大腦中輸入信息，形成一個“虛擬現(xiàn)實”的科幻概念，開始取代傳統(tǒng)的“神游太虛”，成了新一代文化產(chǎn)品受眾的新寵。

虛擬現(xiàn)實正式成為一個獨立的科幻概念，還是要從“賽博朋克”流派的開山之作《真名實姓》算起。隨后，諸如《神經(jīng)漫游者》《雪崩》《黑客帝國》《盜夢空間》在內(nèi)的后續(xù)作品，將這一科幻概念極大擴展，為觀者展現(xiàn)出了千姿百態(tài)的虛擬現(xiàn)實奇觀。

而在流行文化同樣發(fā)達的日本，則圍繞著虛擬現(xiàn)實技術，誕生了《攻殼機動隊》《鈴音》《廢園天使》等科幻經(jīng)典。時至今日，虛擬現(xiàn)實題材也依然不乏《刀劍神域》和《十三機兵防衛(wèi)圈》這樣的新潮大作。甚至連一貫老成持重、以“現(xiàn)實系”自居的《高達》系列，也推出了故事情節(jié)頗為精彩的“網(wǎng)游高達”——《高達創(chuàng)形者·再起》。

有趣的是，在自身本就是“虛構(gòu)”的幻想故事中再去描述“虛擬現(xiàn)實”，等于是讓作品本身，化為一場嵌套著的多層夢境?，F(xiàn)在，就讓我們穿透“夢幻境”的層層面紗，潛入它最深處的科學本源吧。

二 歡迎來到現(xiàn)實的荒漠

在認識“虛擬現(xiàn)實”之前，我們首先要弄明白什么是現(xiàn)實。

雖然乍一看“何為現(xiàn)實”是一個幾乎不證自明的蠢問題。但如果打破砂鍋問到底，就會發(fā)覺“現(xiàn)實”恰恰是一個極難定義的概念。

在誕生現(xiàn)代科技文明萌芽的古希臘，著名自然哲學家柏拉圖曾經(jīng)提出了一個乍一看有些匪夷所思的“寓言”：倘若一個人從出生就被鎖在巖洞之中當“面壁者”，所見之物全都是身后大千世界透過洞口投射在巖壁上的影子，那么對于這位命運悲慘的“洞穴囚徒”來說，巖壁上“現(xiàn)實的倒影”就是他所見的一切“現(xiàn)實”。

這個“思想實驗”乍一看似乎匪夷所思，但從嚴密的邏輯思辨角度看，卻提出了一個非常尖銳的問題：我們認識的現(xiàn)實，究竟是客觀的存在，還是由認知能力通過輸入刺激構(gòu)建出來的幻象？

考慮到我們對“現(xiàn)實”本身的認識，都是建立在感知覺輸入的信息之上，這個“現(xiàn)實究竟是否現(xiàn)實”的問題，就沒有看起來那么不著邊際了。隨著歐洲文藝復興運動對希臘文明薪火的傳承，著名的學者笛卡爾，在柏拉圖的基礎上更進一步，提出了一個如今看來都依然耐人尋味的思想實驗：倘若一只法力高強的惡魔，用卓絕的幻術欺騙了我們所有的感官和知覺，那么我們還能否只靠自己、從內(nèi)部就識破它精心編織的“夢幻境”呢？更進一步追問，我們怎么確定，如今習以為常的現(xiàn)實，不是一個被惡魔有意用信息壁壘構(gòu)建的海市蜃樓呢？

時至今日，在流行文化中，笛卡爾的“幻術惡魔”依然有著名為“月讀”“鏡花水月”“對自核夢”和“黑客帝國”的無數(shù)化身。這些作品旺盛的生命力，本身就在反映著我們對于“現(xiàn)實”的思考與隱憂。

而隨著現(xiàn)代科學與技術的進步，尤其是神經(jīng)科學和心理認知科學的快速發(fā)展，人類對現(xiàn)實的認知，也從單純的哲學問題，變成了一個橫跨多個學科、涉及無數(shù)具體課題的龐大領域。

