盡管生成式人工智能的重磅應用消息不斷，但如果說(shuō)當今什么技術(shù)最接近科幻，一定是腦機接口。

       腦機接口的研究已經(jīng)實(shí)現了意識打字，還實(shí)現了心靈控制，比如人類(lèi)控制小鼠行為，讓其完成復雜任務(wù)；

       未來(lái)甚至有望實(shí)現部分喪失的感知能力再次獲得，比如讓盲人看得見(jiàn)，讓癱瘓的人動(dòng)起來(lái)，讓聾人重新聽(tīng)見(jiàn)。更腦洞大開(kāi)的，還包括永生、思維控制、機械飛升……

       在如今的時(shí)代，每一次技術(shù)的飛躍都像是一部精心編排的科幻大片，馬斯克無(wú)疑是這部腦機接口大片中最耀眼的明星之一。

       最新的進(jìn)展，來(lái)自于馬斯克創(chuàng )立的Neuralink。

       去年5月，Neuralink終于獲得fDA批準展開(kāi)人體臨床；1月31日，馬斯克在X上發(fā)了條推文，告訴大家Neuralink的第一次人體試驗，已經(jīng)開(kāi)始了；日前，馬斯克表示，首位截癱受試者“似乎已經(jīng)完全康復，沒(méi)有出現不良反應”，并且已經(jīng)可以通過(guò)大腦意念移動(dòng)鼠標。

       看上去，商用腦機接口邁出了下一步。這意味著(zhù)什么？腦接機口到底發(fā)展到哪一步了？

       / 01 /

       “心靈感應”

       腦機接口是科幻作品里常見(jiàn)的場(chǎng)景。

       現實(shí)中的腦機接口，一頭連著(zhù)你的大腦，從紛繁密集的神經(jīng)元電信號中提取你的想法，另一頭連著(zhù)計算機或機械等外部設備，直接繞過(guò)你的身體將想法變?yōu)榭刂菩盘柌⑦M(jìn)一步執行命令。它不需要依賴(lài)你四肢的外周神經(jīng)和肌肉系統就能直接建立大腦中樞和外部設備之間的直接信息交流。

       馬斯克在2021年發(fā)布過(guò)一只做試驗的猴子。猴子通過(guò)意念操作，在電腦上打出一行字“我想吃點(diǎn)心”。這背后就是腦機接口技術(shù)在支撐。

       而幫助殘疾人獲取聲音的人工耳蝸則是腦機接口迄今最成功、臨床應用最普及的技術(shù)。其原理是將聲音信號轉化成電信號直接傳輸給大腦，可幫助大量失聰者重新找回聲音和交流的能力。

       電影里出現的人物如阿凡達或鋼鐵俠，都是通過(guò)腦機接口技術(shù)靈活操作肢體行動(dòng)，目前還無(wú)法實(shí)現。

       而近年來(lái)，經(jīng)過(guò)國內外科研團隊多年開(kāi)發(fā)，腦機接口已取得不少進(jìn)展，目前分為侵入式、半侵入式和非侵入式三大技術(shù)路徑。其中侵入式危險系數最高。

       Neuralink采用的是侵入式方案，需要通過(guò)開(kāi)顱手術(shù)，在人腦皮層中植入一個(gè)芯片，芯片讀取并分析了你的腦電波之后，再把這些信號傳出來(lái)。

       根據Neuralink官網(wǎng)，植入物“N1”的大小相當于5枚硬幣堆疊在一起，其構造包括：生物相容性外殼、電池、芯片與電子器件、64根線(xiàn)。“N1”內置的微型電池配備袖珍的感應式充電器，支持外部無(wú)線(xiàn)充電。此外，N1的64根絲線(xiàn)上分布著(zhù)1024個(gè)電極，可以記錄神經(jīng)活動(dòng)，并且極具柔性。

