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Dr. Who一直很犹豫要不要把这个题目列入到我们的空想类栏目肌电流传感器、脑电波分析仪、戴头盔的猴子、正在学习说话的机器人,如此多令人眼花缭乱的技术仿佛让最终的目标指日可待。然而,经过亿万年漫漫进化出的大脑与冰冷的仪器到底会产生出怎样的碰撞呢?那些甜蜜的回忆、心跳的情愫,真能如同读写磁盘那样轻易地抹去或生成吗?

我们邀请你尽情想像,在可预计的将来,人脑和电脑的接驳情形。(from 八爪鱼)它最有可能的实现方式、达到的效果、最大困难、乃至任何你所能想到的疯狂.......你有两个星期的时间(来信截至时间为10月25日晚12点)来描述你的未来世界。让我们期待新的Dr.You~~

新来的同学,请继续阅读什么是Dr.YOU。查阅往期内容及优胜者,请点击群博右边栏的Dr.YOU栏目。

====================== 什么是Dr. YOU ==========================

我们都曾梦想过成为万事通,就像机器猫的口袋,能应付朋友提出的所有问题;我们也曾时不时冒出古怪问题,它们中的绝大多数都未获解答,随着少年(或成年)梦想慢慢灭掉。

事实上,由于个体知识的局限,谁都不可能真正包治所有疑难杂症。然而,在互联网时代,当我们汇聚在一起,真有可能无所不能。在这个栏目里,松鼠想和读者们一起来打造一位真正的问不倒先生,姑且叫他Dr. YOU吧,你们中的任何一位,都有机会成为他!

每两周,我们会在这里提一个问题,如果你觉得能够解答,就给我们来信吧,在这一刻,你就是所有人眼里最牛X的Dr. YOU。

规则说明:

1)别小看我们!这里绝不会出现“人一共有几颗牙齿”这样的简单知识型问题,不会有“怎么样动心脏手术”这样的专业问题,也不会出现“打呵欠会传染 吗”这样被解答过无数次的“陈词滥调”型问题,你也不要以为求助google或wiki甚至百度百科就可以获胜。我们严阵以待,琢磨出最精怪最有趣的问 题,来刁难Dr. YOU。

2)你可以在主贴下尽情讨论。但是,只有当答案超过500字,并发送至DrYou@songshuhui.net,你才可能成为真正的优胜者。我们 每两周的周一出题,下一周的周日晚十二点截止。收到的回答会即时公布出来,优胜者将在被公布的读者中产生。你有两周的时间充分思考、寻找资料。脑筋动得快 的同学,赶快给我们寄信哦,相似思路的以先到者为胜。如果你有从人家答案中找到新主意的天赋,也不妨集思广益之后一锤定音。总之,采取最适合自 己的策略来挑战大家吧!

松鼠小贴士: 如何把答案写得长?最好不要仅仅给出答案的核心部分,而应该将其中涉及的科学原理娓娓道来。你最好深入查找专业资料,将问题理解透,再用通俗有趣的语言表达出来(设想你面对的读者是完全的外行)。涉及原理之处可试试多用比喻。

3)我们将就每道问题评出一到两位优胜者,回答的顺序、文字的通畅以及长度都将被考虑到。他会被宣布成为本轮的Dr. YOU,松鼠会将对他进行一个简短的访问,在这两周的时间内,他是本博客的明星,这可是绝佳的宣传自己博客或网站的机会!

我们还将为他送上一份礼品,它可能是一件有趣的科学玩具,也可能是松鼠会制作的纪念品,也可能是科普杂志和书籍。除此之外,你还将获得直接进入论坛“橡树大厅”版块的机会。在申请成为正式松鼠时,这也会是一个强有力的帮助。

松鼠小贴士: 我们无比鼓励看到一个问题的多角度解答,例如,回答“人为什么有两个鼻孔”时,您可以考虑动用建筑学知识……你也可以结合自己的生活经验来解答。所以,不要觉得某个问题与你的专业领域无关,或许你能给出出人意料的漂亮解答,让所有人都吃一惊!

4)答案将由当期责任编辑整理修饰,发表在平面媒体上。该文字版权归科学松鼠会所有。

往期内容,请点击松鼠会主页右边栏的Dr.YOU项目查阅详情。

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《科学美国人》创刊于1845年,163年来,它见证了世界科学每一次重大进步,全球20个版本同步传播,135位诺贝尔奖得主选择它传播科研成果和理 念。《环球科学》获《科学美国人》独家授权,由各领域知名学者亲自执笔翻译,原汁原味传递《科学美国人》精髓,适合科研工作者、教师、管理者、公务员和所 有大专以上文化程度的科学爱好者阅读。

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40 Responses to “[Dr.YOU第44期]当人脑接驳电脑”

  1. gargoyle说道:

    抓板凳抓板凳

  2. hbchendl说道:

    奇怪,楼上为何放着沙发不坐而抢板凳呢?

  3. Valleymist说道:

    哦:o十分有爱的题目啊,有点创作的冲动呃~
    问下,如果投稿后有修改,能不能重投?

  4. 黏液传说说道:

    同奇怪……

  5. lalunasun说道:

    呃,苏椰还上吗?

  6. 麦小芽说道:

    我是出来打酱油的~~~~~~~~~~~O(∩_∩)O

  7. JASON说道:

    当人脑接驳电脑,当电脑接驳人脑。关于这个问题,我们应该从两个角度来考虑,也许这是两种“生物”的第一次亲密接触,鉴于他们建立在“肉体”上的不同“文明”,其建立外交的过程可能夹杂着冲突与包容,而第一个吃螃蟹的“勇脑们”必定会有所牺牲。

    最好还是从图灵大哥说起。。。。。。

    • 温和蜕变说道:

      貌似日本人在攻壳中已经详细描写过了。。。脑残啊

  8. conwood说道:

    越来越科幻了啊

  9. 窗敲雨说道:

    这个目前还不大好实现。。。一旦这技术成熟了,感觉保密事业会遇到很大的挑战的。。。= = 审讯也不需要了,直接踹倒绑上接几个电极一读取就好了。。。啊啊啊好可怕的感觉~

  10. me说道:

