邁向美麗未來(lái)

陳融雪

銀河系有千億顆恒星，人類(lèi)大腦有千億級(jí)的神經(jīng)元。從宇宙大爆炸到人類(lèi)大腦形成，150 億年間，人類(lèi)大腦成為宇宙中最偉大的奇跡。如今，腦機(jī)接口架起人腦和人工智能之間的橋梁，或?qū)⒅匦露x人類(lèi)未來(lái)。

按照中國(guó)信息通信研究院2023年12月26日發(fā)布的《腦機(jī)接口技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研究報(bào)告（2023年）》，腦機(jī)接口是指在有機(jī)生命形式的腦與具有處理或計(jì)算能力的設(shè)備之間，創(chuàng)建用于信息交換的連接通路，實(shí)現(xiàn)信息交換及控制。

2024年，美國(guó)的埃隆·馬斯克、我國(guó)的清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)和武漢黃立團(tuán)隊(duì)競(jìng)相宣告腦機(jī)接口技術(shù)最新突破。從1924年德國(guó)精神科醫(yī)生漢斯·伯杰（Hans Berger）發(fā)現(xiàn)人類(lèi)大腦腦電波至今，人類(lèi)探索腦機(jī)接口剛滿百年，我國(guó)研發(fā)者也走過(guò)了從被質(zhì)疑、轟下臺(tái)到迎來(lái)掌聲、爭(zhēng)相入局的25年。

如同推開(kāi)一扇旋轉(zhuǎn)門(mén)，腦機(jī)接口將人類(lèi)帶進(jìn)未來(lái)，科幻電影中的讀心術(shù)、超能力，甚至數(shù)字永生，仿佛已觸手可及。

冷板凳“熱”了

在4月26日舉行的“2024中關(guān)村論壇丨腦機(jī)接口創(chuàng)新發(fā)展與應(yīng)用論壇”上，清華大學(xué)長(zhǎng)聘教授高小榕主持了“腦機(jī)接口應(yīng)用百花齊放”高峰對(duì)話，來(lái)自中科院、浙江大學(xué)、中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)、深圳微靈醫(yī)療、浙江強(qiáng)腦科技等的行業(yè)代表齊聚一堂，熱烈討論腦機(jī)接口的應(yīng)用和未來(lái)，整個(gè)論壇吸引了線上線下3萬(wàn)多名觀眾共同參與。

高小榕坐了多年的冷板凳，終于“熱”了——25年前，他和高上凱教授帶領(lǐng)清華團(tuán)隊(duì)爭(zhēng)取到IBM（國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司）的資助項(xiàng)目，開(kāi)發(fā)出“殘疾人也能用的電腦——眼控鼠標(biāo)”，成為中國(guó)最早開(kāi)展腦機(jī)接口研究的學(xué)者。

“項(xiàng)目要求必須是世界首創(chuàng)技術(shù)，我們就開(kāi)發(fā)了一個(gè)四目標(biāo)穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位的腦響應(yīng)接口。但那時(shí)我們不知道，這就是腦機(jī)接口。”在清華大學(xué)神經(jīng)工程實(shí)驗(yàn)室會(huì)議室，高小榕接受《瞭望東方周刊》采訪時(shí)說(shuō)。

他們的項(xiàng)目被美國(guó)航空航天局（NASA）看到，并應(yīng)邀參加了2002年的第二屆國(guó)際腦機(jī)接口會(huì)議。在這次會(huì)議上，清華團(tuán)隊(duì)參加了5個(gè)比賽，拿了3個(gè)第一，“斷崖式領(lǐng)先，一炮打響”。

然而，當(dāng)高小榕雄心勃勃地回到國(guó)內(nèi)申請(qǐng)課題，談起“腦機(jī)接口”時(shí)，卻被當(dāng)作違反唯物主義的“偽科學(xué)”轟下了臺(tái)。

“直到2008年，我們的團(tuán)隊(duì)在中科院院士李衍達(dá)的支持下才拿到國(guó)家項(xiàng)目——300多萬(wàn)元的‘視聽(tīng)覺(jué)計(jì)算專(zhuān)項(xiàng)重點(diǎn)基金，但這仍是一個(gè)被懷疑被冷落的領(lǐng)域。”高小榕回憶，2017年，他和一些哲學(xué)專(zhuān)家在清華科技園對(duì)陣，討論腦機(jī)接口中的物質(zhì)和意識(shí)，中途有一半人退場(chǎng)。