       值得一提的是，在Neuralink規劃中，植入手術(shù)并非由人類(lèi)醫生主刀操作，而是由機器人“R1”來(lái)完成。植入過(guò)程中，患者的一塊頭骨被切除，并被腦機接口取代。植入完成后，腦機接口設備將讀取和分析大腦的活動(dòng)，并將信息無(wú)線(xiàn)傳輸到附近的筆記本電腦或平板電腦上。

       2022年初，FDA基于安全等因素拒絕了公司的臨床申請。FDA擔心該設備攜帶電極的微小線(xiàn)可能會(huì )遷移到大腦的其他區域；FDA還提出了是否可以在不損害腦組織的情況下移除該設備的問(wèn)題，以及設備可能過(guò)熱，是否會(huì )損害腦組織等一系列安全問(wèn)題。

       之前，一家做侵入式腦機接口的公司BrainGate，曾遇到過(guò)電極在腦子中報廢的情況。原因是電極被神經(jīng)膠質(zhì)細胞纏住了。因此，FDA對于安全性的考慮，是大家不得不面對的現實(shí)問(wèn)題。

       如今，Neuralink順利獲批人體臨床，并完成首例患者植入，或許意味著(zhù)，在安全性等方面已經(jīng)獲得更多的證據。

       當然，也可能是馬斯克做出了妥協(xié)。此前，FDA便認為，進(jìn)行更慢的分階段試驗更適合Neuralin，也就是最初植入的受試者較少，幾個(gè)月后進(jìn)行更多的測試。

       而馬斯克對這個(gè)建議不滿(mǎn)，因為這可能會(huì )延遲FDA最終批準的進(jìn)展。

       但現在，Neuralink官網(wǎng)發(fā)布的漸凍癥(ALS)患者招募計劃顯示，Neuralink希望被試者年滿(mǎn)22歲，并滿(mǎn)足四肢功能均受限、無(wú)改善一年以上、身邊至少有一位親友提供照顧的要求。整個(gè)試驗為期6年，其中有18個(gè)月的基礎研究。

       而Neuralink表示，2024年將進(jìn)行11例手術(shù)，2025年27例，2026年79例，而到2030年，這個(gè)數字將增長(cháng)至22000。

       這也符合FDA提出的更慢、分階段的建議。

       Neuralink的首 款腦機接口產(chǎn)品名為T(mén)elepathy ”（ 心靈感應 ），馬斯克也寫(xiě)下了他對產(chǎn)品前景的思考：“（未來(lái)人類(lèi)）只需要思考，就可以控制手機或電腦，并通過(guò)它們控制幾乎任何設備。想象一下，如果霍金能比一位快速打字員或拍賣(mài)員更快地交流，這就是我們的目標。”

       比起所謂的把人類(lèi)變成半機械人，這個(gè)目標顯然要踏實(shí)得多，也邁出了關(guān)鍵一步。

       / 02 /

       開(kāi)啟治療新時(shí)代

       馬斯克本就是一個(gè)充滿(mǎn)爭議的人物，他的每一次創(chuàng )新都會(huì )引發(fā)激烈的討論。有人崇拜他如科技界的救世主，有人則批評他是不顧后果的夢(mèng)想家。但不可否認的是，他的愿景和執行力已經(jīng)多次推動(dòng)了科技的邊界。

       正如美國布朗大學(xué)腦機接口專(zhuān)家約翰·多諾霍所說(shuō)的，“馬斯克已經(jīng)以很多科學(xué)家的研究為基礎，完成了很多初步工作，其中就包括我們團隊從21世紀初期就開(kāi)始做的工作。”

       自1969年以來(lái)，科學(xué)家一直在努力推進(jìn)神經(jīng)系統外接的實(shí)驗，探索人腦的奧秘。而腦機接口在人腦與外部設備間，創(chuàng )建了用于信息交換的連接通路。這能為我們帶來(lái)什么呢？

