在虚拟世界里生活是不少人的向往。
1875年，人们知道了大脑是根据神经元传递的电信号而工作的，借由放置在头部周围的电极所记录的电脉冲：脑电波，人们可以记录大脑的总体变化。
一个典型的案例是蒂宾根大学在二十世纪前就把这种检测脑电波的技术用于瘫痪病人身上，借由一个屏幕和脑电波(EGG)检测装置，瘫痪病人能够移动屏幕上的光标，输入一些简单的句子。这就是最早的“脑机接口”。(这个接口是侵入性的）
目前在游戏上最先进的应用就是奥露西亚姐姐前段时间给我们带来的有关VR前沿技术的文章。
以及数星期前，在《科学》杂志上发表的，脑机接口帮助残障人士的文章。
因普兰想在此基础，从近年来脑科学的一些明显进步来谈谈未来脑机接口用于游戏的可能，并分享一下自己的幻想。
文章略长，目录如下，如果不想看长篇大论的话，就直接翻到文章后半段吧。
- 涉及脑机接口的文艺作品
- 读取大脑的设备：功能磁共振成像、磁共振成像、脑电波检测
- 翻译思想，把电信号转换为大脑能识别的信息：视觉有关的研究，视觉信息地图
- 读取图像，思想：重构大脑内的图像
- 22世纪前脑机接口有望完善：光遗传学等科学工具
- 初级脑机接口，脑机接口可行性来源：大脑所具有的可塑性
- 可能用于干涉思维的技术：全息脑部调制器
这些内容讲解完后，因普兰会跟盒友们分享一下自己的幻想。
- 未来使用脑机接口的游戏及游戏设备的基本架构
- 干涉思维的电子游戏
- 多样化的游戏设备，普通玩家、职业玩家、发烧玩家的区别
- 大脑与设备的“同步率”
- 读取“想法”的游戏机制，因普兰心中的战斗、魔法咏唱
涉及脑机接口的作品
很多小说、游戏、都引入了类“脑机接口”的设定，比如《攻壳机动队》、《新世纪福音战士》、《骇客时空》、《阿凡达》等。
阿凡达里的脑机接口
最早VR网游小说之一的《刀剑神域》构想了个叫NERvGear的设备，它能使人的意识浸入另外一个世界，小说第一卷一、二章对NERvGear的描述如下。
“与需要平面屏幕装置与手握控制器这两个人机接口的旧式游戏机不同，NERvGear的界面只有一种而已。那是将头部到脸部完全覆盖住的流线型头盔。
它的内侧埋藏了无数的信号组件，而头盔则藉由这些组件所产生的复数电场，与使用者的脑部直接连结。使用者不需要使用自己实际的眼睛与耳朵，就能因为机器直接给予脑的视觉皮质区及听觉皮质区情报，而让使用者有看到与听到的感觉。其实除了听觉与视觉外，触觉、味觉与嗅觉，也就是所谓的五感，全部都能由NERvGear读取出来。”
“NERvGear会将延髓往肉体发出的命令回收，接着将命令转变为活动游戏人物的数字讯号”
其中，最让我感兴趣的是“复数电场”。因普兰一直对刀剑神域有点偏见，但因普兰也喜欢作者在一些设定上的“较真”，如Aliciaation篇里，对智能的两个大类的定义，VI和AI的解释就严谨而浅显易懂；特别是在如今这个把一些辣鸡“交互界面”当人工智能吹的无良公司，无良媒体。这点严谨更是尤为可贵，这也让因普兰相信，作者这么写是有现实中的参照物的。
而且绝剑篇动画的大型潜入设备有种莫名的既视感；这让我有一点联想。
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让我们先从脑机接口可能用于的，扫描大脑的设备开始。
功能磁共振成像、磁共振成像、脑电波检测
Functional Magneticresonance Imaging、Magnetic Resonance Imaging
因普兰对“复数电场”的联想是磁共振成像或者功能磁共振成像，因为其技术思路的确用到了“复数电场”，让我们先从功能磁共振成像开始。
功能磁共振成像（FRMI）广泛用于医疗、研究领域，我们通常都可以在医院的宣传片中看到这个。
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这个大家伙用于大脑扫描，是正电子发射计算机断层扫描（PET）与磁共振成像（MRI）这两个技术的结合体，通过检测磁场内大脑的血氧流动，仪器可以绘制大脑内部令人叹为观止的3D图像。目前几乎所有跟脑科学相关的研究都和它离不开干系。