那么，人類究竟是如何產(chǎn)生對現(xiàn)實的認識呢？

從神經(jīng)生物學的研究看，以我們的主要感官——視覺為例，大腦的初級視皮層，主要是對視野中物體的邊界、角度朝向、空間頻率等簡單的局部信息進行識別、提取與編碼的。而對復雜物體（比如面孔）的表征識別，則出現(xiàn)在綜合接受大量低級皮層輸入信息的中、高級視覺皮層之中。而再往更高級的腦區(qū)走，神經(jīng)元表征的就是更加抽象、符號化的概念了。

加州理工學院的科學家曹穎，在2017年發(fā)表的非人靈長類面部識別機制研究論文中，就以電極記錄的顳葉神經(jīng)元活動為實驗證據(jù)，證明了大腦對面孔的表征和識別，是一個匯總大量神經(jīng)元反應的過程。具體來說，在顳葉一個負責處理加工面孔等復雜視覺特征的腦區(qū)里，不同的神經(jīng)元會對輸入的不同特征信息分別進行加工，并以自身的放電頻率為編碼手段，分別對某一個具體特征的變化進行持續(xù)的表征——比如，一個負責檢測“眼距”特征的神經(jīng)元，當呈現(xiàn)給大腦的面孔圖片是個眼距很小的人時，它的放電就很少;但隨著雙眼的距離越拉越開，它的放電頻率會變得越來越密集。因此，只要檢測這個神經(jīng)元的放電頻率，大腦就能知道看到的人眼距是寬是窄。而將這些神經(jīng)元各自代表的特征維度匯總起來之后，大腦就可以構(gòu)建一個表征面孔的高維特征空間，識別映入眼簾的每一張面孔。

這種用群體編碼構(gòu)建面孔的方式，實際上早就被三維動畫建模師用來創(chuàng)建虛擬人物了。最典型的例子，就是很多冒險游戲里開場的角色外觀自定義系統(tǒng)。玩家通過拖動各個特征軸的具體參數(shù)，來構(gòu)建一張符合自己想象的個性化面孔，從而大大增加游戲時的代入感。這個源自計算機建模的“捏人”算法，恰恰與大腦天然的面孔特征表征方式高度類似。

然而，當看到一張熟悉的面孔時，我們根本不需要挨個對比面部特征，就能立刻認出這是誰。即便是陌生的面孔，我們也能在一瞥之下，立刻判斷出這個人的表情、情緒以及可能的性格。

這種現(xiàn)象，神經(jīng)生物學同樣有實證研究。

回到初級視皮層。先前的大量實驗證據(jù)已經(jīng)證明，這里的神經(jīng)元主要是表征非常具體的局部信息。那么，當我們掃視充斥著海量具體信息的日常環(huán)境時，這里的神經(jīng)元們會不會被洶涌而入的信息流引發(fā)山呼海嘯的全面活動呢？

奇怪的是，自然場景并不能引發(fā)初級視覺皮層神經(jīng)元的大規(guī)?；顒印@個結(jié)果雖然在科學家意料之外，但也在科學的情理之中：自然選擇從來都會嚴格限制大腦的能量消耗，視覺系統(tǒng)如果對最常見的自然環(huán)境都要拉滿功率來應對，那必然早就被淘汰了。

經(jīng)過進一步的研究，科學家們發(fā)現(xiàn)，大腦中各個層級的神經(jīng)元，都會多多少少受到來自其他神經(jīng)元反饋調(diào)控。而大腦內(nèi)的不少神經(jīng)元，即便沒有信息輸入時，自身也會產(chǎn)生一定頻率的自發(fā)放電，從而對其他的神經(jīng)元持續(xù)產(chǎn)生或興奮或抑制的輸出效果。只有當神經(jīng)信號沿著特定的通路傳入這些“自說自話”的神經(jīng)元后，它們的活動模式才會產(chǎn)生變化。這種“自發(fā)放電”活動，在知覺認知的形成過程中，就可被視為一種對外部刺激預先進行判斷和表征的“預期”。初級視皮層的神經(jīng)元，在看到自然場景時，大部分的活動都會被上位神經(jīng)元的反饋調(diào)控所抑制。

由于大量“預期”的存在，大腦建立“現(xiàn)實”的思維過程，與其說是在“拍照”，不如說是在“作畫”。最終的效果，就是大腦經(jīng)過學習和積累后，只需要同時激活數(shù)量有限的少數(shù)神經(jīng)元，就能高效快速地識別、提取環(huán)境中感興趣的信息，再用抽象的預期信息填補空白，并對認為不重要的信息大量過濾、抑制。

