腦機接口走向現(xiàn)實

將某種設備植入大腦以實現(xiàn)人類和計算機之間的快速通信，這是《黑客帝國》等經(jīng)典科幻電影中的情節(jié)，“腦機接口”也是很多人津津樂道的話題。如今，在被稱為“硅谷鋼鐵俠”的埃隆·馬斯克的口中，“腦機接口”或?qū)目苹米哌M現(xiàn)實。

據(jù)美國媒體《連線》報道，當?shù)貢r間 7月16日晚，特斯拉CEO埃隆·馬斯克在加利福尼亞州科學院舉行了一場黑科技發(fā)布會，宣布“腦機接口”研究已在靈長類動物上取得成功，“一只猴子已能用大腦控制電腦”，并指出人腦和人工智能的融合已不遙遠。

讓人興奮的腦機接口

馬斯克除了創(chuàng)辦特斯拉和Space X之外，還有一家成立于 2017年的公司“Neuralink”，該公司的目標就是“開發(fā)連接人類和計算機的超高帶寬腦機接口”。7月 16日，馬斯克代表 Neuralink帶來了他們的最新科研成果。

據(jù)媒體報道，Neuralink開發(fā)的這個可以高效實現(xiàn)腦機接口的系統(tǒng)，具備3個核心部分。首先是“線”，一種直徑僅為 4至6微米的線，比人的頭發(fā)絲還細，可以植入人的大腦，進行高容量數(shù)據(jù)傳輸。相比現(xiàn)有的腦機介質(zhì)材料，由碳纖維或聚合物制成的線對大腦造成的損害相對較小。根據(jù)Neuralink發(fā)布的白皮書，腦機接口系統(tǒng)至多包含3072個電極，分布在 96條線程上。

如何把這些“線”植入大腦則涉及系統(tǒng)的第2個核心部件“縫線機器”，它是一個神經(jīng)外科機器人，負責將帶動著線的針刺入大腦，過程中自動避開血管。最高效的情況下，每分鐘能植入6根線。操作模式類似于“縫紉機”。植入大腦的電極將檢測到的神經(jīng)脈沖傳遞到頭骨表面的處理器，處理器能讀取多達1536個通道的信息，大約是目前可植入人體系統(tǒng)的15倍。

圖 /東方 IC

“線一旦植入大腦，定制芯片就會與機器進行無線連接，甚至可以通過藍牙和iPhone上的應用進行互動。”馬斯克說。

馬斯克所說的芯片被命名為“N1傳感器”，是系統(tǒng)的第3個核心部件。能更好地讀取、清理以及放大大腦的信號，它所提供的電流大約是目前最強傳感器的10倍。Neuralink計劃向人腦植入4個這樣的傳感器，其中 3個位于運動區(qū)域，1個位于感受區(qū)域。這些傳感器將和1個安裝于耳后的帶電池外置設備相連。

“安全是最基本的目標”，Neuralink首席外科專家在發(fā)布會上說，他們想讓腦機接口的手術(shù)變得像準分子角膜激光手術(shù)一樣成熟，還要排除麻醉的需求。據(jù)《衛(wèi)報》報道，馬斯克透露，他們的技術(shù)已經(jīng)在靈長類動物上獲得實現(xiàn)，“一只猴子已經(jīng)能用大腦控制電腦了”。

挑戰(zhàn)重重的黑科技

如此“牛”的黑科技將如何運用？馬斯克在發(fā)布會上表示，Neuralink的技術(shù)可以幫助到那些因脊髓損傷而失去行動能力或感覺能力的截癱患者。被馬斯克稱為“神經(jīng)蕾絲”的微型設備，植入人體后，可使一些具有聽力和視力缺陷或腦部損傷的人士彌補部分的功能。馬斯克透露，公司將爭取美國食品藥品管理局的批準，有望最早在2020年開始人體臨床試驗。

然而，在業(yè)內(nèi)人士看來，作為侵入式的大腦信息采集方式，Neuralink未來所面臨的挑戰(zhàn)是不可回避的。

侵入式接口最大的挑戰(zhàn)是手術(shù)如何將對腦部的損傷降到最低，并且隨著植入時間延長，穿刺電極被炎癥細胞包裹，理論上會導致信號缺失；第二個挑戰(zhàn)在于電極植入部位的精準選擇、信號的有效分析，需要對大腦功能結(jié)構(gòu)和活動方式的深入理解；同時，在信號控制、微制造等領(lǐng)域，也將面臨前所未有的挑戰(zhàn)；此外，這一技術(shù)能否在健康人士身上運用也值得探究，在倫理上更需要嚴格把控。

盡管挑戰(zhàn)重重，但越來越多的人開始關(guān)注大腦研究的前沿領(lǐng)域，智能的發(fā)展將會對人類的進步產(chǎn)生巨大的推進作用。陳天橋雒芊芊研究院創(chuàng)始人陳天橋表示，期待看到明年Neuralink在人體試驗時，如何平衡腦機接口技術(shù)用于治病救人和大眾商業(yè)服務的關(guān)系，也希望未來能夠看到在這方面有革命性的突破。

與人工智能的共生融合

事實上，除了馬斯克的團隊，國內(nèi)外還有不少致力于研究侵入式和非侵入式的腦電控制方面的科研人員。

中科院院士吳朝暉長期從事植入式腦機接口的研究，在復雜服務計算和腦機融合的混合智能等方面取得了創(chuàng)造性的成果。

復旦大學腦科學研究院在感知覺、學習記憶等方面開展腦電活動解碼研究，如針對獎賞記憶的存儲和提取的解碼，研究治療成癮等記憶相關(guān)疾病的方法，近期還研發(fā)出基于視覺信號的腦機接口，即“腦電驅(qū)動的變色龍”系統(tǒng)。復旦大學腦科學研究院院長馬蘭表示，腦機接口正在成為全世界腦科學的熱點，相對于侵入式技術(shù)，非侵入技術(shù)在日常生活中的應用也將更為廣泛，發(fā)展前景巨大。

《科學》雜志曾發(fā)文稱，美國卡內(nèi)基梅隆大學教授賀斌團隊開發(fā)出了一種可與大腦無創(chuàng)連接的腦機接口，能讓人用意念控制機器臂連續(xù)、快速運動。

陳天橋雒芊芊研究院的腦機接口項目則主要專注于對病人尤其是癱瘓病人的治療，探索通過腦機接口讓癱瘓病人用意念精確控制機械臂，甚至模擬觸覺。

除了醫(yī)療領(lǐng)域外，腦機接口技術(shù)還有潛力應用在教育、游戲、智能通信等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。來自美國硅谷的教育機器人公司蘿卜太辣的創(chuàng)始人兼CEO張堯表示，腦機接口技術(shù)在教育領(lǐng)域也有應用場景，可以幫助學生提高學習效率、提升注意力，在實際應用落地方面值得研究。

誠然，從腦科學的角度而言，人類對大腦的了解遠遠不夠。復旦大學附屬華山醫(yī)院副院長毛穎坦言，未來在與人工智能的共生和融合過程中，如何確保研究方向符合人類利益是值得關(guān)注的另一個層面。人工智能的發(fā)展會給人類大腦的發(fā)展插上翅膀。在這一發(fā)展過程中，也要密切關(guān)注其可能產(chǎn)生的風險并加以控制。（據(jù)《新京報》、新華社）