什麼是腦機接口技術？

2020-10-01 新華社客戶端

在科幻電影中，經常有這樣的場景：殘疾人可以用機械臂自如地彈唱，人類依靠意念指揮著龐大的機械……其實，這些神奇的場景都是以一種技術為基礎的——腦機接口技術（Brain Computer Interface，簡稱BCI）。

腦機接口，是指在人或動物大腦與外部設備之間創建的直接連接，從而實現腦與設備的信息交換。當人類思考時，大腦皮層中的神經元會產生微小的電流。人類進行不同的思考活動時，激活的神經元也不同。而腦機接口技術便可以靠直接提取大腦中的這些神經信號來控制外部設備，它會在人與機器之間架起橋梁，並最終促進人與人之間的溝通，創造巨大價值。

其實在很早之前，科學家就已經有了製造早期腦機接口技術的想法，但由於技術的限制，一直沒有什麼實質性的進展。在此後的時間裡，人們針對該技術的算法和應用不斷創新。如果將腦機接口技術的發展劃分為三個階段：第一階段是科學幻想階段，第二階段是科學論證階段，第三階段也就是當下所處的階段，主要聚焦用什麼技術路徑來實現腦機接口技術，將出現各種各樣的技術方法，進入「技術爆發期」。

當下，腦機接口技術可分為侵入式和非侵入式兩大類：

侵入式腦機接口是指在大腦中植入電極或晶片。人的大腦中有上千億個神經元，通過植入電極，可以精準地監測到單個神經元的放電活動。但這種方式會對大腦造成一定的損傷，電極的植入不但會損傷大腦神經元，也會有感染的風險。在大腦中植入電極後，周圍的膠質細胞會逐漸將電極包裹起來，電極監測到的神經元活動會越來越少。幾年甚至幾個月後，電極就完全監測不到神經元活動，如果需要再次使用，就得重新植入電極，再次經歷風險。

非侵入式的腦機接口是指頭戴式的腦電帽，它主要是使用腦電帽上的電極從頭皮上採集腦電信號。這種方式可以在頭皮上監測到群體神經元的放電活動，主要缺點是不夠精準。此外，頭戴式的腦電帽雖然不會損傷大腦，但每次使用時都需要先洗乾淨頭髮，再往腦電帽的電極中注入導電膠，操作起來十分麻煩。

除了存在「侵入性」植入物的安全和健康風險外，腦機接口技術還存在很多倫理和技術問題：如果可以在大腦中安裝晶片，有多少人會同意安裝呢？人們是否能接受「開頭顱、插晶片」，並試圖「篡改」自己的神經衝動呢？

雖然存在很多困難和風險，科學家還是在積極探索腦機接口技術的實現與應用。醫療領域將是腦機接口技術的主要用武之地，例如利用腦機接口技術，使殘障患者通過控制機械臂進行活動。

除醫療領域外，腦機接口技術目前還被廣泛應用於航空航天、教育、娛樂等多個領域。例如在航空航天領域，腦機接口技術可以幫助航天員用大腦更好地操控機械設備，在特殊的環境下執行任務等。未來，腦機接口技術將應用到更多領域，發展前景值得期待！

