大腦能不能直接和網絡進行通信？
2020-10-14 鄭說豫見在科幻電影《阿凡達》中，納威族人都有條辮子。辮子是納威族人信息交流的器官，辮子的內芯是一種透明狀的發光纖維，這種發光纖維束大概是在潘多拉星球上生存的所有生物十分重要的構成器官，不同的生物個體可以通過纖維束聯接，信息和意念就可以進行相互傳遞。納威族人就是以這種方式來駕馭六足馬和飛行怪獸的，使它們成為了一種得心應手的交通工具。
阿凡達中的納威人與其坐騎
納威族人居住地最重要的地標物——靈魂樹，富集了巨量的發光纖維，因此成為這個部落的精神支柱。這種通信方式是真正的心意相通和心靈控制，那麼在這個星球上任何的語言文字豈不是多餘的，倆人見面二話不說，掏辮子好了吧。
這固然是科幻電影裡面的情節，與現代人的生活還比較遙遠。那麼有沒有可能實現大腦與網絡的通信呢，直接讀取大腦的神經元電信號，或者將外界信號回傳大腦，實現互相通信呢？科學家在這個領域經過不懈的努力，已經取得了一些進展，就是腦機接口技術(brain-computer interface，BCI)。這個腦機接口，實現了人或動物腦（或者腦細胞的培養物）與外部設備間建立的直接連接通路。
腦機接口基本的實現步驟可以分為四步：採集信號>>信息解碼處理>>再編碼>>反饋。
腦機接口示意圖（來源：www.engineering.com）
目前已經有許多科學家和公司組織在研究腦機技術，第一個研究方向是「從腦到機」，捕獲大腦的輸出——記錄神經元所說的話，第二個是「從機到腦」，將信息輸入大腦或以其他方式改變大腦的自然流—這是刺激神經元，目前從腦到機的成果和應用較多。
一、大腦打字技術
大腦打字技術還不算真正的腦機技術，依賴於測量頭部或眼睛的殘餘非語言運動，或者依賴於控制光標以逐個選擇字母並拼出單詞，已經可以幫助癱瘓的人通過設備每分鐘輸出多達 8 個單詞。
這項技術的最著名的應用莫過於科學家霍金使用的專用設備了，霍金患上肌肉萎縮性側索硬化症（盧伽雷氏症），全身癱瘓，不能言語，手部只有三根手指可以活動，霍金「輪椅」上有專門的電腦交互系統，有了這個系統，霍金只需動臉部的動作就能控制光標移動，完成一些操作。
這些技術已經給有嚴重溝通障礙的患者帶來了巨大的生活改善，但與自然語音每分鐘 150 個單詞的平均速度比起來，現有技術的輸出速度還是太慢了，距離通過腦機接口實現自然語音的流暢交流還有很大差距。
科學家史蒂芬·霍金
二、神經修復
神經修復是神經科學中和神經的修復相關的領域，即使用人工裝置（假體）替換掉原有功能已削弱的部分神經或感覺器官。神經假體最廣泛的應用是人工耳蝸，截止目前全世界上已有數十萬人植入。也有一些神經假體是用於恢復視力的，如人工視網膜，迄今在這方面的工作僅僅局限於將人工裝置直接植入腦部。但這並不嚴格意義上的腦機接口，只是利用人工裝置替代了部分人腦的外周神經系統，但這種技術仍然實現了大腦與人工裝置的信號通信。
人工耳蝸示意圖
三、腦電圖
腦電圖是通過將多個電極連接到病人頭皮上來測量由大腦神經元內離子電流引起的電壓波動，並記錄大腦一定時期內的自發電活動。腦電圖主要用於醫學領域中觀察和分析病人的腦電波活動，主要應用包括測謊儀、精神疾病分析等。由於顱骨對信號的衰減作用和對神經元發出的電磁波的分散和模糊效應，記錄到信號的解析度並不高，但仍有一定的指導意義。
採集腦電圖
四、輔助運動
理論上說，腦機接口可以通過直接從大腦「讀取」人的意圖，並使用該信息來控制外部設備或移動癱瘓的肢體，來幫助癱瘓的人完成說話或運動。2012年巴西世界盃——機器戰甲，身著機器戰甲的截肢殘疾者，憑藉腦機接口和機械外骨骼開出了一球。
2012年巴西世界盃的機器戰甲
2017年2月，史丹福大學電氣工程教授KrishnaShenoy和神經外科教授JaimieHenderson發表論文宣布他們成功讓三名受試癱瘓者通過簡單的想像精準地控制電腦屏幕的光標，這三名癱瘓患者成功通過想像在電腦屏幕上輸入了他們想說的話，其中一名患者可以在1分鐘之內平均輸入39個字母
隨著科技的進步和研究的深入，腦機接口的應用將越來越廣泛，應用的領域也會越來越多。也許有一天，類似納威人的辮子成為了人類的標配，大腦與網絡之間的通信變成現實。
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