       場(chǎng)景取決于想象力。至少在醫學(xué)領(lǐng)域，它有許多令人期待的妙用。

       人類(lèi)許多疾病，是由于大腦無(wú)法連接到身體周?chē)纳窠?jīng)，比如癲癇和帕金森氏癥，還包括脊髓神經(jīng)損傷后四肢癱瘓。而基于腦機接口，這些疾病有望得到改善。

       當前藥物和手術(shù)等技術(shù)對于因卒中、ALS等引起的中樞神經(jīng)受損患者，缺少足夠的治療效果，患者長(cháng)期處于癱瘓等功能失常狀態(tài)，生活質(zhì)量差。

       而腦機接口的技術(shù)突破了傳統機體組織修復的范圍，以人機方式實(shí)現了功能的替代，具有革命性的意義，并且也在一些個(gè)案上取得突破。2014年巴西世界杯開(kāi)幕式上，一位高位截癱的青年身披借助機械輔助，利用腦機接口開(kāi)出第一腳球，向全世界展示了腦機接口最直觀(guān)的臨床價(jià)值——為運動(dòng)障礙提供輔助工具。

       包括Neuralink在內的企業(yè)，正在證明這一點(diǎn)。國內關(guān)于腦機接口的研究也如火如荼。

       2020年浙江大學(xué)團隊使得一名四肢癱瘓者能精準控制外部機械臂和機械手，能夠精準完成進(jìn)食和握手等基本動(dòng)作。除了運動(dòng)輔助治療方面的進(jìn)步，語(yǔ)言恢復領(lǐng)域的腦機接口技術(shù)也大放異彩。

       2023年6月，復旦大學(xué)附屬華山醫院牽頭發(fā)布了一個(gè)適用于漢語(yǔ)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )模型，可從顱內記錄中分別解碼漢語(yǔ)的詞匯音調和基本音節并組合生成語(yǔ)音，通過(guò)腦機接口技術(shù)幫助音調語(yǔ)言發(fā)音障礙或失語(yǔ)癥患者把“心聲”直接表達出來(lái)。

       可以說(shuō)，腦機接口的應用起點(diǎn)在于醫學(xué)，利用腦機接口技術(shù)獲取上述大腦功能區的信息并進(jìn)行分析，能為眾多患者開(kāi)啟治療新時(shí)代。

       盡管從臨床到最終上市，腦機接口仍有較長(cháng)的路需要探索，設備和手術(shù)（侵入式）的安全性、穩定性、可靠性等多個(gè)問(wèn)題需要解決，但眾多腦卒中癱瘓人群、帕金森患者人群需要腦機接口技術(shù)恢復功能，腦機接口在醫療上的應用需求迫切且廣闊。

       根據麥肯錫的測算，在2030-2040年，全球腦機接口醫療應用的潛在市場(chǎng)規模有望達到400億-1450億美元，其中嚴肅醫療應用潛在規模在150億-850億美元，消費醫療應用潛在規模在250億-600億美元。

       當前，關(guān)于消費醫療的探索同樣火熱。比如，有加拿大腦機接口公司推出腦波檢測頭環(huán)，幫助用戶(hù)通過(guò)實(shí)時(shí)音頻反饋來(lái)提升冥想效果。

       在國內，也已有企業(yè)腦控助眠儀、腦控鼠標、冥想腦狀態(tài)監測等產(chǎn)品，來(lái)改善失眠、抑郁。比如柔靈科技發(fā)布的一款小型化腦電監測設備Airdream，除通過(guò)腦電信號監測睡眠質(zhì)量外，還搭載了家用睡眠腦電管理系統，輔助用戶(hù)減壓、放松，快速進(jìn)入睡眠狀態(tài)；杭州回車(chē)科技推出腦電智能眼罩。

       總的來(lái)說(shuō)，目前腦機接口設備只能作用于大腦皮層，這樣可以簡(jiǎn)化深入研究所涉及的許多問(wèn)題。大腦皮層主要處理很多直接信號，比如直接來(lái)自運動(dòng)意圖的感覺(jué)信息、聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)等。