就在這場(chǎng)對(duì)陣的前一年，遠(yuǎn)在大洋彼岸的美國(guó)太空探索技術(shù)公司（Space X）和特斯拉（Tesla）的創(chuàng)始人埃隆·馬斯克 （ElonMusk）沒(méi)有試圖說(shuō)服任何哲學(xué)家，他受科幻小說(shuō)家伊恩·班克斯 （Iain Banks） 啟發(fā)，成立“神經(jīng)連接” （Neuralink）公司，開(kāi)始研發(fā)植入式腦機(jī)接口。

為何進(jìn)軍腦機(jī)接口？2017年，馬斯克發(fā)表了一篇長(zhǎng)文解釋——如果人類(lèi)不想被人工智能拋在塵埃中，就要設(shè)法實(shí)現(xiàn)在人類(lèi)之間以及與計(jì)算機(jī)之間更快的溝通，比如能夠立即從云端訪問(wèn)和吸收知識(shí)，將圖像從一個(gè)人的視網(wǎng)膜直接輸入另一個(gè)人的視覺(jué)皮層，創(chuàng)造從紅外視力到高頻聽(tīng)力的全新感官能力……最終，人類(lèi)與人工智能融為一體。

先驅(qū)探索

人類(lèi)對(duì)腦機(jī)接口的探索已有百年。

高小榕說(shuō)，從1924年德國(guó)精神科醫(yī)生漢斯·伯杰發(fā)現(xiàn)人類(lèi)大腦腦電波到1973年，這段時(shí)間基本屬“科幻階段”；1973年之后，腦機(jī)接口經(jīng)過(guò)了15年科學(xué)論證、15年學(xué)術(shù)研究和20多年技術(shù)發(fā)展，2016開(kāi)始進(jìn)入技術(shù)爆發(fā)期。

1924年6月，漢斯·伯杰在一名17歲顱骨缺陷的病人頭皮上，記錄到電流計(jì)鏡面的微小振動(dòng)，而這個(gè)極微小的電流，正是人類(lèi)歷史上第一次記錄到人腦電活動(dòng)。

1969年，德裔美國(guó)神經(jīng)學(xué)家埃伯哈德·費(fèi)茲（Eberhard Fetz）設(shè)計(jì)了一個(gè)獎(jiǎng)勵(lì)游戲，將猴子大腦中的神經(jīng)元連接到儀表盤(pán)。當(dāng)神經(jīng)元被觸發(fā)，儀表盤(pán)指針轉(zhuǎn)動(dòng)，猴子得到果汁獎(jiǎng)勵(lì)，完成了人類(lèi)歷史上第一個(gè)腦機(jī)接口實(shí)驗(yàn)。

1973年，加州大學(xué)洛杉磯分校計(jì)算機(jī)科學(xué)家雅克·維達(dá)爾（Jacques J. Vidal）率先使用“腦機(jī)接口”來(lái)形容一個(gè)可以將腦電信號(hào)轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)控制信號(hào)的系統(tǒng)，并給出了沿用至今的標(biāo)準(zhǔn)定義。

1978年，美國(guó)視覺(jué)腦機(jī)接口領(lǐng)域的先驅(qū)威廉·多貝爾（William Dobelle）在一位男性盲人杰瑞（Jerry）的視覺(jué)皮層植入了68個(gè)電極構(gòu)成的陣列，眼鏡上裝置的一個(gè)小型照相機(jī)將信號(hào)發(fā)送到一臺(tái)計(jì)算機(jī)以解碼，成功制造了光幻視（又稱(chēng)眼內(nèi)閃光，是視網(wǎng)膜受到刺激時(shí)產(chǎn)生的感覺(jué)）。

2023年8月16日，北京，清華大學(xué)長(zhǎng)聘教授高小榕在2023世界機(jī)器人博覽會(huì)上介紹基于腦電的腦紋識(shí)別系統(tǒng)

群星閃耀百年，最令高小榕敬佩的，要數(shù)美國(guó)埃默里大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家菲利普·肯尼迪（Philip Kennedy）。