本文由中國科學院自動化研究所研究員樊令仲進行科學性把關。

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  • 你知道什麼是「腦機接口技術」嗎？
    而腦機接口技術便可以靠直接提取大腦中的這些神經信號來控制外部設備，它會在人與機器之間架起橋梁，並最終促進人與人之間的溝通，創造巨大價值。，但由於技術的限制，一直沒有什麼實質性的進展。在此後的時間裡，人們針對該技術的算法和應用不斷創新。如果將腦機接口技術的發展劃分為三個階段：第一階段是科學幻想階段，第二階段是科學論證階段，第三階段也就是當下所處的階段，主要聚焦用什麼技術路徑來實現腦機接口技術，將出現各種各樣的技術方法，進入「技術爆發期」。當下，腦機接口技術可分為侵入式和非侵入式兩大類：侵入式腦機接口是指在大腦中植入電極或晶片。
  • 什麼是「腦機接口」？馬斯克的「腦機接口」能幹啥？
    什麼是Neuralink？它有什麼作用？他表示：「腦機接口可以解決失明，可以解決癱瘓，可以解決聽力，控制智能設備，僅通過與皮層接口就可以解決很多問題。」不過這個「腦機接口」並沒有那麼神奇，這個技術早就出現了，腦機接口的研究根據作用方式不同，可以分為非侵入式和侵入式兩種。
  • 會吹牛的馬斯克，危險的腦機接口技術
    甚至毫不誇張的說，所有的什麼核武器、所有的法律、所有的一切秩序，假定有一天真被破壞，一切的源頭就來自馬斯克的這頭豬。馬斯克正在宣傳腦機接口技術進展。他再次站在大眾G點的風口上，讓粉絲又high了一次。但是總有人會去推動這項技術。尤其是那些想控制你的人，比如那些大數據和監控的愛好者。那些想讓你掏錢的商人，那些想讓你服從的管理者，比你更熱愛腦機接口。他們不會跟你說加了腦機接口是為了把你變成「缸中大腦」。他們會這樣宣傳：腦機接口給人類帶來巨大福音，它可以讓你「心想事成」，也可以幫你思考決策。
  • 腦機接口技術：正從科幻逐步走向現實
    這些確實是非常的科幻，現在隨著腦機接口技術的發展，科幻有可能變為現實嗎？相比之下，侵入式的腦機接口門檻較高，但是信號的清晰度也更高。Space X及特斯拉創始人埃隆·馬斯克旗下的腦機接口公司Neuralink選擇的就是侵入式腦機接口技術。其最新的技術是利用一臺神經手術機器人向人腦中植入數十根直徑只有4-6微米的「線」以及專有技術晶片，然後可以直接通過無線的形式讀取大腦信號。
  • 「腦機接口」技術:讓「腦控」成為現實
    這得益於「腦機接口」技術的創新發展，自上世紀70年代「腦機接口」技術誕生以來，經過近半個世紀的發展，如今已能實時捕捉大腦複雜神經信號，並用來直接控制外部設備，使得人和機械可以作為一個生命不同組成部分而共存。人腦思維控制外部物體不再是幻想，電影中的科幻情景已開始大步走進人們的生活。
  • 馬斯克的腦機接口迎來新進展，令人不安的技術和未來
    如果說當今什麼技術最接近科幻，那麼一定是腦機接口。日前，SpaceX和特斯拉創始人馬斯克在推特發布消息稱，將會在8月28日發布腦機接口初創公司Neuralink的項目進展情況。腦機接口技術（Brain computer interface，BCI）被稱作是人腦與外界溝通交流的「信息高速公路」，是公認的新一代人機互動和人機混合智能的關鍵核心技術。該技術按照信息採集的方式，可以分為侵入式、半侵入式和非侵入式，其中侵入式獲取的信號質量最高，而非侵入式的信號解析度則較差。
  • 當腦機接口技術走向臨床，你想好用來做什麼呢？
    從頭到尾把Elon Musk那個腦機接口的演講視頻看完了。想起1999年的高考作文題目《假如記憶可以移植》，不過20年的時間，已經出現從科幻變為現實的可能性。什麼時候出現能突破倫理的奇點級應用腦機接口技術未來會推動對人腦工作原理的理解，並可能對社會的運行模式產生顛覆性影響。
  • 《經濟學人》:腦機接口技術是下一個風口
    圖為《經濟學人》雜誌封面導讀：《經濟學人》最新封面文章稱，通過利用意念控制機器，腦機接口技術可改變思想對於人類的意義不過，科切瓦爾所用BrainGate之類的腦機接口已證明意念控制是可行的。研究人員能夠僅通過神經活動便知道人所聽到的話語及看到的圖像。信息還能進行編碼用來刺激大腦。已有30多萬人在使用人工耳蝸，通過把聲波轉換成電信號傳入大腦，人工耳蝸幫助他們聽到聲音。研究人員也曾向猴子大腦注入數據，通過電脈衝指示它們完成動作。腦機接口技術研究步伐正在加快，其目標也越來越宏達大。
  • 學什麼知識！我們未來靠腦機接口就夠了？
    >目前腦機接口研究到一個什麼地步呢？ 假設腦機接口可以實現，那麼霍金先生完全可以藉助腦機接口和機器學習技術實現人機合一，從而繼續為科學事業獻身了！ 二、跨越階層？留給年輕人的時間不多了 馬斯克的意思是，腦機接口會為人類儲存記憶，甚至可以下載到新的人類主體或者機器人主體上。