    1、進考場前要動手術割下腦袋(有電的那個)
    2、好消息是: 老師不讓學生背書了
    3、更好的消息是: 因為查資料方便,工作效率大大提高了
    3、壞消息是: 因為考試要割電腦,所以學生都考不及格了
    4、更壞的消息是: 為了避免出題老師的失業,為了避免追求了大半輩子的分數從此無效,所以家長和老師們投票同意砸掉所有電腦和發電站,回歸石器時代。

  11. anuodeyu说道:

    我都快分布清楚这些文章里面的东西是正确的还是有添加成分了
    简单的说就是 我不知道里面的理论是不是正确的

  12. Metaverse说道:

    大学的时候我最想就是弄个U盘装个金山词霸,要用的时候就插在头上。。。

    • 八爪鱼说道:

      老师看见你鼻孔上插个U盘肯定知道你作弊了。

    • 变形机器猫说道:

      才金山词霸……
      你还不算太贪心,我想的是电子版的大英百科全书……

  13. 说道:

    当有了计算器,人们怎么样,总有一部分人白痴也有一部分人更聪明。

    一个技术不会带来一面倒。因为只要站在项羽对面你就是刘邦。

  14. 巍垩说道:

    脑机借口现在已经研究的很深入了啊,属于生物医学工程的前沿,不能算狂想了。理论上不是天方夜谭

  15. 孙进说道:

    最可怕的是,到底谁说了算呢?
    大脑发出了感情指令,是那么的感性。偏偏旁边有个和它接驳在一起的电脑,经过若干计算后,要求你不能爱她。你除了痛苦的和机器PK,什么都得不到。

  16. 忘海说道:

    有趣的问题,我有点跃跃欲试~

  17. 哈哈说道:

    电脑是一种脑。
    人电接驳,会出现什么呢?
    如果一个人,走出了鹅的步态,有了猪的表情,狗的赤胆忠心
    如果我们习惯了走鹅步,表猪情的忠心人类,
    我们还能接受未接驳电脑的人类吗?

  18. 路人干支说道:

    我认为
    现代的电脑还很低级
    根本不配与人脑接驳
    而且工作方式也完全不一样
    最好发展生物电脑
    比如把你的狗狗当存储器
    要用时和它对接就行了

  19. 无常猩龟说道:

    从高中,不,初中时,我就想过什么时候可以把那些恼人的英语单词装进脑子里,后来,看的科幻小说渐渐多了,我也就更加希望有这种可以改变世界的技术应用到我身上,现在,我依然希望有这样一种东西,可以协助我们来更好地理解世界。

    关于脑机接口,,这四个字首先让一个科幻迷想到的,就是飞利浦K迪克的赛博朋克强尼记忆术里:“我往脑子里存了几百MB 的文件”。 ,是真名实姓里的巫师,是骇客帝国里的让人怀疑世界的那些对话和想象,还有草雉素子的找寻,还是决斗在网络里的那场畅快淋漓的较量,我们都无不为其震撼。

    曾记得有一次在某分报纸上看到随着我们今天的知识储备越发丰富,我们现在已经在教育的过程里花费了很多的时间,学习的周期的延长也使现在的很多人失去了很多的时间来学习些别的东西。结果就是生活里所有的人都是一些专家,但也是砖家,后来,随着成长,我才发现那些小报上的文章有些是不能信的,这些年,我见过专家,见过砖家,也见过专家加砖家。不过,大部分人都事实上与苍生一般的活着。

    关于脑机接口。从字面上很容易使人联想到人的后脑勺上开个口,有一个金属与塑料组成的异物很突兀的插在上面,或者说是在一个人的头上可以看到的一些金属器物在颅骨中生硬的探出头来,用的时候,把电脑接口往头上一插,就直接读取数据了···

    但是这样我总觉得很有些问题,虽然现在在现实里的脑机接口就是这样(美国的那个吃香蕉的猴子头上的机械臂)但是,我们要知道在现实里我们没事走路看个MM都有撞树的危险,大脑是坨十分脆弱的蛋白质,在尸体标本里那些看起来像个核桃似的东西实际上是被福尔马林处理过的变了质的蛋白,实际上的人脑更像是早餐时的豆腐脑,脆弱,,顶那么一个刚性的东西和脑相接,万一没事顶那么个东西在头上稍稍一撞,人的头部····记得以前初中时解剖青蛙··········想想还是很惨的···虽然人家可以减少某些危险活动····不过我们这些这只青春年少的孩子们······另外,从外观上来讲,以后的闹机接口绝对是植入脑内的,数据交换一定是一无线传输的方式来进行的,既然如此,我们称其为脑芯片更为恰当一点。同时这样还可以防止感染,也更加安全

    闹芯片,终于到这了

    好了,首先我们解决了其植入方式,与数据交换的方式,那么,接下来,要解决的就是数据的理解与使用的方面了,因为,我们人类的头脑里信号的编码方式与电脑不同,以听力为例假设你要听一首歌,你首先要做的是让我们的颞叶接收到有关的信号,平时,声音通过空气传播到我们的耳朵,之后是鼓膜,之后是三块听小骨在之后是~~~以下懒得打字,粘贴的~听觉传导通路主要由3级神经元组成。第1级神经元为双极细胞,其胞体位于耳蜗内的蜗(螺旋)神经节内。周围支至内耳的螺旋器(Corti器);而中枢支组成蜗神经,入脑桥终于蜗神经核。第2级神经元的细胞体在蜗神经核内。它们发出的纤维一部分形成斜方体越到对侧向上行,另一部分在同侧上行。上行纤维组成外侧丘系,其大部分纤维止于内侧膝状体。第3级神经元的细胞体在内侧膝状体内。其轴突组成听辐射,经内囊枕部至颞横回。~~~~~粘贴完毕,继续

    那么我们的听觉产生就要在神经通路处直接接如电信号刺激产生,但是,这里有个问题,就是编码方式,我们要写一封密信,首先要保障这封信可以被接到信的人解读,否则,你写信有什么意义?同理,我们电脑的编码方法与人的不同,那样,直接输入电刺激我们听不到莫扎特,只有噪音,甚至连噪音也听不见···那么,为了可以听见,我们有必要给这个芯片加一个译码系统,让他吧受到的东西译为人可理解的音乐,就要给这个芯片本身一定的存储能力,初级的感觉如此,那么高级的知觉活动岂不是更加麻烦。另外,我们的神经传导不只有电传导方式,还有化学传到方式,那么这个芯片上还要有一个装了不同的神经递质的小仓···嗯,这化学比电传导还复杂,具体的细胞间传递我们先不设想,那么,为了有感觉,象超临场感CS游戏之类的东西····这个芯片的存储一定不会很小。还不包括计算用内存··········,好了,现在继续假设,我们头脑里的这个东西他可以模拟感觉,有足够的存储空间,可以进行一些数据运算····,嗯,可以满足基本需求了······这个,不就是一台电脑了吗?