再進一步，我們大腦里這種“即興創(chuàng)作”的機制，甚至會讓我們看到一些“不存在”的事物。比如說，三個有缺角的“吃豆人”圖形，配上三個折角線段，在適當?shù)呐帕泻?，就會讓大腦“看到”一個實際上不存在的“卡尼薩三角”。而這種“完形填空”一般的思維特性，則讓最早描述這一類大腦認知活動的心理學派，獲得了“格式塔（Gestalt，德語完形之意）”的名號，至今依然對科學、哲學甚至藝術都有著獨特的影響和指導。

因此，即便沒有笛卡爾的“幻術惡魔”，我們的大腦本身，也是在不斷地“自我欺騙”中認識“現(xiàn)實”的。而當這種“自欺欺人”的能力出現(xiàn)病態(tài)發(fā)展時，就會在腦內(nèi)不受控制地生成各種真假難辨的詭異幻覺，極大影響患者的精神狀態(tài)。這種精神疾病，就是名字經(jīng)常被誤解為“多重人格”的“精神分裂癥”。

隨著神經(jīng)科學和臨床醫(yī)學的發(fā)展，哲學領域也在不斷跟進。進入20世紀之后，法國哲學家拉康，就基于當時的科學研究和臨床觀察，對“現(xiàn)實”提出了著名的“三界”理論。

這其中，“真正的現(xiàn)實”，也就是“實在界（the Real）”，是一個我們實際上從未直接感知過的外部世界。我們以為的“現(xiàn)實”，其實是大腦接收了身體其他部分輸入的神經(jīng)信號，加以篩選、加工甚至“腦補”之后，在腦內(nèi)形成的“想象界（the Imaginary）”。而人類憑借演化史上空前發(fā)達的高度智能，以符號化的邏輯、語言、故事和知識編織起來的抽象概念世界，則組成了最后的“象征界（the Symbolic）”。

虛擬現(xiàn)實技術，就是在現(xiàn)實的荒漠上，為我們再造一個全新的“想象界”。

三 缸中之腦

笛卡爾惡魔的現(xiàn)代版本，就是“缸中之腦”。

簡單來說，就是讓幻術惡魔化身全套的儀器設備，使一個孤立存在的大腦，也能誤以為生存在現(xiàn)實世界。

不如說，我們的大腦本身，從來就是一個蟄伏在顱腔這個“生物培養(yǎng)槽”之中的“缸中之腦”。因此，只要能夠向大腦輸入以假亂真的信息，在大腦中重建一個“虛擬現(xiàn)實”在理論上是完全可能的。

但具體怎么做呢？

其中一個辦法，就是像笛卡爾設想的那樣，從原有的感官通道里向大腦輸入信息——比如目前流行的VR（Virtual Reality）頭顯設備。這個看著像是“板磚蓋臉”的玩意，主體部分實際上是一個雙眼顯示器。它利用人腦借助雙眼視差形成立體視覺的機制，分別向雙眼投射略有角度差異的影像，營造以假亂真的景深。然后，再通過設備內(nèi)置的平衡感受器，捕捉使用者的頭部轉(zhuǎn)動，將對應角度的圖像實時傳遞到佩戴者的眼前，模擬頭部轉(zhuǎn)動時“眼觀六路”的效果。如果再配上立體聲耳機帶來的“耳聽八方”，甚至體感手柄的“手到擒來”，那虛擬現(xiàn)實的體驗效果就更錦上添花了。著名科幻作品《雪崩》和《玩家一號》中的虛擬現(xiàn)實世界，就是依靠類似的技術實現(xiàn)的。

而類似機制的增強現(xiàn)實（Augmented Reality， AR）則是把虛擬信息投射在透明的目鏡上，并可以讓這些虛擬形象與現(xiàn)實進行一定的交互。這顯然對整套系統(tǒng)提出了額外的現(xiàn)實環(huán)境感知識別要求。在《刀劍神域·序列之爭》中，主角們就是通過“黑科技”的AR眼鏡，在現(xiàn)實的街道、廣場和公園中與游戲怪獸戰(zhàn)斗、和虛擬歌姬共舞。不過現(xiàn)實中的AR技術，還遠沒有動畫中想象的驚人能力。

