被馬斯克吹上風口的腦機接口:「人機共存」是在玩火?

如果時間能夠倒流回3年前，我們去街頭進行隨機採訪問大家是否知道什麼是腦機接口，絕大多數人的答案會是：這是什麼黑科技？但如果是在今天，相信聽說的人不在少數。

這一巨大的轉變很大程度上歸功於媒體，還有最近被熱議的馬斯克和他的「三隻小豬」的故事。

就在上周（8月29日），馬斯克召開了Neuralink發布會，通過現場直播向世人展示了這樣一套腦機接口新設備。

不過進行的不是人體試驗，而是將晶片植入了豬的體內，並表示小豬們「健康」又「快樂」。

他表示，該技術在治療抑鬱症、失眠、疼痛、癲癇、失明、失憶、中風等多種神經系統疾病方面有巨大潛能。

這場全球矚目的直播，再次點燃了人們對腦機接口技術的認識和期待。

所以我們今天就來擺一擺「腦機接口」這個「龍門陣」。

1、到底什麼是腦機接口？

大家可以思考這樣一個問題：如果有一天你有機會去獲得任何知識和能力，甚至是對抗死亡來保存你的思想和意識。

但是實現這個的前提是：你需要在沒有任何問題的大腦上開顱並且植入電極。這就是我們下面要說的腦機接口。

腦機接口，字面意義其實很簡單，它是連接「大腦」和「機器「之間的一套媒介系統。

那大腦指的是什麼呢？腦（Brain）指的是有機生命形式的腦或神經系統」，而並非僅僅是抽象的心智，例如你吃火鍋時的腦花吃的就是這個「腦」。

腦機接口首先要做的第一件事，就是從這個「大腦」中提取出我們是如何高效地對外界事物進行表達的。

第二個關鍵詞：「機」，它指的是任何可以進行信息處理或者計算的設備」，其形式可以從簡單電路到矽晶片，再到計算機，甚至是一個簡單的外接設備。例如我們所看到的霍金的輪椅，給人喝水的機械臂都是屬於「機」的一部分。

腦機接口最後的一部分就是「接口」，它指的是用於信息交換的中介物，用於連接腦和機的部分，起到的是信息交換的作用。大腦對於外界事物有著我們難以理解的表達形式，所以我們也需要將大腦的表達形式翻譯成機器能聽懂的語言，然後執行，完成動作。

腦機接口就是聯結有機體思想與無機體執行之間的媒介或者系統，它的功能是把一個大腦對於表達外界事物的信息用機器能聽懂的語言進行理解並且執行。

那有了這樣一個神奇的系統，我們能用它做什麼呢？世界會因為這個變成什麼樣子呢？

2、腦機接口能用來幹什麼？

人們在通常提到或者理解腦機接口時，通常說到的就是腦控，也就是用我們大家用大腦來控制機器。

雖然霍金的這個輪椅不是腦機接口，但是它是一個很好的類比：霍金只能依靠他的輪椅與外界交流，輪椅集成了很多高科技的技術，能夠將霍金想要表達的東西都能順暢地呈現出來。

腦機接口既然是一套媒介系統，那麼意味著這套系統是雙向的，也就是信息不僅你能夠從大腦流向機器，也能夠從機器流向大腦，讓大腦產生視覺、聽覺、味覺等等各種感知覺。

比如我們經常說的人工耳蝸，人工義眼，馬斯克所說的用腦機接口來治療疾病等等就屬於這個範疇。

所以，實際上腦機接口是分成兩大類的：一類是大腦控制機器，而另一類則是機器讓大腦產生感覺。

腦機接口起源於1969年埃伯哈德·費茲教授的一個著名實驗，實驗將猴子大腦中的一個神經元連接到了放在猴子眼前的儀錶盤。如果神經元能夠產生一個電流的時候，這個電流經過放大電路的放大，就會導致儀錶盤的指針會轉動。