    ········嗯,既然是一台电脑···那我们就给她更多的功能吧,每次要接收数据都要通过电脑,但是我们本身就定了一台电脑了,还要在背个沉甸甸的东西岂不很傻?,那好,直接无线上网,接入网络··········这个,科幻迷们就熟悉了吧····迪克的《神经浪游这》···········哈哈哈····不过,这样也个东西他的能量耗非从何而来?这个问题,我有时间给与解答。先随附件寄出······另外,还有一个关于下载量了很多东西去考试的问题···这个····做过弊的同学应该知道,要抄你先要理解,你不理解,抄不到的······所以,不要以为有了这个东西,就万岁了,学习还是要用功的,好了,我去吃饭了

    PS,其实这个问题和我上学期 的一次作业有些类似,只是时间有限罢了,又几处没有写仔细,见谅

  20. jaguar说道:

    不知八爪鱼是做这方面的研究呢,还是只是感兴趣?

  21. 教主说道:

    只要有超精细地核磁共振 和 多通道精细微波发射单元 能扫描和同时对不同神经输出电平信号
    进行无线连接

  22. tanya说道:

    我读书的时候,我希望我可以不用背那些变态的单词,不用心算那些变态的数据,不用寻找错综复杂的公式。这些问题在我懂了电脑以后,悔恨得很。我浪费了最宝贵的年华!!!把拍拖的大好时光浪费在记忆练习这些电脑几秒钟就可以搞定而且出错率远小于练习了十几年的我的事情上。
    是的,电脑可以帮助我们做一些机械以及流程化的事情。我想在人脑驳接电脑以后,BABY大概1岁就相当于我们的博士水平,他们从1岁开始就掌握了人生需要的所有常识,并借助工具可以开始自行生活。他们不用参加考试,只需要参加性格测试等等类似的玩意,比如了解你是天才型,还是活泼型,或者有犯罪倾向等等。任何种类的人都不会被轻视,因为人类基因的多样化对保持种群的发展非常重要。
    工作显得无足轻重,所有的机械化的活都让机器人干了,人类需要做的,只是下达指令,以及去做一些无聊的事情,好像练习在脸上最多可以夹多少个夹子,研究幽灵是怎么生活,开发新菜式之类的非常规工作。
    当我刚刚开始接触心理学的时候,我的导师是这样告诉我们的“人就像一台非常复杂的电脑,由许多程序组成。由固定的指令导致程序执行。”在之后的学习里,我越来越深切的认识到这点。例如我们在冷的时候会起鸡皮疙瘩,是因为表皮温度降低,信号传输到大脑,大脑再指挥肌肉,然后鸡皮疙瘩就起来了。我们在看见喜欢的人的时候心跳,因为视网膜上投入影像,输入大脑,大脑调动细胞,分泌激素,心跳加快。我们听到有些音乐会觉得平静有些会觉得悲伤,因为旋律引起了大脑的共鸣和回忆。有些人缺乏安全感是因为在童年的时候没有得到足够的爱,而爱是有许多表达方式的,当这些缺乏时无法建立完善的数据系统,因此导致成年后与人交往的时候,会无法像其他人一样处理和感受问题。《骇客帝国》里描写美餐只是一串01数据,这个比喻很直白。实际上,对于我们来说,怎么样才是一顿美餐呢?你的味蕾会告诉你,是好还是坏。

  23. HYPER-X说道:

    赶在截稿前修改完了,已经发到DrYou@songshuhui.net,按照要求在下面贴出来吧。
    初次参加,劳烦各位多多指教。

    (我是HYPER-X,想加入松鼠,不知有什么条件?)

    文章结构:

    问题重点重述
    关键字定义
    总论
    第一阶段
    第一阶段.前期
    第一阶段.中期
    第一阶段.后期
    第二阶段
    第三阶段
    总论
    后记
    参考书目

    问题重点重述:
    既然我贼亮亮的眼睛发现了“空想类栏目”“我们邀请你尽情想像,在可预计的将来,人脑和电脑的接驳情形”“最有可能的实现方式、达到的效果、最大困难、乃至任何你所能想到的疯狂”这些字眼,并且觉得这几个意义段深刻地刺激了我那个没有接驳电脑所以正在为后天的考试发愁的大脑……那么,就在截稿前几小时内写一点自己的胡思乱想吧。才疏学浅,仅供一笑。然后继续复习……

    关键字定义:
    大脑:由问题的上下文,我将这里提到的“大脑”扩展理解为包括了大脑小脑脑干垂体等等的“人脑”。因为这个存在体似乎不会发生质变,而且它的存在先于定义,所以只有描述性定义,参照陈阅增老先生的书中所述:“人脑不但是身体各种生理活动的最高中心,还有更深一层的功能,即记忆、思维、意识的功能。”([1],p239)

    电脑:在此文中,我所指的电脑是泛指“由人类(地球人或外星人或超级赛亚人……)制造的,具有信息处理能力的存在形式”,包括但不限于电子计算机、光子计算机、量子计算机等等。

    接驳:我认为这里除了广义的连接外,还包括了相互融合这一层含义。

    总论
    我认为,既然是“接驳”,那么最最主要的目的是实现人脑和电脑间广义信息的获得、处理、输出等目的,我认为整个人脑和电脑的接驳历史进程,按照大脑和电脑连接的信息流的速率,可以粗略的划分为三个阶段:第一阶段的信息流速率在1000MB/s以下,主要表现形式为人脑作为一个整体,在输入输出端——即感受器和效应器——连接计算机、机器臂、网络等等;第二阶段信息流速率在10GB/s~1000TB/s,为互相拟态阶段,人脑中可以加入协处理器或者联入网络,电脑也可模拟人脑的分布式模糊处理,二者有限度融合;第三阶段信息流已经不能以速率来衡量,所有人脑的形式可能已经消失,转变为各种信息流的交互作用。

