从“脑后插管”到“脑中芯片”，脑机接口是否将迎来明天

从“脑后插管”到“脑中芯片”，脑机接口是否将迎来明天

事实上，“脑机接口”作为前沿科技研究的热点技术，一直颇受业界关注。2017年，马斯克成立脑机接口公司Neuralink，两年后，马斯克和他的Neuralink团队发布了其首款产品，即“脑后插管”新技术，通过向大脑植入电极的方式来读取大脑信号，并宣布了他们进一步开发脑机接口的计划。

可以说，脑机接口几次在科技界掀起轩然大波，而这次的升级版脑机接口在带来震撼过后，讨论的声音也渐趋理性。升级版的脑机接口是“言过其实”还是“确实如此”？其又将在脑机接口的发展里占据怎样的地位？

从“脑后插管”到“脑中芯片”

具体来说，可以分成三步，首先，用“缝纫机”和激光在头骨上钻孔，当然，不是传统意义上的脑袋打洞，这种神经外科机器人“缝纫机”能够每分钟植入六根线，且微创、无血和安全。

其次，向大脑植入定制芯片，以便更好地读取和放大来自大脑的信号。定制芯片需要植入大脑的特定地方，其中，三个位于运动区域，一个位于感受区域，而唯一外置的设备则安装在耳后，内含一枚电池。

值得一提的是，作为植入性的医疗器材，无线技术已经有 10 多年的历史了。包括此前植入心脏起搏器，或者深度脑刺激的设备都会有无线传输，但是宽带没有那么大，传的数据并不是很多，且不能无线充电。而Neuralink 的无线既传电能，又传数据，这意味着，作为一个电子设备，Neuralink是完整的，这也是电子设计的一个进展。

马斯克此次所展示的芯片有 1024 个通道，而上一版本则有 3072 个通道。1024 个通道可以理解为 1024 个神经信号采集点。与 3072 个通道相比，虽然采集点少了，但在给定的脑区和范围内（2x1 厘米范围的运动皮层），采集到的有效数据未必受到影响。

此外，新的脑机接口搭配新版的手术机器人，相比去年的“缝纫机”看起来有了很大进步。这台机器会对大脑结构进行扫描，小心避开危险区域，所以植入过程也不会对大脑产生伤害。

“言过其实”还是“确实如此”？

想要了解脑机接口，首先要明确几个相关的概念。

中枢神经系统（Central Nervous System， CNS）：由大脑和脊髓组成，是人体运动的命令源也是脑机－接口主要分析目标。

分形维数（Fractal Dimension， FD）：来源于分形理论，可以用于分析数据的复杂性。是现代科学用于分析混沌动力学系统和非线性信号的工具之一。

脑机接口的发展和脑科学的进步密切相关。大脑属于中枢神经系统，其包含了大约870亿个神经元。大脑时时刻刻接受来自视神经、听觉神经等，以及周围神经系统（Peripheral Nervous System）传送过来的信号。大脑将这些信号进行解析，并产生感觉，进而对外在环境做出反应形成运动信号。运动信号再通过脊髓传达到周围神经系统，进而控制肌肉控制人的身体，做出复杂（高级）运动行为（比如弹钢琴，弹吉他）。

当一定数量的神经元像集成电路一样一起工作时，就可以产生能被宏观的电极所探测到的电磁信号。而电磁型号的变化，则反映出当前皮层区域的活跃程度。这些信号经过放大，编译变成了包含信息的信号。这样研究人员就可以进行数据分析，用算法推测出大脑想表达的东西。

尽管Neuralink 目前能解决与动作有关的信号解码，但与人的思维意识还有很大距离。从目前技术来看，神经科学知识依然是技术的桎梏所在。现代医学对一些疾病了解还不够深，所以即使现在已经做好了植入系统的硬件、软件和 FDA 的许可，但依旧不能解决最根本的问题，而只有在神经科学或者研究到位下才能真正做到。

脑机接口前路何在？

显然，脑机接口的发展不会是一蹴而就的。

初级的脑机接口是使用脑神经的信号控制体外装置，从而满足自己的特殊需求的系统。早先美国国防部资助的项目就提出了“脑控机械臂”的需求，期望以脑机结合的手段帮助战争中那些 “缺胳膊少腿”的伤兵。借助于脑机接口和机械臂，让他们能实现生活自理。

今年，来自查尔默斯理工大学等研究人员的报告称，有史以来最先进的仿生假肢之一又取得了新的突破与成功。该系统被整合到病人的神经中，让他们只需想一想就能控制假肢，就像使用自然肢体一样。

马斯克在发布会上也表示，未来人人都可以在脑部植入一个芯片，解决从记忆力丧失到听力丧失、失明、瘫痪、抑郁、失眠、极度疼痛、焦虑、成瘾、中风、脑部损害等一系列问题。

这就涉及到更高级的脑机接口，即可以在人的控制下，对自己的意识和记忆进行改造，并且可以和外界（互联网或个人服务器）进行双向的交流，而人脑也可以变成一个可有限访问的节点服务器进行信息传送。

更高级的脑机接口是对人类的增强。通过脑机接口，我们可以短时间内拥有大量的知识和技能，获得一般人类无法拥有的超能力。

当脑机接口下潜至深层时，则真正达到了马斯克所构想的人机结合。即人类不用语言，仅靠大脑中的脑电信号就可以彼此沟通，实现“无损”的大脑信息传输。这种脑脑交互，彼此传递的本质是神经元群的活动。不像语言的模糊和词不达意，它是一种彻底的、100％的、毫无信息扭曲的“心领神会”。

事实上，脑机接口作为一项新兴技术，已经站在了时代的风口，与此同时的是巨大的争议和质疑，是除了技术壁垒外，必然面对的传统伦理的拷问。而如何平衡一项新技术的发展与约束，则将成为很长时间内科学发展中的一道难题。

毫无意外，关于脑机接口的技术构想随着科学的发展都将成为现实，但无论何种脑机接口真正落地以前，我们仍要面对科技伦理的拷问，只有辅之以人性，科技才能有温度。 责编AJX

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