啊，你说脑电波（EGG）检测装置？脑电波检测当然也有用，它可以精确到毫秒记录大脑的总体变化，这是功能磁共振成像、磁共振成像所做不到的。目前脑机接口的主流设备的输入方式也是脑电波，像是前些天新闻出现的机械义肢，小时候科教频道讲的脑电波四翼飞行器，都是检测脑电波的。
不过相比磁共振成像、核磁共振成像，它不能记录大脑内部的细节，也无从得知人们的想法。并且，过度依赖“大脑的可塑性”，这一点我会在后续花一小段来说明。
我认为，核磁共振成像、磁共振成像和脑电波检测装置可能会是未来脑机接口扫描大脑的主要设备。
跟视觉有关的研究、视觉信息地图
有了读取大脑的“方式”，如何把大脑的信息转换成电信号，或者把电信号转换成大脑能读取的信息，这又是个问题。
到目前为止，功能磁共振成像检测的最高分辨率有限，只能模糊地检测几百到几千个神经细胞。如果在未来，这个精度能提高到每一个神经细胞上，那么人们就可以更加准确的读取特定思维的神经模式图像。比如，你在看只狗，那么对应的神经模式在FRMI上就是一个特定的图像。这无论是对编辑一个“脑语言”的词典，还是对脑科学本身都有重大意义。
这方面的技术突破来自伯克利加利福尼亚大学的肯德里克·凯。肯德里克·凯让试验者观看各种物体，用功能磁共振成像扫描试验者的大脑。并让程序把这些图像与物品联系起来，让软件学习并尝试让软件只用FMRI图像识别物品。
凯的团队发现，软件程序可以准确识别功能磁共振图像，并给出对应的现实中的物品，精度高达百分之九十，即便是未见过的物品也不例外（精度有一定程度的下降）。
如果设备的精度再继续提高，且通过不断的试验与检测这种图像、神经模式，让特定的程序学习，人们或许可以创建一个识别思想的“字典”，用于翻译一个人在想什么。
除此之外，2012年加利福尼亚大学的科学家还创建了有关大脑对视觉信息进行分类，交互的地图；于2013年推翻部分假设并完善。
大脑每时每刻都在接受巨量的视觉信息，大脑对这些视觉信息分类，并在视觉皮层的一个被称作“语义空间”（Semantic space）的单独区域表现出来。这篇区域实际是一个高度复杂的重叠“地图”，这些“地图”覆盖了约20%的大脑。
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更进一步的研究推翻了“语义空间”只在视觉皮层的一个单独区域上的假设，事实上，“语义空间”是变化的，视觉信息的类别会影响“语义空间”的范围与形态，“语义空间”范围很大，可能占据了整个大脑。
大脑观测不同事物用到的语义空间可能是重叠的，而不是分开的
这个方向的研究可以更好的了解大脑如何组织视觉输入，对于以后脑机接口给大脑输入正确的视觉信息有帮助。
重构大脑内的图像
跟前两个技术有本质上的不同，特定思维的神经模式、对大脑如何处理视觉信息的研究只能应用于“输入”上，但如果我们想要直接扫描出这个人实际想象或观测到的图像呢？
这一步是由数十年前的东京高级无线电通讯计算神经系统科学实验室的科学家首先踏出的，科学家朝实验对象的特定位置照射一束光，然后利用核磁共振成像扫描记录大脑把这个信息记录在何处，然后移动这道光，并记录大脑把新的图像记录在哪。于是，科学家们得到了光的位置与大脑中的位置的一对一映射图像。
尽管这个图像只有10X10栅格大，相当于长10像素，宽10像素的图片，但只要扩展其“像素”，就可以精确的读取大脑图像。并且，这个研究思路是通用的，任何形象化的思维都可以用这种方法读取。
到了2011年，科学家已经能通过核磁共振成像图像重构实验者看过的电影。
人的视觉体验类似于电影，具有连续性，是动态的。科学家能够借助计算模型和图像再现大脑中的静态图像，但对于更复杂的再现与应用，科学家还需要搞懂大脑如何处理动态的视觉体验。