    第一阶段(信息流在1000MB/s以下)
    因为人脑的1000亿个神经元的结构微单元特性,以及它信息处理的模糊特性,在开始阶段就直接在大脑中加上协处理器或储存器、装上金山词霸大英百科全书……这显然如同在您家CPU那几千万个几十纳米宽的门电路中拿铅笔刀刻出一个新的扩展接口一样不现实。
    所以我认为在第一阶段,我们最理智的做法,是不深入大脑内部,而只在这个完整的系统的输入输出端做一些文章。

    第一阶段.前期:

    这一时期只是模糊控制,通过脑电图或是肌神经电极,监控大脑发出的指令,然后利用电脑控制的机械臂实现大脑动作。如同Dr.Who的问题引言所说,现在其实已经实现了部分。这些技术的主要好处是让残疾人有自主生活能力。
    这一时期的输入端则残忍很多,大部分也是已经实现了的,通过电流刺激特定脑区,实现一些功能,比如刺激颞叶能随机重现久远记忆,刺激边缘系统获得快感和抑制等([1],p243~p246)。主要是科学研究的目的。

    这一时期主要的困难来自于社会道德压力,所以不敢做开颅直接接驳试验等,主要通过对脑波的识别,所以信息流量极低,充其量慢慢举起机械手这种不到1M/s数据量的应用而已。技术难度就在于这种人脑信号和电脑信号间转换的调制解调系统。

    第一阶段.中期:

    积累了前期的经验,社会认可度也增加了,这一时期可以进行目的为高速链路的神经-电脑间直接连接试验,通过在神经中介入把神经信号转化为电脑信号的调制解调设备,可以实现高速和精确的控制,比如给残疾人装上神经直接控制的机械手和机械腿的协调性良好,甚至好到足以让他们参加全运会赛跑,而且就算脚伤了也不用退赛,卸下来换一个就行了。
    在电脑信号转化为人脑信号方面,可能会有些难度,因为每个人的神经信号压缩方式不一样,但是好在人脑是可以自学习和适应的,所以这一时期可以在人的十二对脑神经上装上把电脑信号转化为神经信号的调制解调设备,把电脑的各种信息输入人脑,你可以通过摄像头清晰的看到几千公里外的家人,闻到妈妈刚做好的饭菜,甚至通过味觉感应设备隔着几千公里尝一尝……
    通过各种摄像头和感应器,盲人可以看清,正常人可以加装紫外波段和红外夜视眼,甚至连接上卫星看看明天约会地点满树春花开了没有……

    如果在输出同时阻断神经传给四肢的信号,则一个正常人可以躺在床上,通过把自己的神经信号发射到网上,接收远方的感觉信号。实现无线遥控地球另一端的自己的机械体去上班,帮病人做手术,甚至出生入死救火抗洪……(当然,除了定时,怎么退出这个传输让自己恢复控制自己真实的身体……这个……还没想好……你先继续躺在那里等等吧……或者控制地球另一端那个机械的你坐飞机回来帮你关掉……)

    难度在于那个调制解调设备,但我认为其根本不是神经科学而是数学问题。如何建立把阈值积累、非全有即全无的宏量模糊信号转化为数字信号的数学模型甚至新的数学体系,这是一切的关键。模糊数学、混沌、弦理论应该有非常重要的作用。当然小波分析和代数是不能少的。

    当然,也会产生一些社会问题,比如一个人可以控制多个机械体导致的地球人口暴涨之类的,共享一个机械体的权利,以及入侵等等问题,不过这些都不严重。最麻烦的是必然要赋给机械体一定的自主权,那么到底给多大的问题;以及如果它犯了罪,是自主程序编写者负责还是你负责?

    第一阶段.后期

    这一时期,人脑的所有输入输出都已清楚,人类可以实现无延迟的读取人脑的输出,用电脑和调制解调设备模拟出人脑的任意输入比如视觉听觉触觉等等。这一阶段的主要研究,为人脑能承受的最大信息流输入到底是多少?可否通过比如以如同FM调制一样,用音乐作为载波搭载复杂意义段等,实现对潜意识高速数据输入的实验。不是通过语言或视觉文字,而是直接对感受器高速输入数据。

    而且,人脑的定义中最基础的功能的是调节生理活动,在前两个时期由大脑自己完成这个功能,但是在后期,我们希望实现通过电脑可以读取大脑的激素指令等等,这样就可以完全制造一个装载人类大脑的机械体,心肺、腹腔脏内分泌全部由机械生成,但完全按照大脑指令调节生理活动。这样地球上90%以上的各种病人可以得到彻底根治。只要把大脑留着,其他器官都可以人造。

    对普通人来说,这个时期最炫目的成果就是虚拟现实,而且通过神经链接实现的虚拟现实是真正的虚拟现实。下面是某虚拟现实网吧的广告词:“你可以听到看到闻到尝到摸到……你完全分不出虚拟世界和现实有什么不同,在这里,你可以成为捕猎恐龙的勇者,体验风中每一丝恐龙的气味,森林热度,细微的脚步声,甚至被利齿撕开的剧痛——但是你绝对安全;你可以成为古埃及的帝王,灼热的沙粒打在脸上,敌人的鲜血溅在身上,你能听到胜利的呼唤,感到心中的热血沸腾,在燕语莺声的环绕中迷醉……”

    显然的,沉迷于虚拟世界的快感和虚拟的成功不能自拔的现实失败者数量会剧增,现在的酗酒者吸毒者嗜赌者全部会投身于基于神经级别的虚拟现实,在其中找到自我满足和成就感。而这很快会发展为严重的社会问题,这种虚拟现实将会和吗啡杜冷丁一样列入严格管制,仅用于医疗等用途,而黑市上这种虚拟现实设备则供不应求……

    总之,第一阶段我们没有太多的深入脑内,即使后期的技术看起来能把所有人类大脑连成一体,但在我看来这和现在的互联网没有质变,都是每个大脑作为独立单元的低级形式。但是第一阶段实际已经算很成功的“电脑和人脑的接驳”了。

    第二阶段(信息流速率在10GB/s~1000TB/s)
    经过上一阶段的技术积累,人类已经了解了大脑内部构造,各种区域的分工比现在更清楚。
    在这一阶段,我们不再把大脑视为一个整体黑箱,而是一个复杂系统。至少要关注大脑的数据存储和数据处理功能模块。那么我们可以开始探讨,在大脑的“CPU”和“内存”间的前端总线,我们能否插入几个效率更高的专业协处理器,来解决复杂的数学运算,甚至未来形态的决策支持系统?或者我们能否扩展大脑存储,把全世界的所有知识都提供给我们的大脑随时调用?