1998年，菲利普·肯尼迪成功地將腦機(jī)接口裝備植入中風(fēng)老兵約翰尼·雷（Johnny Ray）的腦內(nèi)。手術(shù)前，約翰尼·雷除了臉部和肩膀能輕微抽搐外，其他地方都癱瘓了，只能用呼吸機(jī)來(lái)維持生命。手術(shù)后，他可以通過(guò)抖動(dòng)肩膀觸發(fā)鼠標(biāo)點(diǎn)擊，從屏幕鍵盤(pán)上選擇字母，并慢慢拼出單詞。

這是人類(lèi)首次通過(guò)腦機(jī)接口實(shí)現(xiàn)交流，菲利普·肯尼迪因此被奉為“賽博格之父”。但他并不滿足，想要走得更遠(yuǎn)——2014年，這位“瘋狂”的科學(xué)家自掏腰包聘請(qǐng)一名神經(jīng)外科醫(yī)生，鋸開(kāi)自己頭蓋骨，植入一組神經(jīng)電極，以研究人員和實(shí)驗(yàn)對(duì)象的雙重身份在腦機(jī)接口之旅上恣意馳騁。

當(dāng)?shù)貢r(shí)間2014年6月12日，巴西圣保羅競(jìng)技場(chǎng)，2014巴西世界杯開(kāi)幕式，截癱青年為世界杯開(kāi)球

突破時(shí)刻

菲利普·肯尼迪“腦洞大開(kāi)”的2014年，是一個(gè)重要年份。

這一年的巴西世界杯上，一個(gè)叫平托的癱瘓青年經(jīng)過(guò)六個(gè)月訓(xùn)練，身披美國(guó)杜克大學(xué)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)生物學(xué)教授米格爾·尼科萊利斯研發(fā)的“機(jī)械戰(zhàn)甲”，用意念開(kāi)出第一球。這備受矚目的一刻，被稱(chēng)為腦機(jī)接口的“阿波羅登月”時(shí)刻。

“也是在這一年，浙江大學(xué)團(tuán)隊(duì)首次在癲癇患者顱內(nèi)植入半侵入式腦機(jī)接口，基于皮層腦電信號(hào)，患者通過(guò)意念控制機(jī)械手完成了‘石頭、剪刀、布 猜拳手指運(yùn)動(dòng)。”浙江大學(xué)南湖腦機(jī)交叉研究院常務(wù)副院長(zhǎng)王躍明接受《瞭望東方周刊》采訪時(shí)說(shuō)，腦機(jī)接口是生命科學(xué)和信息技術(shù)深度交叉的前沿技術(shù)，需要神經(jīng)科學(xué)、計(jì)算機(jī)、機(jī)械設(shè)計(jì)、柔性材料、微電子、生物醫(yī)學(xué)工程等多學(xué)科人才支撐，才能協(xié)同創(chuàng)新。

2016年開(kāi)始，腦機(jī)接口技術(shù)密集爆發(fā)。在天宮二號(hào)和神舟十一號(hào)載人飛行中，天津大學(xué)明東團(tuán)隊(duì)與中國(guó)航天員中心合作完成人類(lèi)首次太空腦-機(jī)交互實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)靜默交流。

同年12月，高小榕的浙江大學(xué)校友、美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)的賀斌團(tuán)隊(duì)在沒(méi)有大腦電極植入的情況下，利用頭皮腦電實(shí)現(xiàn)了控制復(fù)雜三維空間中的物體，包括操縱機(jī)器臂抓取、放置物體和控制飛行器飛行。

2018年，高小榕團(tuán)隊(duì)為漸凍癥患者王甲設(shè)計(jì)了一套中文輸入的視覺(jué)腦機(jī)接口系統(tǒng)。在中央電視臺(tái)的《挑戰(zhàn)不可能》節(jié)目中，王甲成功完成詩(shī)句朗誦的挑戰(zhàn)任務(wù)。

高小榕向本刊記者回憶，第一次在王甲家里給他裝上腦機(jī)接口時(shí)，他打出的第一句話是：“我是身體上的弱者，但是精神上的強(qiáng)者”。

2019年7月，馬斯克召開(kāi)發(fā)布會(huì)，宣布“神經(jīng)連接”公司在腦機(jī)接口技術(shù)上獲重大突破——他們研發(fā)了一套腦機(jī)接口系統(tǒng)，利用神經(jīng)手術(shù)機(jī)器人可以在腦部28平方毫米的面積上植入96根直徑只有4至6微米的“線”，總共包含3072個(gè)電極位點(diǎn)，可直接通過(guò)USB-C接口讀取大腦信號(hào)。與以前的侵入式電極相比，新技術(shù)不僅對(duì)大腦損傷更小，通道數(shù)更多，穿戴也更加美觀。