利用fRMI和计算模型（computational models）加州大学伯克利分校的科学家解码并重建了人类的动态视觉体验，在这之前，这种技术只能读取实验者看过的电影片段（这里的原文是movie clips，应该指的是电影某一时间的静态图像），而这一突破能使我们头脑里的图像灵活地再现，并且不只是电影、生活中的事，还有我们的幻想、梦与回忆。
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科学家准备了两组电影，受试者观看第一组电影，核磁共振成像记录每秒脑活动并反馈给计算机，并让计算机逐秒学习，建立电影中的视觉模式与相应的大脑活动之间的联系。第二组电影用于测试电影重构算法，计算机从1800万秒的随机YouTube视频给出最接近第二组电影的组合，产生原始电影的模糊但又连续的重建图像。
最终，人们将理解大脑如何处理日常生活中的动态视觉事件，并能通过扫描得到精确的视觉信息。这意味着在未来的电子游戏里，游戏开发者或许可以借助这个机制建立一套特殊的，与想法、图像关联的游戏机制。
光遗传学及相关科学工具最新的进展
无论使用不使用读取想法的装置，都无法绕过脑科学的基础；即便你玩的游戏可能不需要设备知道你的想法，只需要识别你的大脑发送给身体的信号；但因普兰仍然认为，良好的游戏体验至少得建立在人们有能力创建人脑的3D成像，并搞定每一条神经、神经路径的联系之上。
磁共振成像，核磁共振成像的精度在目前是有限的，只能以秒级，数千，数百个神经元的精度平均地记录大脑的活动情况，而对于类似哪一块区域先被激发之类的问题是无解的。（这一点脑电图都比核磁共振强的多）
如果把磁共振成像、核磁共振成像的扫描结果比做高速公路，它们所能达到的精度只是确定高速公路大体的流向，运行状况。但本世纪初，一个叫“光遗传学（Optogenetics）”的新兴领域改变了这一窘况。
光遗传学使用的基本工具是能产生特定蛋白质的基因和一些光敏感化学物质。
果蝇大脑有着约15万个神经元，科学家用特定的基因改造脑细胞，这样就能够用光束激发果蝇大脑中某一行为对应的神经元。并且，附着在神经元上的光敏感化学物质会发光，显示出其行为的神经路径。借助着光遗传学，科学家可以直接控制单个神经元，数个神经元组成的神经路径而不影响其他神经元。
插入老鼠大脑的光纤
光遗传学是脑科学发展史上的丰碑，它给出了再现生物脑活动，更深入地研究神经路径与行为关系的可能；然而，这还不够。借助光遗传、电子显微镜、核磁共振等传统设备，分批创建生物大脑的3D图太慢，以此进行的科学实验也没有效率。
在这样的诉求上，科学家发明了新的成像技术。接下来，我将介绍的是目前脑科学最前沿的成果。这个成果也让我坚定了我能活到用脑机接口玩游戏的那一天的信念。
膨胀显微镜（Expansion Microscopy）与光片照明显微镜（Lattice Light-Sheet Microscopy）的结合体：ExLLSM
生物大脑的完整神经网络的精确3D图 几十年来一直是神经科学家的梦想。有了它，他们可以追踪神经元之间的联系，以了解大脑如何做出决定。然而，这样的梦想往往因为技术原因难以实现。ExLLSM改变了这一切。
ExLLSM是ExM与LLSM这两个技术的结合体，大致的技术细节是这样：
由ExM处理以提供一个组织被固定，被扩大数倍大小而没有组织损伤，保留组织相对位置，且有清晰荧光标识的观察样本，然后使用LLSM对样本进行成像。
被扩大4倍的果蝇大脑样本
科学家借助这个新工具不到三天的时间内绘制了整个果蝇大脑的3D图像，分辨率高达60纳米，包含着整个果蝇大脑约4000万的神经突触。这是前所未有的，以极高的精度和速度绘制生物大脑的3D地图。
ExLLSM下，果蝇的神经图像，可以看到，就连细小的突触设备都能观测到
ExLLSM极大的扩展了人们的视野，高精度，高速度的成像为脑科学研究提供了便利，并对脑科学研究更远的一步：人脑的3D图像与其精确到神经元的研究奠定了基石。在不远的将来，技术能给出人脑的3D图像，科学家们将展开对大脑更深度的科学研究。