    这一阶段主要是人脑和电脑的互相拟态。现在的人工神经网络可以说是电脑拟态人脑的萌芽尝试。而基因改造在人脑中加入拟态电脑的计算部件甚至接口则需要更多的勇气和技术基础。
    这个阶段实现手段有很多,比如在大脑中用指向性电子流,实现对数百个神经元的差动刺激,可以直接向潜意识输入数据,而通过检测整个大脑三维结构中的电流,则可以了解大脑正在进行的思维。
    我个人认为(也许是受精神分析学派影响),表层意识的速度太慢,没有和电脑接驳的必要,通过直接作用于底层潜意识,实现人脑直接调用巨大的网络数据仓库中的数据和网络上的计算能力(“云计算”的思路)

    其形式应该是,你坐在沙发上发呆,一想到“庞加莱猜想”,就已经知道了所有相关的知识,这个过程在你看来是一瞬间且没有中间过程的,然而实际是你的浅层意识将这个消息交给潜意识去处理,潜意识调用数学协处理器和逻辑证明机、同时在网络已有知识库中检索,如果已有现有知识体系,则直接调用,给出知识索引和结构,上传到表层意识;如果没有现成知识,而又超过本地计算量,则潜意识把这个工作的主导权交给网络,通过网络众多个体的庞大计算力和每个人潜意识的不同创造力,联合解决这个问题……
    (哇哈哈,这个难道就是Dr.You的最终进化形式???)
    人脑和电脑界限已经越来越不明显,所有人类思维连为一体,避免了大量重复思维和浪费。种种骗钱的考试机构没了活路,每个人无论思维和记忆好还是不好,都能为社会贡献独特的力量,并通过“有创造力信息的提供量”领取报酬,整个人类的生产力飞速发展,所以每个人都最大程度的获得满足,共产主义实现,同时向宇宙进发,新的宇宙大航海时代即将到来……

    这一阶段的技术难度非常大,比如现在所知切除皮层任何一部分都会影响思维,那么记忆接口在何处?胼胝体也许是一个思路,但显然不是最好的。更多细节不是我所处的这个时代能想到的,且没什么时间了,略去不表。

    第三阶段(已经不是信息流来衡量)

    在上一阶段,已经出现了“天下为公,是谓大同”的雏形,人类的信息和计算能力通过联合实现了质的飞跃,不再是一个个独立个体孤军作战。但是有一个最大的缺陷,传统形态的人脑由蛋白质构成,即使能用技术延长,受限于神经细胞的寿命仍然太脆弱,于是乎,舍弃大脑的形态势在必行。

    个人猜测,这个过程中可能有两种不同的人,一种传统一点,觉得人脑中有一定的奥妙,他们用电脑中的类似VMware虚拟机把人脑的每个分子通过三维输入进电脑,模拟出人脑的结构,虚拟出神经连接等,然后用上述第二阶段的模式运行,这是从形态上把人脑输入电脑。而激进点的人通过优化,把整个大脑的所有功能用完全电脑的方式描述出来,用更艺术和优美的代码,效率显然比用虚拟机高得多,这种是从功能上用电脑实现人脑功能。
    (技术发展到一定地步,还可以把动物的思维拉进这个系统,不过不在本文讨论范围之内了)

    总之,在第三阶段后期,所有人类舍弃了跟不上进化的形体,仅仅意识存在于新形式网络中,网络的能源很容易获得,当然,也可以利用这个网络的资源造出太空船探索宇宙,并给地球运回资源。如同某宗教典籍中预言,所有人类打开了内心之壁,人类融为一体(再也没有痛苦悲伤……汗~越来越像“人类补完计划”……)……

    然而,我不认为会如同想象中,再也没有痛苦悲伤。痛苦和悲伤仍然存在,而且以前人类的种种劣根性会更大规模更暴戾的方式爆发出来,有的思维让自己越来越强、并不断尝试越权控制世界,有思维则不愿自己为自己负责、放弃决策权把一切交给“明君”,有的思维则通过控制经济在幕后控制,有的思维通过限制其控制范围内的思维接触别的思维强化自己的地位……一段时期的发展——停滞——发展之后必然是血雨腥风,整个世界只有几种类型的个体生存……

    越看越像远古地球上细菌的斗争不是么?就是这样。人类思维成为了下一轮进化循环的细菌般的基础,并在这种网络中,从这种思维逐渐适应环境,进而进化出新的强大的生物……
    忽然妄想,是否,几亿年前那第一个作为一切现代生命基础的细菌,也是上一轮进化的最终胜利者?

    而这,已超出了我悠闲的想象……

    最后,因为不知不觉写了这么多,文章太长,再重复一遍总论:

    我认为,既然是“接驳”,那么最最主要的目的是实现人脑和电脑间广义信息的获得、处理、输出等目的,按照大脑和电脑连接的信息流的速率,我认为整个人脑和电脑的接驳进程可以粗略的划分为三个阶段:第一阶段的信息流速率在1000MB/s以下,主要表现形式为人脑作为一个整体,在输入输出端——即感受器和效应器——连接计算机、机器臂、网络等等;第二阶段信息流速率在10GB/s~1000TB/s,为互相拟态阶段,人脑中可以加入协处理器或者联入网络,电脑也可模拟人脑的分布式模糊处理,二者有限度融合;第三阶段信息流已经不能以速率来衡量,所有人脑的形式可能已经消失,转变为各种信息流的交互作用。

    后记:
    时间不够,要去复习了,所以文章有些虎头蛇尾。由于时间越长,不确定性越大,所以第二第三阶段我也没有非常确定把握按我的设想走,相对写的简略。不过第一阶段我认为发展会如我所预计。敏感性分析和假设检验没有时间写。另外由于Dr.Who要求尽量写得简单而深刻,舍弃了一些我自己觉得不太有把握的妄想。

    本人是一数学系学生,虽然在文中涉及的几个方向都有涉猎,但专业问题显然不如专业人士,如有错误,请高手不吝指正,给我进步的机会。
    祝大家愉快。

    参考书目:
    [1] 陈阅增 《普通生物学》 高等教育出版社 北京:高等教育出版社 1997年版 2002年印
    [2] 卢家楣 魏庆安等 《心理学》 上海人民出版社 上海:上海人民出版社 1998年版 2002年印