如果猴子可以通過某種方式不停地刺激這個神經元產生反應，那麼它就能讓儀錶盤的指針不停地發生轉動，同時它就能不停地得到香蕉味的丸子作為獎勵。

漸漸地，猴子越來越擅長去玩遊戲，學會了如何用意念來控制腦機接口系統吐出香蕉丸。

如今馬斯克是如何實現這套腦機接口系統的呢？是否真如大眾媒體所說的那樣取得了巨大的進展呢？

3、馬斯克的腦機接口技術

馬斯克的智能手術機器人可以在一小時內自動完成電極植入手術：

開顱，取下很小的一塊與設備大小形狀吻合的頭骨，植入電極和電線，最後安裝腦機接口設備填補頭骨的空缺，而且這個手術機器人能夠繞開血管，不會有特別明顯的損傷。

點擊播放 GIF 0.1M

電極在進入腦子以後，就能把腦內的信號通過替代顱骨的腦機接口設備傳遞出來呈現給大家，我們就能去感知和改變大腦的活動。

馬斯克通過呈現出來的大腦信號預測了小豬關節活動和身體運動。

發布會現場的三隻小豬，展示了晶片如何從腦部接收神經元信號：

Joyce 沒有接受過植入手術；

Dorothy 曾植入過腦機接口設備，現在已經移除，傷口已經完全癒合；

Gertrude兩個月前被植入腦機接口設備。

小豬在手術之後的健康，並且可以在一段時間之後安全取出，驗證了設備的安全性。

馬斯克的腦機接口系統的優勢則是在工程應用領域的推進。

此前的研究，頭頂戴著一盒方形的盒子，然後這個盒子連著線，走來走去會受到線的影響和長度的制約，非常不方便。

而馬斯克則簡化了這個設備，將有線設備變成了無線傳輸而且只有硬幣大小，這樣也允許了多個設備的同時植入。

在發布會上，馬斯克將腦機接口與疾病的治療關聯到一起，世界上有相當大比例的一部分人會遭遇各種不同類型的與神經相關的疾病，如：頭號敵人「阿茲海默」，癲癇，抑鬱症以及精神分裂症等疾病。

在目前醫學領域內，通過在顱內植入電極來治療這些疾病已經取得一定的進展。未來的藍圖總是美好，但發展終究是否如預期所盼？

4、腦機接口離實現還有多遠？

腦機接口是一個看起來簡單，但是實踐起來卻十分困難，需要多學科協同發展。

我們如何去正確的理解我們的大腦，人類對於大腦的探索還只是停留在嬰兒期，如何在有限的理解下去研發一個高精度的腦機接口系統這是非常具備挑戰性，大腦的信息應該如何正確的解碼還原信息，然後進行操作，非常需要神經科學家們的努力與付出。

例如，美國的腦計劃、歐盟的腦計劃、以及即將呼之欲出的中國腦計劃都是在這方面的投入、努力與付出。

這也是目前馬斯克的腦機接口系統目前的一個主要短板，同時馬斯克對腦機制和原理缺乏足夠的關注和難度想像，所以這也是為什麼在科研圈內大多數人認為今年發布會缺乏在科學方面的重要進展，而更多的是工程方面的革新。

這一研究目前在國內也有所發展。今年1月，浙江大學宣布完成了國內第一例電極植入的腦機接口臨床研究，這一重要的科研成果實現了利用大腦信號精確控制外部機械臂的三維運動。

雖然此項研究在工程等領域還與國外存在許多差距，但也意味著我國的技術水平已經開始躋身世界先進水平。

患者通過「意念」控制機械手臂吃油條。圖源：浙江大學官方微信公號

有了腦機接口，我們可以實現意念打字，大腦控制假肢，幫助盲人恢復視力，聾啞人恢復聽力。

無需耳機，直接將音樂輸入大腦是《黑鏡》中一項頗為科幻的場景，但不久的將來，我們或許真的可以實現。

不用藥物，通過腦機接口來調節大腦中的化學物質水平，從而控制情緒障礙。

腦機接口除了在醫療健康領域具備上述顯著的優勢，是否也有在其他領域的重要作用呢？

第一，教育領域。

在去年曾經報導出浙江一個小學利用腦機接口頭環監控小學生注意力的新聞，暫且不論此事件對於倫理的挑戰和違背，但是我們依稀可以窺見腦機接口能夠幫助學生訓練和提高學習效率面所存在的潛力；

第二，在科技領域與人工智慧的結合。

人工智慧的發展催生了替代人力的智慧機器人，那麼腦機接口與人工智慧機器人的結合，則能將從人腦提取的信息傳輸到智能設備，從而實現更高程度的機器人智能性的提高，減少任務完成所需的時間。

通過腦波來控制家裡燈光的開關，特斯拉汽車的啟動與緊急轉彎，剎車智能操作或許是未來的常態。

第三，軍事科技領域。

當腦機接口的精度能夠達到可信賴級別時，可以更好地幫助軍人操控無人機，就像《黑客帝國》中我們可以通過腦機接口開直升飛機，遙控F-35戰鬥機，從事危險作戰任務，減少人員傷亡。

此外，我們還可以通過與外骨骼裝甲的結合來提升士兵的單兵作戰能力。

第四，你所看不見的未來。

除了人機互動的增強，那腦機接口是否可以提升人人之間交互的有效性呢？或許，在這一點上，我們也是可以想像的，跨越時間與空間的限制，腦機接口可以在將人腦與人腦互聯，但就目前的發展現狀與倫理而言，這似乎也只能停留於想像。

即使馬斯克表示這一產品獲得了FDA給予的突破性設備認證，並將進一步投入到人體臨床試驗之中，但是這一技術永遠需要真正面對的問題則是倫理難題，技術層面的問題則僅僅只是技術而已，但是倫理問題則帶來的應該是人們對這件事情的探索和認知上的思考。

如何保證認知自由權、思想隱私權不被侵犯？如何避免腦機接口設備成為犯罪分子操縱人的工具？

我們發明一項技術的意圖是好的，探索物質世界、增長人類知識，試圖造福人類，但是技術自我生長，它的表現可能會超出普通人類的認知。有些實驗甚至可能打開「潘多拉的盒子」。

但是，我們太關注科技進步本身，卻時常沒有好好討論它可以怎樣與我們共生。

在顛覆性科技的躍遷進程中，我們應該建立怎樣的是非觀：科技向善。

作者丨鄧虎，中科院認知神經科學博士，清華大學助理研究員