       理論上，這可以解決失明、癱瘓、聽(tīng)力等很多問(wèn)題，只需要將設備與大腦皮層正確連接。

       而根據馬斯克介紹，目前Neuralink已經(jīng)進(jìn)入大腦大約3～4毫米深的地方，這些電極從皮層內的多個(gè)層面進(jìn)行傳感，大腦皮層下面還有更深的大腦系統，比如下丘腦，這些更深層次的大腦系統才是實(shí)現信息交互的目標，它還可以治療抑郁癥、上癮、焦慮等更多疾病。

       這還需要大量的科研投入和產(chǎn)出，還有很漫長(cháng)的路要走。

       / 03 /

       需要時(shí)間的回答

       如果說(shuō)AI的終 極目標是實(shí)現無(wú)機生命智能的極 致，那腦機接口做的事就是打破有機生命智能與無(wú)機智能的信息邊界，實(shí)現融合。

       有關(guān)腦機接口，無(wú)數人給出了應用場(chǎng)景，比如意見(jiàn)交流、控制情緒等。短期看，太過(guò)于高估，長(cháng)遠看，又太過(guò)于低估。

       馬斯克曾說(shuō)過(guò)，要讓盲人重見(jiàn)光明，讓殘疾人恢復行動(dòng)能力，甚至還談到了人和人工智能的融合。這也讓腦機接口廣泛出圈。

       但實(shí)際上，“讓盲人看得見(jiàn)，讓癱瘓的人動(dòng)起來(lái)，讓聾人重新聽(tīng)見(jiàn)”已經(jīng)是一句流傳了25年的老話(huà)了。而無(wú)數科學(xué)家正在為這個(gè)最終目標努力。

       目前的問(wèn)題是，恢復感官輸入（如視覺(jué)）涉及大腦中的電刺激，與僅記錄單細胞神經(jīng)活動(dòng)相比是完全不同的。目前，尚沒(méi)有任何證據表明目前的神經(jīng)植入物裝置可以以任何方式創(chuàng )建感官系統。

       換句話(huà)說(shuō)，腦機接口技術(shù)作為一門(mén)新興的研究領(lǐng)域，發(fā)展仍在早期，涉及計算機科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、心理認知科學(xué)、生物醫學(xué)工程、數學(xué)、信號處理、臨床醫學(xué)、自動(dòng)控制等多個(gè)領(lǐng)域，仍有大量的問(wèn)題尚待解決。

       比如，如何處理數量龐大且復雜的神經(jīng)元。

       腦機接口可以有很多不同的種類(lèi)，用于提供多種功能。但所有研究腦機接口的科學(xué)家都在努力解決這兩個(gè)問(wèn)題：如何從大腦中輸出正確的信息？如何將正確的信息輸入到大腦？

       這兩件事情一直在你的大腦自然地發(fā)生。你在看這句話(huà)時(shí)，你的眼睛正在做出一系列特定的水平動(dòng)作。這是大腦神經(jīng)元將信息輸出到一臺機器（你的雙眼），機器接收命令并作出響應。

       輸入及輸出信息是大腦神經(jīng)元的工作。腦機接口要做的就是介入到這個(gè)過(guò)程當中。

       這聽(tīng)起來(lái)并不難。但是，整個(gè)大腦皮質(zhì)的體積大約為50萬(wàn)立方毫米，在這個(gè)空間里大約有200億個(gè)神經(jīng)元細胞體。每立方毫米的皮質(zhì)平均含有約4萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元。但神經(jīng)元細胞體只是神經(jīng)元的一小部分結構。

       除此之外，大腦中還有與神經(jīng)元數量差不多的膠質(zhì)細胞，以及血管。每立方毫米的皮質(zhì)里面的毛細血管加起來(lái)的總長(cháng)度可以達到一米。