    对第三阶段的设想也许受到了《黑客帝国》《新世纪福音战士》的一点点影响。
    没空查询其他书籍,其他众多储存在我大脑中的信息,恕不向其作者一一致谢了。

  24. HYPER-X说道:

    啊啊,贴完才发现是没加分割线的版本,据室友说,加上分割线清晰一点

    文章一样,加了线而已

    文章结构:

    问题重点重述
    关键字定义
    总论
    第一阶段
    第一阶段.前期
    第一阶段.中期
    第一阶段.后期
    第二阶段
    第三阶段
    总论
    后记
    参考书目

    问题重点重述:
    既然我贼亮亮的眼睛发现了“空想类栏目”“我们邀请你尽情想像,在可预计的将来,人脑和电脑的接驳情形”“最有可能的实现方式、达到的效果、最大困难、乃至任何你所能想到的疯狂”这些字眼,并且觉得这几个意义段深刻地刺激了我那个没有接驳电脑所以正在为后天的考试发愁的大脑……那么,就在截稿前几小时内写一点自己的胡思乱想吧。才疏学浅,仅供一笑。然后继续复习……

    关键字定义:
    大脑:由问题的上下文,我将这里提到的“大脑”扩展理解为包括了大脑小脑脑干垂体等等的“人脑”。因为这个存在体似乎不会发生质变,而且它的存在先于定义,所以只有描述性定义,参照陈阅增老先生的书中所述:“人脑不但是身体各种生理活动的最高中心,还有更深一层的功能,即记忆、思维、意识的功能。”([1],p239)

    电脑:在此文中,我所指的电脑是泛指“由人类(地球人或外星人或超级赛亚人……)制造的,具有信息处理能力的存在形式”,包括但不限于电子计算机、光子计算机、量子计算机等等。

    接驳:我认为这里除了广义的连接外,还包括了相互融合这一层含义。

    总论
    我认为,既然是“接驳”,那么最最主要的目的是实现人脑和电脑间广义信息的获得、处理、输出等目的,我认为整个人脑和电脑的接驳历史进程,按照大脑和电脑连接的信息流的速率,可以粗略的划分为三个阶段:第一阶段的信息流速率在1000MB/s以下,主要表现形式为人脑作为一个整体,在输入输出端——即感受器和效应器——连接计算机、机器臂、网络等等;第二阶段信息流速率在10GB/s~1000TB/s,为互相拟态阶段,人脑中可以加入协处理器或者联入网络,电脑也可模拟人脑的分布式模糊处理,二者有限度融合;第三阶段信息流已经不能以速率来衡量,所有人脑的形式可能已经消失,转变为各种信息流的交互作用。

    ================================================================================

    第一阶段(信息流在1000MB/s以下)
    因为人脑的1000亿个神经元的结构微单元特性,以及它信息处理的模糊特性,在开始阶段就直接在大脑中加上协处理器或储存器、装上金山词霸大英百科全书……这显然如同在您家CPU那几千万个几十纳米宽的门电路中拿铅笔刀刻出一个新的扩展接口一样不现实。
    所以我认为在第一阶段,我们最理智的做法,是不深入大脑内部,而只在这个完整的系统的输入输出端做一些文章。

    第一阶段.前期:

    这一时期只是模糊控制,通过脑电图或是肌神经电极,监控大脑发出的指令,然后利用电脑控制的机械臂实现大脑动作。如同Dr.Who的问题引言所说,现在其实已经实现了部分。这些技术的主要好处是让残疾人有自主生活能力。
    这一时期的输入端则残忍很多,大部分也是已经实现了的,通过电流刺激特定脑区,实现一些功能,比如刺激颞叶能随机重现久远记忆,刺激边缘系统获得快感和抑制等([1],p243~p246)。主要是科学研究的目的。

    这一时期主要的困难来自于社会道德压力,所以不敢做开颅直接接驳试验等,主要通过对脑波的识别,所以信息流量极低,充其量慢慢举起机械手这种不到1M/s数据量的应用而已。技术难度就在于这种人脑信号和电脑信号间转换的调制解调系统。

    第一阶段.中期:

    积累了前期的经验,社会认可度也增加了,这一时期可以进行目的为高速链路的神经-电脑间直接连接试验,通过在神经中介入把神经信号转化为电脑信号的调制解调设备,可以实现高速和精确的控制,比如给残疾人装上神经直接控制的机械手和机械腿的协调性良好,甚至好到足以让他们参加全运会赛跑,而且就算脚伤了也不用退赛,卸下来换一个就行了。
    在电脑信号转化为人脑信号方面,可能会有些难度,因为每个人的神经信号压缩方式不一样,但是好在人脑是可以自学习和适应的,所以这一时期可以在人的十二对脑神经上装上把电脑信号转化为神经信号的调制解调设备,把电脑的各种信息输入人脑,你可以通过摄像头清晰的看到几千公里外的家人,闻到妈妈刚做好的饭菜,甚至通过味觉感应设备隔着几千公里尝一尝……
    通过各种摄像头和感应器,盲人可以看清,正常人可以加装紫外波段和红外夜视眼,甚至连接上卫星看看明天约会地点满树春花开了没有……

    如果在输出同时阻断神经传给四肢的信号,则一个正常人可以躺在床上,通过把自己的神经信号发射到网上,接收远方的感觉信号。实现无线遥控地球另一端的自己的机械体去上班,帮病人做手术,甚至出生入死救火抗洪……(当然,除了定时,怎么退出这个传输让自己恢复控制自己真实的身体……这个……还没想好……你先继续躺在那里等等吧……或者控制地球另一端那个机械的你坐飞机回来帮你关掉……)

    难度在于那个调制解调设备,但我认为其根本不是神经科学而是数学问题。如何建立把阈值积累、非全有即全无的宏量模糊信号转化为数字信号的数学模型甚至新的数学体系,这是一切的关键。模糊数学、混沌、弦理论应该有非常重要的作用。当然小波分析和代数是不能少的。

    当然,也会产生一些社会问题,比如一个人可以控制多个机械体导致的地球人口暴涨之类的,共享一个机械体的权利,以及入侵等等问题,不过这些都不严重。最麻烦的是必然要赋给机械体一定的自主权,那么到底给多大的问题;以及如果它犯了罪,是自主程序编写者负责还是你负责?