  • 腦機接口難題不少
    2020-10-23 04:49:23 來源：人民日報敬宜在電影《黑客帝國》中，主人公通過腦機接口與矩陣系統連接，在虛擬世界來去自如；《阿凡達》中，人的意念可以操縱另一個星球上的化身；《阿麗塔：戰鬥天使》則描繪了一個人機共生的世界……這些科幻電影都涉及一項日益受關注的技術
  • 腦機接口技術已經來到你身邊!
    人類心靈能夠與人工智慧、機器人和其它心靈通過腦機接口技術(BCI)直接相連，從而超越人類壽命的限制嗎?在過去的50多年裡，全世界的大學實驗室和科技公司的研究人員已經在這一領域獲得驚人的進步。最近伊隆·馬斯克和布萊恩·詹森等成功企業家已經公布了新的目標，試圖通過腦機接口技術增強人類能力。那麼，將大腦與科技相連的成功距離我們還有多遠?當我們的大腦與機器相連時會帶來怎樣的影響?
  • 馬斯克說的腦機接口怎麼回事?
    馬斯克說一年內就能給人接上腦機接口？Neuralink是個什麼公司？目前全世界正在開發的腦機接口技術能夠完成什麼？Neuralink的腦機接口系統，是利用一臺神經手術機器人向人腦中植入被稱為「線」的專有技術晶片和信息條，然後可直接通過USB-C接口讀取大腦信號，甚至可以通過蘋果手機的應用程式進行控制。Neuralink公司已開始在老鼠身上進行測試，並與加州大學戴維斯分校合作用猴子試驗。 這種腦機接口系統由一個類似縫紉機的機器人和一些粗細只有4至6微米、比人類頭髮絲還細的線路組成。
  • 馬斯克腦機接口試驗成功刷屏！對人類意味著什麼：
    前幾天，不管是朋友圈還是新聞，都出現了一個消息：馬斯克活豬腦機接口試驗成功，且報導中還說這個技術已經在7月份獲得了FDA突破性設備指定。 左邊是該實驗用的手術機器人馬斯克28日在線上直播展示大腦被植入腦機接口設備的小豬
  • 腦機接口技術讓科幻成為現實
    雖然目前的腦機接口技術與科幻作品中的描述無法比擬，但通過意念簡單操縱機器，正一點一點走進現實。標題：基於腦電波的腦機接口高階相關係數分析摘要：基於腦電波(EEG)的腦機接口(BCI)是一種能使人類大腦和外部設備有效溝通的方式。為了有效恢復腦電波信號中大腦皮層的動態並提高分類性能，大量的研究都集中在構造具體對象的空間和光譜過濾器，在分類精度方面許多提升了許多。
  • 精準刪除特定記憶,修復大腦任何問題,腦機接口技術何方神聖?
    你聽說過腦機接口嗎？近日，矽谷鋼鐵俠馬斯克在參加播客節目《喬·羅根秀》時稱，他旗下的腦機接口公司Neuralink或在一年內完成人類大腦植入，原則上可以修復任何大腦問題，包括提升視力、恢復肢體功能、治療老年痴呆症等。「我們還沒有對人進行測試，但我認為這不會太久。
  • 腦機接口植入帶來的無限遐想
    時隔一年，馬斯克的腦機接口又有了不小的進展。今天，在Neuralink 總部的發布會活動上，馬斯克將指甲大小的腦機接口晶片植入小豬格特魯德的腦部，從而讀取小豬的腦部活動。腦機接口可以協同AI 算法讀取出大腦活動信息，然後研究人員可以根據這些活動數據，通過大量的行為對比，分析出什麼行為對應什麼樣的腦電波數據，當數據積累到一定程度，通過這個晶片獲取數據
  • 「腦機接口」技術或讓「讀心術」成為現實
    「腦機接口」技術要發展成熟，遇到的核心技術難點包括大腦神經生物信號採集及處理、人機高效協同等。如何高效採集到腦電信號並成功「解碼」，能否將人腦的思維活動轉換為指令信號，都考驗著涉及機械動力、機器學習、神經科學、認知科學、信息工程等相關技術領域的研究水平。 　　還記得在2014年巴西世界盃開幕式上，一名癱瘓少年通過大腦控制外骨骼開出的那一球嗎？
  • 陳根：腦機接口是與非，再談馬斯克腦機對接
    事實上，「腦機接口」作為前沿科技研究的熱點技術，一直頗受業界關注。2017年，馬斯克成立腦機接口公司Neuralink，兩年後，馬斯克和他的Neuralink團隊發布了其首款產品，即「腦後插管」新技術，通過向大腦植入電極的方式來讀取大腦信號，並宣布了他們進一步開發腦機接口的計劃。
  • 腦機接口技術可以徹底戒掉毒癮和治癒抑鬱症?
    馬斯克的腦機接口公司Neuralink周五披露了新進展，通過「三隻小豬」的演示，科學家們展示了兩個月前，他們將一種硬幣大小的計算機晶片植入了豬的大腦中。這意味著人們朝著向人腦中植入晶片治癒人類疾病又邁進一步。腦機接口技術一直是科學努力突破的前沿技術，原理是建立人或動物大腦和外部機器設備之間的直接通路。
  • 當腦機接口裝上軍事按鈕
    吳敏文　　「腦機接口」（BCI）正從科幻走進現實，作為科技的「練兵場」，軍事領域對「腦機接口」的探討和實踐從未停止。　　「BCI技術大多仍處於研發的早期階段，美國國防部高級研究項目局（DARPA）、陸軍研究實驗所、空軍研究實驗所等機構正在積極研究和資助BCI技術。