大脑所具有的可塑性
因普兰时常能看到相关新闻下的评论者说着新时代马上就要到来，脑机接口几十年内就可以实用化；我也和很多人一样，盼望着这些技术能早点到来，然而现实是目前的脑机接口过度依赖大脑可塑性。脑科学研究也还没到位，而且，那些脑机接口其实也不一定是我们所想要的。
目前，几乎所有被我们所知的脑机接口都以脑电波检测为扫描方式，且无不例外的依赖大脑的可塑性，只不过精度、体验在不断上升而已。
脑电波无人机，控制它的主要方式当然不是“起飞”这个念头，而是特定思维活动引发的脑波变化
让我们先聊聊被广泛使用的机械义体把。
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这款假肢叫bebionic 3，由德国著名的假肢生产机构 Advanced Arm Dynamics 制造。它的基本原理是借助传感器收集信息，然后以电刺激的方式把信息反馈至手臂剩下的神经。这样，使用者就可以“感知”到手臂的运动；经过训练的使用者能非常灵活地使用机械臂，看起来就像正常人使用真的手一样。
这个简单的实例说明大脑是可塑的，不是固定的，大脑的适应性很强，能够适应任何新的附属肢体和感知器官。（如果以后附属肢体相关技术成熟了，我要给自己安个尾巴和猫耳）
我偶然发现了这个，据说是一款检测性冲动的猫耳····耳朵会随着性冲动摆动·····
如果把附属肢体、器官比作电脑的外部硬件，那么大脑就是一个能自动编写驱动的操作系统，兼容性百分百，来者不拒。
但是，我们摆动手臂的时候，有思考过自己该怎样摆动手臂吗？
现有的假肢依然无法做到“自然”，我想这个女孩在使用假肢前一定在调整自己手臂上残余的神经与肌肉，以一个独特的，正常人不使用的特殊方式向假肢发出命令。
同理，目前用于游戏、残障人士的初级脑机接口也是这样，它们需要一定程度的学习，并且，即便再真实，也难以完美取代正常人的躯体。
总结一下初级脑机接口的优异性：反馈及时，脑电波检测设备划算，而且较为方便，但代价就是会导致使用者过高的学习成本以及它无法读取、适应人的思想，仅仅只是人脑借由外部反馈在尽可能地适配机器罢了。
对于那些先天就难以进行身体运动的人来说，这种方法有它的优异性：仅靠脑电波，无需健全的肢体（上文的机械臂还是要用到大臂上的肌肉与神经的）；但对于正常人而言，如果在虚拟世界中我们还需要复杂的命令才能行动，那也太蠢了。
我个人认为未来使用脑机接口的电子游戏依然在某些模块需要玩家进行学习，例如学习如何自然地单兵飞行器、外骨骼，又或者学习自己在现实中没有的肢体的用法。
当然，有些人可能还是会觉得学习成本太高，不过科学家们早有解决办法。近几年一批脑科学家的研究揭露了大脑可塑性、皮质、纹状体的关系。
在实验中，科学家训练小鼠的视觉皮层部分神经，用于控制装置的音调高低，在训练过程他们发现纹状体在这个过程中起到了很重要的作用，并且一旦用光遗传工具灭活小鼠的纹状体，小鼠学习的能力就被剥夺。这说明了纹状体对大脑的学习有着不可忽略的作用。
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除此之外，科学家还发现在训练过程中，纹状体和视觉皮层部分没有直接的联系，这意味着可能存在一种纹状体-皮质-目标神经的学习回路。
在这些研究基础上，一些公司开始为未来的脑机接口研究一种可以提高大脑对抽象事物学习能力的接口；此外，正如光遗传学工具沉默纹状体那样，我认为还有一种解决办法就是利用大脑全息调制器干涉思维，或者使用类似的技术、药物“强化”纹状体。
大脑全息调制器
the holographic brain modulator
老实说这个技术我有点害怕，要是我拥有了这个技术可能会做一些奇怪的事呢······