       而腦機接口的技術(shù)工程師如果要做到對于大腦信號進(jìn)行極為精準的捕捉或反饋，就需要在這一立方毫米區域里面捕捉特定的一些神經(jīng)元細胞體發(fā)出的信號，或刺激某些特定的細胞體發(fā)出工程師需要的信號。難度之高可見(jiàn)一斑。

       對比非侵入式，侵入式腦機接口可以更好地接收神經(jīng)元信號，但需要電纜來(lái)傳輸大量數據。

       此外，工程上更大的難度還包括成本控制，能否通過(guò)合理的流程和工藝來(lái)降低成本實(shí)現商業(yè)化。

       再比如，關(guān)于腦機接口的摩爾定律。

       根據統計數據顯示，以目前腦機接口技術(shù)以平均7.4年才能使可同時(shí)記錄的神經(jīng)元數量翻倍的速度計算，要達到同時(shí)記錄100萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元需要等到2100年，而要記錄人腦中的所有神經(jīng)元，則要等到2225年。

       因此，腦機接口如何解決帶寬問(wèn)題成為了學(xué)術(shù)研究、產(chǎn)業(yè)突破的關(guān)鍵點(diǎn)。多諾霍表示，關(guān)于巨大的數據量，Neuralink提出的解決方案比想象中更實(shí)用。

       Neuralink沒(méi)有去追求全帶寬、高速率的信息獲取方式，而是使用藍牙。這樣能獲得的信息量較少，由于帶寬的限制，通過(guò)這種方式從大腦中取出的信息量無(wú)法將每一個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)都分離出來(lái)。但它卻是有效的，這種方法已經(jīng)足以達到用神經(jīng)活動(dòng)控制電腦的目標了。

       除此之外，如何提高信號識別的精度、如何改善信號處理方法使之系統化、通用化也是需要解決的問(wèn)題。

       當然，這些技術(shù)問(wèn)題，正在被科學(xué)家和工程師們一一的攻克。

       一項技術(shù)從最開(kāi)始發(fā)明到終端應用，需要走很長(cháng)很長(cháng)的路，不止是技術(shù)的問(wèn)題，還有人文倫理哲學(xué)的參與。畢竟，沒(méi)有科學(xué)的人文是愚昧的，而沒(méi)有人文的科學(xué)是危險的。

       當人的大腦意識可以被準確的讀取，意味著(zhù)大腦當中豐富的隱私數據將有可能會(huì )被泄露或竊取。隨著(zhù)腦機接口技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)，無(wú)疑將需要提供足夠安全的措施來(lái)保障用戶(hù)的隱私數據安全。

       “對我而言，大腦是思想，幻想和異議自由的一個(gè)安全的地方，在沒(méi)有任何保護的情況下，我們已經(jīng)接近跨越最后的隱私邊界。”美國杜克大學(xué)神經(jīng)倫理學(xué)教授尼塔法拉哈尼表示。

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       總結

       就像電影《奧本海默》里的故事，第一次引爆原子 彈有兩種可能的結果：一是產(chǎn)生巨大的爆炸，二是地球就會(huì )毀滅。他們當時(shí)不知道關(guān)于原子 彈的答案，即使是頂級科學(xué)家，目前也無(wú)法準確描繪腦機接口的未來(lái)。畢竟，很多事情的發(fā)生都是無(wú)法預料的。

       關(guān)于腦機接口工程方面的問(wèn)題在于，能否制造出體積更小、帶寬更大的低功耗信息傳輸方式。

       這方面的答案似乎是肯定的。但還有一些其他技術(shù)難題目前很難解決，在關(guān)鍵試驗結果出來(lái)之前，誰(shuí)也無(wú)法知道最終答案會(huì )是什么。

       但這也正是科學(xué)的本質(zhì)，你永遠不知道轉角處會(huì )出現什么。