2020年，浙江大學(xué)腦機(jī)接口團(tuán)隊(duì)與浙大附屬第二醫(yī)院神經(jīng)外科合作，完成國(guó)內(nèi)第一例植入式腦機(jī)接口臨床研究。時(shí)年72歲的高位截癱患者利用大腦運(yùn)動(dòng)皮層信號(hào)，精準(zhǔn)控制外部機(jī)械臂與機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)了握手、喝可樂(lè)、打麻將等動(dòng)作。

2023年10月24日，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授洪波帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)研發(fā)的無(wú)線微創(chuàng)植入腦機(jī)接口NEO，在宣武醫(yī)院進(jìn)行了首例臨床植入試驗(yàn)。

與馬斯克的腦機(jī)接口不同，NEO系統(tǒng)采用無(wú)線微創(chuàng)設(shè)計(jì)，體內(nèi)機(jī)埋在顱骨內(nèi)，電極覆蓋在硬膜外，植入不損傷大腦細(xì)胞；采用近場(chǎng)無(wú)線供電和通信技術(shù)，體內(nèi)無(wú)需電池。接受該手術(shù)的患者楊先生因車(chē)禍引起頸椎處脊髓完全性損傷，已四肢癱瘓15年。手術(shù)后第10天，楊先生出院，經(jīng)過(guò)三個(gè)月的居家腦機(jī)接口康復(fù)訓(xùn)練后，他用“意念”驅(qū)動(dòng)戴著氣動(dòng)手套的手，自主拿起水杯喝水，還把小孫女抱進(jìn)了懷里。

首富入新局

據(jù)麥肯錫測(cè)算，全球腦機(jī)接口醫(yī)療應(yīng)用的潛在市場(chǎng)規(guī)模在2030至2040年有望達(dá)到400億-1450億美元，其中嚴(yán)肅醫(yī)療應(yīng)用潛在規(guī)模在150億-850億美元，消費(fèi)醫(yī)療應(yīng)用潛在規(guī)模在250億-600億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率會(huì)在10%以上。

“目前，腦機(jī)接口還沒(méi)有真正的市場(chǎng)，但已有估值。”高小榕說(shuō)，海外腦機(jī)接口公司估值最高的是馬斯克的神經(jīng)連接公司——50億美元，中國(guó)也應(yīng)該有一家純腦機(jī)接口的公司上市。

湖北首富、武漢高德紅外股份公司董事長(zhǎng)黃立應(yīng)有此心。3月8日，在十四屆全國(guó)人大二次會(huì)議第二場(chǎng)“代表通道”上，他宣布，已帶領(lǐng)武漢衷華腦機(jī)融合科技發(fā)展（以下簡(jiǎn)稱(chēng)衷華腦機(jī)）有限公司團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出65000通道雙向植入式腦機(jī)接口系統(tǒng)。

黃立說(shuō)，多年前，他參加一次會(huì)議時(shí)，看到前排坐著一位退伍老兵。老兵空著袖子，失去了雙手。當(dāng)時(shí)，他的心頭跳出一個(gè)想法：能否有一種科技，可幫助這些肢體殘缺的人正常生活？

在《2023胡潤(rùn)全球富豪榜》榜單上，黃立以250 億元財(cái)富排名第863位，衛(wèi)冕湖北首富。他和馬斯克一樣自帶“鈔能力”，不必像學(xué)術(shù)屆研發(fā)者那樣等待課題經(jīng)費(fèi)；他旗下的上市公司武漢高德紅外股份公司更是長(zhǎng)期深耕芯片領(lǐng)域，有著價(jià)值超40億元的芯片生產(chǎn)線。目前，衷華腦機(jī)已研制出數(shù)十種腦機(jī)接口“微針”，既可用于大腦，也可用于脊椎、眼球和四肢等，可實(shí)現(xiàn)腦機(jī)接口與其他部位的神經(jīng)接口雙向信號(hào)聯(lián)動(dòng)。

本刊記者調(diào)研之際，黃立正帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)緊鑼密鼓地跑進(jìn)臨床。