有了检测设备，及相关的脑电图，成像图与电信号的互译技术。人们还需要找到一种把信息输进大脑的方式。大脑全息调制器给出了可能的解决方案。
上文提到的光遗传工具通过特定的基因和光束实现对单个神经元，数个神经元组成的神经路径的控制。而2018年4月30号的《自然神经科学》（Nature Neuroscience）杂志上介绍的全息调制器通过全息投影实现了短时间内对包含数千个神经元的大脑中的50个神经元的激活；并且这样的激活操作，该设备还能用不同的神经元在一秒钟内来个300次。
50纳米下，调制器对神经的投影
这意味着人们可以根据「视觉皮层的语义空间」等“大脑语言”把“感知”直接编码进大脑里，这是很自然的；如缸中大脑那样，在未来，我们能像我们现实中所做的那样控制虚拟世界的人物。
未来使用脑机接口的游戏及游戏设备的基本架构
接下来的内容就纯粹是因普兰的幻想了。
因普兰个人把未来使用脑机接口的电子游戏大致分为三种类型：完全干涉式游戏、半干涉式游戏、仿天然运动系统解剖解构游戏
完全干涉式游戏，半浸入式游戏游玩时玩家全程保持静默，他们的区别在于前者的游戏过程由程序控制，游戏设备将全程干涉、改写玩家的思维；而后者只在部分游玩过程干涉玩家思维。
半干涉式网络游戏（属于半干涉游戏分支）的基本结构跟现今的网络游戏没有太大差异，游戏数据的计算在本地进行，计算量应该不是问题，考虑到未来的计算机技术应该很厉害，房屋也极有可能是电气化的（可以在游戏过程中让房间的主控电脑与房间的芯片协同运算），也有可能游戏设备能让大脑担任一部分运算任务。
游戏设备的话，我猜一般设备的样子是一个用头盔代替了手柄的现代主机。头盔上，磁共振成像仪或者功能磁共振成像仪是主要扫描设备（也有直接跟脑髓相连的那种侵入式设备），脑电波检测设备为辅助扫描设备，在联网游戏中，脑电波检测设备还担任作弊检测等作用（直接上传脑波，服务端对比客户端上传数据与脑波是否匹配）。
仿天然运动系统解剖结构游戏的重点是躯体运动，大多数反馈由现实中的电刺激贴身护甲（给玩家身体感知）和控制玩家姿态的装置提供。这一类游戏过程中，玩家全程清醒，与脑机接口只要浅层的联系，游戏中玩家要共用躯体的运动，脑机接口的交互来控制人物，这一类游戏使用的装置的原理和现今的机械义体别无二致。
干涉思维的电子游戏
提到干涉思维，我第一想到的是《红辣椒》、《盗梦空间》、《勿忘我》。
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在完全干涉式游戏中，玩家就像做梦一样，作为一个被开发者设定的游戏人物进行线性或有限选择类互动电影游戏设备全程干涉大脑思维，玩家会做出不符合自己性格、性别的事，这种游戏能够最大程度让玩家感同深受，体验另一种人生；这对人与人互相理解有很大的帮助，也有可能是未来互动电影类游戏的发展方向。但如何尽可能减少游玩后对大脑的影响是个问题。
（我觉得可能会出现一些特殊的游戏，比如：奴隶少女模拟器 neko模拟器等）
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在半干涉式游戏中，完全干涉玩家思维的情况很少出现，只在类似NPC对玩家施展思维干涉法术，记忆展现法术的情况下出现。当然，部分游戏也有可能主打这样的游戏机制，以《盗梦空间》为主题的游戏听起来很赞，不过我最期待的还是《去月球》终极无敌重置版啦！
我可以在脑机接口游戏里使用脑机接口。（“去月球”好像还有个大坑来着）
对了，说到干涉思维，以后有没有可能出现那种能直接让人意识相通的程序？就像高达的聊天室那样，大家化作心中自己最本真的面目，互相理解，坦诚相待。
多样化的游戏设备，普通玩家、职业玩家、发烧玩家的区别
游戏设备的多样性、差异性在今天已为常态，而这样的常态将继续延续到未来。如现在的主机与手柄，未来的脑机交互设备也可能有各种联动，在配置上也有所差异。
一般玩家可能用的是普通设备。
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也有些玩家使用不能完全阻断大脑发往身体信号的设备。