    第一阶段.后期

    这一时期,人脑的所有输入输出都已清楚,人类可以实现无延迟的读取人脑的输出,用电脑和调制解调设备模拟出人脑的任意输入比如视觉听觉触觉等等。这一阶段的主要研究,为人脑能承受的最大信息流输入到底是多少?可否通过比如以如同FM调制一样,用音乐作为载波搭载复杂意义段等,实现对潜意识高速数据输入的实验。不是通过语言或视觉文字,而是直接对感受器高速输入数据。

    而且,人脑的定义中最基础的功能的是调节生理活动,在前两个时期由大脑自己完成这个功能,但是在后期,我们希望实现通过电脑可以读取大脑的激素指令等等,这样就可以完全制造一个装载人类大脑的机械体,心肺、腹腔脏内分泌全部由机械生成,但完全按照大脑指令调节生理活动。这样地球上90%以上的各种病人可以得到彻底根治。只要把大脑留着,其他器官都可以人造。

    对普通人来说,这个时期最炫目的成果就是虚拟现实,而且通过神经链接实现的虚拟现实是真正的虚拟现实。下面是某虚拟现实网吧的广告词:“你可以听到看到闻到尝到摸到……你完全分不出虚拟世界和现实有什么不同,在这里,你可以成为捕猎恐龙的勇者,体验风中每一丝恐龙的气味,森林热度,细微的脚步声,甚至被利齿撕开的剧痛——但是你绝对安全;你可以成为古埃及的帝王,灼热的沙粒打在脸上,敌人的鲜血溅在身上,你能听到胜利的呼唤,感到心中的热血沸腾,在燕语莺声的环绕中迷醉……”

    显然的,沉迷于虚拟世界的快感和虚拟的成功不能自拔的现实失败者数量会剧增,现在的酗酒者吸毒者嗜赌者全部会投身于基于神经级别的虚拟现实,在其中找到自我满足和成就感。而这很快会发展为严重的社会问题,这种虚拟现实将会和吗啡杜冷丁一样列入严格管制,仅用于医疗等用途,而黑市上这种虚拟现实设备则供不应求……

    总之,第一阶段我们没有太多的深入脑内,即使后期的技术看起来能把所有人类大脑连成一体,但在我看来这和现在的互联网没有质变,都是每个大脑作为独立单元的低级形式。但是第一阶段实际已经算很成功的“电脑和人脑的接驳”了。

    ================================================================================

    第二阶段(信息流速率在10GB/s~1000TB/s)
    经过上一阶段的技术积累,人类已经了解了大脑内部构造,各种区域的分工比现在更清楚。
    在这一阶段,我们不再把大脑视为一个整体黑箱,而是一个复杂系统。至少要关注大脑的数据存储和数据处理功能模块。那么我们可以开始探讨,在大脑的“CPU”和“内存”间的前端总线,我们能否插入几个效率更高的专业协处理器,来解决复杂的数学运算,甚至未来形态的决策支持系统?或者我们能否扩展大脑存储,把全世界的所有知识都提供给我们的大脑随时调用?

    这一阶段主要是人脑和电脑的互相拟态。现在的人工神经网络可以说是电脑拟态人脑的萌芽尝试。而基因改造在人脑中加入拟态电脑的计算部件甚至接口则需要更多的勇气和技术基础。
    这个阶段实现手段有很多,比如在大脑中用指向性电子流,实现对数百个神经元的差动刺激,可以直接向潜意识输入数据,而通过检测整个大脑三维结构中的电流,则可以了解大脑正在进行的思维。
    我个人认为(也许是受精神分析学派影响),表层意识的速度太慢,没有和电脑接驳的必要,通过直接作用于底层潜意识,实现人脑直接调用巨大的网络数据仓库中的数据和网络上的计算能力(“云计算”的思路)

    其形式应该是,你坐在沙发上发呆,一想到“庞加莱猜想”,就已经知道了所有相关的知识,这个过程在你看来是一瞬间且没有中间过程的,然而实际是你的浅层意识将这个消息交给潜意识去处理,潜意识调用数学协处理器和逻辑证明机、同时在网络已有知识库中检索,如果已有现有知识体系,则直接调用,给出知识索引和结构,上传到表层意识;如果没有现成知识,而又超过本地计算量,则潜意识把这个工作的主导权交给网络,通过网络众多个体的庞大计算力和每个人潜意识的不同创造力,联合解决这个问题……
    (哇哈哈,这个难道就是Dr.You的最终进化形式???)
    人脑和电脑界限已经越来越不明显,所有人类思维连为一体,避免了大量重复思维和浪费。种种骗钱的考试机构没了活路,每个人无论思维和记忆好还是不好,都能为社会贡献独特的力量,并通过“有创造力信息的提供量”领取报酬,整个人类的生产力飞速发展,所以每个人都最大程度的获得满足,共产主义实现,同时向宇宙进发,新的宇宙大航海时代即将到来……

    这一阶段的技术难度非常大,比如现在所知切除皮层任何一部分都会影响思维,那么记忆接口在何处?胼胝体也许是一个思路,但显然不是最好的。更多细节不是我所处的这个时代能想到的,且没什么时间了,略去不表。

    ================================================================================

    第三阶段(已经不是信息流来衡量)

    在上一阶段,已经出现了“天下为公,是谓大同”的雏形,人类的信息和计算能力通过联合实现了质的飞跃,不再是一个个独立个体孤军作战。但是有一个最大的缺陷,传统形态的人脑由蛋白质构成,即使能用技术延长,受限于神经细胞的寿命仍然太脆弱,于是乎,舍弃大脑的形态势在必行。

    个人猜测,这个过程中可能有两种不同的人,一种传统一点,觉得人脑中有一定的奥妙,他们用电脑中的类似VMware虚拟机把人脑的每个分子通过三维输入进电脑,模拟出人脑的结构,虚拟出神经连接等,然后用上述第二阶段的模式运行,这是从形态上把人脑输入电脑。而激进点的人通过优化,把整个大脑的所有功能用完全电脑的方式描述出来,用更艺术和优美的代码,效率显然比用虚拟机高得多,这种是从功能上用电脑实现人脑功能。
    (技术发展到一定地步,还可以把动物的思维拉进这个系统,不过不在本文讨论范围之内了)