“腦機(jī)接口是個(gè)‘哪吒，雖然目前還在嬰幼兒期，但它自出生就是要改變世界的。”天津大學(xué)副校長(zhǎng)明東表示，目前我國(guó)已經(jīng)有多個(gè)省市明確提出支持腦機(jī)接口的研究和發(fā)展。他提醒，在腦機(jī)產(chǎn)業(yè)非常熱鬧的當(dāng)下，從業(yè)者尤其要保持冷靜、理性與客觀的態(tài)度，不能提前透支社會(huì)對(duì)腦機(jī)產(chǎn)業(yè)的信心，防止泡沫化、炒作化，沉下來(lái)做好基礎(chǔ)原創(chuàng)的科研突破才是關(guān)鍵。

首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院神經(jīng)外科副研究員王長(zhǎng)明亦有同感。他表示：“不同于科學(xué)家，臨床醫(yī)生必須‘熱心冷腦，幫科學(xué)家把好關(guān)，看技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景是否真正符合臨床需求，而不是炒噱頭、熱點(diǎn)或概念。”

2023年10月24日，首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院趙國(guó)光教授團(tuán)隊(duì)正進(jìn)行無(wú)線微創(chuàng)植入腦機(jī)接口臨床植入試驗(yàn)

腦機(jī)接口技術(shù)將面臨的倫理問(wèn)題還包括：如何保證人們?cè)谑褂媚X機(jī)接口時(shí)，不被控制、不被干預(yù)？誰(shuí)來(lái)決定誰(shuí)能成為超人，或誰(shuí)先成為超人？

時(shí)代已開(kāi)啟

迄今，全球至少已有42人植入了腦機(jī)接口設(shè)備，世界各地至少有45項(xiàng)腦機(jī)接口實(shí)驗(yàn)正在進(jìn)行中。

“清華大學(xué)實(shí)驗(yàn)室是世界上公布腦機(jī)接口數(shù)據(jù)最多的實(shí)驗(yàn)室。能做到這一點(diǎn)，很重要的原因是我們每年舉辦腦機(jī)接口比賽，數(shù)千人的參賽數(shù)據(jù)都被記錄下來(lái)了。”高小榕介紹，早在2010年，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)主辦、清華大學(xué)承辦了第一屆中國(guó)腦-機(jī)接口比賽；2017年開(kāi)始，該競(jìng)賽與世界機(jī)器人大賽——BCI腦控機(jī)人大賽結(jié)合，改為國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)信息科學(xué)部、中國(guó)電子學(xué)會(huì)、清華大學(xué)共同主辦，且每年舉辦。

“技術(shù)迭代得太快了。30年前做腦電，需要把針插進(jìn)去，避免頭動(dòng)；現(xiàn)在，我們已研究出柔性入耳電極，入耳加熱后會(huì)貼合到耳內(nèi)壁上，旁人都看不見(jiàn)。”高小榕拿起電腦前的柔性入耳耳機(jī)對(duì)本刊記者說(shuō)，“這樣的裝置不僅可以讓使用者意念打字，還可以讓監(jiān)管者知道你現(xiàn)在有沒(méi)有認(rèn)真聽(tīng)課（假設(shè)學(xué)習(xí)場(chǎng)景）。但這樣的功能可能侵犯隱私，是腦機(jī)接口要面對(duì)的重要倫理問(wèn)題。”

腦機(jī)接口技術(shù)將面臨的倫理問(wèn)題還包括：如何保證人們?cè)谑褂媚X機(jī)接口時(shí)，不被控制、不被干預(yù)？誰(shuí)來(lái)決定誰(shuí)能成為超人，或誰(shuí)先成為超人？隨著腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展，碳基和硅基的融合還將帶來(lái)何謂人類(lèi)、何謂生命、何謂真我的終極拷問(wèn)。

對(duì)此，尼科萊利斯早有所思，他在《腦機(jī)穿越》一書(shū)的最后，引用了盧比孔河的典故。公元前49年，尤利烏斯·愷撒統(tǒng)一高盧后，揮師南下，來(lái)到亞平寧半島盧比孔河的北岸。按照羅馬共和國(guó)當(dāng)時(shí)的法律，任何帝國(guó)指揮官都不可以跨越盧比孔河進(jìn)入羅馬，否則將視為背叛。然而，愷撒心意已決，高喊著“骰子已經(jīng)擲出”，渡過(guò)盧比孔河，邁上了締造羅馬帝國(guó)的征程。

腦機(jī)接口時(shí)代已經(jīng)開(kāi)啟。

腦機(jī)接口百年歷程重大事件