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也有一些独特的玩家不愿意让自己玩游戏的时候毫无防备，因而选择电刺激游戏服。屋顶、房间自带动辅设备。
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还有一些硬核玩家，追求最强的现实感官刺激，于是他们会穿上电刺激游戏服的同时，在这样的游戏室里进行游戏·······以模拟游戏中爆炸，身体的受力········
环太平洋剧照，不过我觉得这样的游戏室也不是不可以
大多数职业玩家、发烧玩家会使用类似我们在医院见到的巨型设备，且会服用一些让神经路径更加明显的物质，追求与身体的高同步率。
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类似的情况还可以举无数个，就不多讲了。
大脑与游戏人物的“同步率”
现在的网络游戏有网络延时，未来的游戏有同步率。
每个人的大脑都不一样，大脑积蓄着每个人此前的所有人生。机器对大脑的同一种刺激，落到每一个人上都各不相同。未来的玩家购买游戏设备之后需要在零售店检测身体和大脑，以给出一个初步的设备配置。
得到配置的玩家还需要在虚拟空间逐渐磨合自己与设备的联系。手的位置再高点，痛觉感知再弱一点？不过无论如何，大多数玩家都是尽量让虚拟人物更接近现实中的躯体，这样玩得会更加顺手。高端些的发烧玩家、职业玩家则有最先进的设备与分析师提高大脑与设备的同步率；
但也有一些特殊玩家，他们可能对不符合自己现实的躯体有着独特的适应力，正如同现在的fps游戏的游戏设置，很多大佬都给出了相对较好的配置，但同样，你也可以寻找最适合自己的配置，即便它可能是有别于常人的。
读取“想法”的游戏机制，因普兰心中的战斗、魔法咏唱
小时候，我被一款叫《魔塔大陆》的PS2游戏吸引，虽然看不太懂英文，但游戏出彩的主题曲，有深度的调和系统给了我良好的第一印象，而当有关“歌姬”、“诗魔法”的设定徐徐展开时，我意识到，这就是我心中最帅，最绚丽的魔法咏唱。
这个人设放今天都挺具有吸引力的
得力于能读取想法、图像的检测方式，游戏开发者可以设计出各种各样的游戏机制，比如需要魔术笔引导施术者对符文进行想象的魔法，需要现实生活中歌唱技巧的魔法，又或者，需要一波合唱团的精妙配合的群体施法。
如果要我设计未来的某款游戏的施法机制，我会这样设计：
魔法根据游戏机制，分为许多类型。如吟咏系魔法，图像想象系魔法，大合唱魔法等。
魔法分等级，不同等级魔法有着不同的施法段数，初级魔法只有一段，最高级的魔法可能高达数十段，由许多个小魔法咒文组成。魔法效力取决于正确率，咏唱魔法时全程需要保持百分之七十的正确率。当前一段咒文正确率不足时，魔法终断，根据已咏唱的咒文释放各种小魔法。
魔法咒文的组合有复杂的连段设定，可以在咏唱过程中改变（前提是你脑子转得过来）
以后大家可以这样施法。
使用魔术笔引导自己的视线，并对符文进行想象的图像想象魔法
或者这样施法。
一般的吟咏魔术，不过可以让魔术和自然运动相连，或者设定一个神经路径来快速施法
又或者搞个大合唱。
需要现实中歌唱技巧的魔法
温婉的歌声在天边轻轻地飘，士兵们（玩家们）忽然停止了手上的动作，茫然地看向远方，然后一个巨TM神圣的大爆炸伴着风尘杀过来。想想就带感。
结语
先进的科学技术对电子游戏带来的变革远超今人的想象，我并不是业内人士，写这篇文章只是尽可能通俗地介绍一些科学领域的进步（资料的选择也是有限，有偏向性的）,以及表达自己对未来的幻想,参考资料在评论区，如果有一些错误和见解请指出，有大胆的想法欢迎在评论区进行讨论。
最后想请盒友们投个票。
本文由小黑盒作者：因普兰 原创
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