顯然，這樣利用原有“輸入端”來制造虛擬現(xiàn)實的技術，最大的優(yōu)點就是不會對人體造成直接侵害，可以即戴即用，普及起來非常方便。然而，這類技術也絕非完美無缺。我們的感知覺系統(tǒng)，在漫長的自然演化中被環(huán)境刺激打磨得極其敏銳，對類似自然環(huán)境的輸入信息有著高度的識別、加工能力。而目前的VR設備，再怎么強化硬件機能，也很難真正騙過我們與生俱來的“火眼金睛”，多沉浸一會兒就會被大腦看出破綻，從而產(chǎn)生眩暈等應激反應。

因此，虛擬現(xiàn)實的另一條路線，就是直接往大腦的感覺皮層里投射信息。

雖然看起來很玄，但“直接往大腦里塞信息”本身，并不是多難的事情。拳擊運動員“臉接重拳”后的“眼冒金星”，就是在頭部受到劇烈沖擊時，位于大腦枕部的初級視覺皮層撞到顱骨后異常放電產(chǎn)生的“輸入信息”。

不過，如果想要輸入有意義的信息，那難度曲線立刻就陡然上升了。受限于大腦駭人的復雜程度，那些表征著抽象概念的中高級皮層，目前對于人類來說還有太多未知。貿(mào)然用電極去刺激這些位置，幾乎不可能預測產(chǎn)生的結(jié)果，因此很難往里有效地輸入信息。

但是，對于初級視皮層這樣和視網(wǎng)膜有著明確對應投射關系的初級感覺皮層來說，一些經(jīng)過精心設計的刺激序列，就可以形成有效的信息輸入了。

初級視皮層，就像一張大腦映射視覺信號的投影幕布，它的不同位置，分別對應著視野中不同的“感受野”。因此，我們只要對初級視皮層的不同位置進行刺激，就能在視野中對應的各個位置分別產(chǎn)生“視覺”的效果了。

說白了，就是一種特別精細的“眼冒金星”。

2018年，我國科學家就通過光遺傳技術（可以簡單理解為通過基因工程手段讓特定的神經(jīng)元可以被特定波段的光刺激激活）精確刺激獼猴的初級視皮層，在清醒的獼猴身上成功輸入了含有基本空間位置信息的“虛擬視覺”。而2020年美國醫(yī)學家Yoshor領導的團隊，更是在患者初級視皮層植入視覺皮層假體（Visual Cortical Prosthesis， VCP），再以動態(tài)刺激序列激活初級視皮層的不同區(qū)域，讓眼部損傷的盲人在黑暗中看到了由連續(xù)呈現(xiàn)的視覺刺激軌跡組成的字母。

顯然，現(xiàn)實中的虛擬現(xiàn)實設備，因為科學理論和技術水平的限制，還遠遠達不到科幻故事中的效果。像《刀劍神域》那樣不需要任何有創(chuàng)植入設備、只要戴到頭上就能徹底進入完美虛擬世界的Nerve Gear頭盔，更是當代科學技術框架內(nèi)甚至無從設想的“黑科技”。

此外，虛擬現(xiàn)實技術倘若真的發(fā)展起來，雖然會有巨大的應用前景，但也會產(chǎn)生負面的隱患。不管是像“對自核夢”那樣讓人沉湎的溫柔鄉(xiāng)，還是《副本》中慘無人道的虛擬刑訊室，虛擬現(xiàn)實就像所有技術一樣，本身無分善惡，全看人性將其如何發(fā)揮。

但反過來說，虛擬現(xiàn)實技術，本身也并沒有什么特別的。它不過是在現(xiàn)實的荒漠上，為我們的靈魂再搭起一棟可以暫避其中的空中樓閣而已。它就是一面厄里斯魔鏡，我們在其中看到的一切，歸根結(jié)底依然是現(xiàn)實的倒影，最后終將砰然墜落到“實在界”的塵埃之中，就像世間存在的森羅萬象一樣。

畢竟，虛擬現(xiàn)實雖然可以無限美好，但倘若能在現(xiàn)實活得同樣精彩，又有誰會一直逃避其中呢？

【責任編輯：艾 珂】