    总之,在第三阶段后期,所有人类舍弃了跟不上进化的形体,仅仅意识存在于新形式网络中,网络的能源很容易获得,当然,也可以利用这个网络的资源造出太空船探索宇宙,并给地球运回资源。如同某宗教典籍中预言,所有人类打开了内心之壁,人类融为一体(再也没有痛苦悲伤……汗~越来越像“人类补完计划”……)……

    然而,我不认为会如同想象中,再也没有痛苦悲伤。痛苦和悲伤仍然存在,而且以前人类的种种劣根性会更大规模更暴戾的方式爆发出来,有的思维让自己越来越强、并不断尝试越权控制世界,有思维则不愿自己为自己负责、放弃决策权把一切交给“明君”,有的思维则通过控制经济在幕后控制,有的思维通过限制其控制范围内的思维接触别的思维强化自己的地位……一段时期的发展——停滞——发展之后必然是血雨腥风,整个世界只有几种类型的个体生存……

    越看越像远古地球上细菌的斗争不是么?就是这样。人类思维成为了下一轮进化循环的细菌般的基础,并在这种网络中,从这种思维逐渐适应环境,进而进化出新的强大的生物……
    忽然妄想,是否,几亿年前那第一个作为一切现代生命基础的细菌,也是上一轮进化的最终胜利者?

    而这,已超出了我悠闲的想象……

    ================================================================================

    最后,因为不知不觉写了这么多,文章太长,再重复一遍总论:

    我认为,既然是“接驳”,那么最最主要的目的是实现人脑和电脑间广义信息的获得、处理、输出等目的,按照大脑和电脑连接的信息流的速率,我认为整个人脑和电脑的接驳进程可以粗略的划分为三个阶段:第一阶段的信息流速率在1000MB/s以下,主要表现形式为人脑作为一个整体,在输入输出端——即感受器和效应器——连接计算机、机器臂、网络等等;第二阶段信息流速率在10GB/s~1000TB/s,为互相拟态阶段,人脑中可以加入协处理器或者联入网络,电脑也可模拟人脑的分布式模糊处理,二者有限度融合;第三阶段信息流已经不能以速率来衡量,所有人脑的形式可能已经消失,转变为各种信息流的交互作用。

    后记:
    时间不够,要去复习了,所以文章有些虎头蛇尾。由于时间越长,不确定性越大,所以第二第三阶段我也没有非常确定把握按我的设想走,相对写的简略。不过第一阶段我认为发展会如我所预计。敏感性分析和假设检验没有时间写。另外由于Dr.Who要求尽量写得简单而深刻,舍弃了一些我自己觉得不太有把握的妄想。

    本人是一数学系学生,虽然在文中涉及的几个方向都有涉猎,但专业问题显然不如专业人士,如有错误,请高手不吝指正,给我进步的机会。
    祝大家愉快。

    参考书目:
    [1] 陈阅增 《普通生物学》 高等教育出版社 北京:高等教育出版社 1997年版 2002年印
    [2] 卢家楣 魏庆安等 《心理学》 上海人民出版社 上海:上海人民出版社 1998年版 2002年印

    对第三阶段的设想也许受到了《黑客帝国》《新世纪福音战士》的一点点影响。
    没空查询其他书籍,其他众多储存在我大脑中的信息,恕不向其作者一一致谢了。

  25. v2说道:

    刚看完电影Surrogates,描述的就是人类接驳电脑后的世界,希望对大家有启发。

  26. op903说道:

    大脑以什么方式储存数据?电信号?化学的 还是像硬盘那样的电磁转换。 数据是动态的?静态的?或者说 动态的数据以电信号储存处理(像ram)?,静态的以化学物质储存处理(像硬盘/rom)?什么进制?接驳电脑如果不能了解双方的的信号就不能解码了吧 难道读取的信号只能靠一个一个的对号入座方式来解,那么思想复杂点就出问题了。

    • loler说道:

      人脑使用神经元之间的通路构成的复杂回路储存静态信息,整个信息加工过程中是电信号与生物结构改变并存的,人脑不能像内存一样处理信息而不改变自身结构,所有的信息加工都必须是电信号与生物改变的配合(有点像闪存),这也导致整个神经系统的能耗非常高,新陈代谢极快,自身也极其脆弱(神经系统缺氧3分钟死亡,其他组织至少可以熬20分钟,所以溺水5分钟以上基本上没有救的价值了,参考武汉大学生救人惨剧)。因为神经元所构成的结构过于复杂,至今在信息储存方面神经心理学仍然一筹莫展,连记忆的储存区域都没搞清楚。但是传递信息和处理信息的过程研究的比较多。
      所有的信息传递都由电信号完成,而且也算是二进制的(全或无),所有的即时动态信息都要经过海马区的加工,这个区域的加工过程有严格的流量限制。所以电脑接驳(这个词很有味道,借用一下)人脑的理论信息输入速度可以很高,但人脑的接收速度不太可能跟得上,限制不在于接驳口大小或者输入数据的格式,而在于大脑自身结构限制,这种限制取决于整个大脑的综合结构,外力无法改变(个别情况例外:比如某些精神分裂症)。所以这种接驳不可能以一般人想象的方式进行,只能是电脑处理完复杂数据,将结果以少量的数据形式输回。你可以用这种电脑接驳系统同声翻译,但是指望用它快速背单词就不太现实。

  27. tianji说道:

    等着我的《人体工程〉》吧,有你好看的!
    你是那里人,请和我联系。我十分赞同你的想法。

  28. tianji说道:

    我一直都希望能和一些和我有相同梦想的人合作!不知你不对大脑的了解有多少?你是不是一个脑科专家?

  29. 神之包子说道:

    先搞通人体的生物电再说,不然怎么接电脑

  30. 啥米哦说道:

    产生羊癫疯的可能性更大吧

  31. [...] 第四十四期问题:当人脑接驳电脑?(查看详情,请点击群博右边栏的Dr.YOU专辑)。首先跟大家道歉,这期读者来信晚了两周之久……已经让Dr.Who跪键盘思过去了。这个话题吸引了许多读者的参与,我们收到的来信共有超过两万字之多,看起来大家对于这个话题相当的有兴趣……就Dr.Who个人认为,人脑接驳电脑也将是非常值得感兴趣的话题,也许意味着人类在智能水平上的大幅提高。好了,闲话不多说,让我们来看看这一期让人大开眼界的读者答案吧。 [...]

  32. zwr3105说道:

    我和电脑的区别,一个用电,一个不用电

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