來源：鈦媒體
鈦媒體4月9日消息，美國杜克大學、西北大學和紐約大學的科研團隊，利用不到一微米厚的二氧化矽電極層，組成1008個電極傳感器的「神經矩陣」(Neural Matrix)，形成柔性神經接口，植入到大腦皮層上，實現機器與人體大腦長期、直接的交互。據悉，這一科研成果於今晨登上世界醫學期刊，科學雜誌子刊《科學轉化醫學》(Science Translational Medicine）上。
本論文第一作者，杜克大學生物醫學工程學的蔣佳翰（Ken Chiang）博士告訴鈦媒體，這一研究成果表明，將電子設備植入體內已成為現實。相比於之前其他的腦機接口（brain-computer interface，BCI）實驗，該研究的突破在於，使用了一種新的材料以及感應方式，讓設備可在動物體內存在幾年以上。
該論文通訊作者，西北大學材料科學與工程學院主任約翰·羅傑斯（John A Rogers）通過郵件方式對鈦媒體表示，這一研究的意義在於建立了大腦可擴展的途徑，並實現了電子與大腦的微創集成。設備可運行數十年，接近人類的生命。
大腦是一個很複雜的器官，如果通過CT影像拍攝，只能看到腦內的一處，或是模糊不清地觀察到腦內靜態情況，人類對於腦部的了解都是片面的。
而腦機接口的重要性在於，其可在人或動物腦（或者腦細胞的培養物）與外部設備間建立起直接通路。一方面，腦機設備可以將大腦信號轉化為機器可識別的信號，實現對機器的有效控制；另一方面也可以接收來自機器的反饋，從外部實現對大腦的幹預。
時間回溯到去年7月，特斯拉CEO埃隆.馬斯克（Elon Musk）宣布旗下神經科學初創企業Neuralink研發「腦機神經織網」設備N1，將3000多個電極附著在柔韌絲狀物上，或將實現大腦意念控制電腦，在此之後，腦機接口的研究推向了公眾視野，並成為當下熱點。
蔣佳翰告訴鈦媒體，相比於之前Neuralink等機構的研究，本論文研究重點並不在於腦機接口是否可以與人腦進行聯繫，而是新的材料是否可以長時間地在大腦內部運作。這一點非常重要，新材料的啟用將使得腦機接口可向人們完全使用的方向靠近。
當下的腦機植入設備都被密封在雷射焊接的鈦外殼內，產生類似沉積薄的聚合物，密密麻麻盤布在大腦皮層上，幾乎沒有空間性可言。但我們都知道，人腦的空間和靈活性至關重要，所以科研人員希望尋找具有與鈦外殼相似的隔離材料，但新材料要更輕薄、更柔軟，還能夠自行分解，讓腦機設備可以完整、長期保留下來。
經過研究與分析後，最終科研人員發現，二氧化矽是非常適合的電極材料，其小巧輕便，不僅可與大腦之間完美融合，而且二氧化矽具有生物相容性，因此材料可降解，速率也僅為0.46納米。也就是說，二氧化矽溶解到大腦內部的微量物質都不會產生副作用問題。
科研人員利用這一電極，開發出一種新型的多重電極陣列，被稱為「神經矩陣」，不會穿透腦組織，而是輕輕地停留在其大腦皮層上。神經矩陣中包含1008個電極傳感器和高清晰的影像設備，電極用來連接大腦皮層進行反饋和檢測，影像設備可讓研究人員詳細查看大腦活動情況。
一切準備就緒之後，科研人員開啟了實驗流程。他們在動物大腦區域的數千個位置進行採樣，將「晶片」（電晶體）直接放置在每個採樣位置，使用多路復用技術來擴展、增加感應密度和覆蓋範圍，實現了多達1000個通道的腦機接入。
目前，科研人員已完成數個老鼠和非人類靈長類動物（猴子）的實驗，腦機設備持續反饋了一至兩年以上，沒有任何副作用，實驗結果也非常不錯。
約翰·羅傑斯預測，研製出的新型腦機接口設備可在大腦表面存留6年以上，不會產生負面情況，甚至，這一設備可達到數十年，在人類生命的盡頭，腦機接口設備也能夠持續運作下去。
約翰·羅傑斯對鈦媒體表示，目前他們正在擴大「全腦」覆蓋的範圍，並將數量增加100倍以上，形成視覺假體，從而落地成產品。該研究距離商業落地還有幾年的距離。
蔣佳翰說，團隊希望將該技術分享給全球其他神經科學研究者，能夠讓人類更快地使用上腦機接口設備。
儘管該研究成果還未落地，但不可否認的是，若BCI商業化得以實現，無論是在醫療或是人工智慧等高科領域，都將引發巨變。
隨著全球老齡化的加快，人類易患有神經退行性疾病，加上虛擬VR遊戲的普及率逐漸提高，在治療癱瘓患者，神經系統疾病，睡眠障礙以及研究神經科學等使用場景下，BCI設備的作用也愈加凸顯。
2019年，醫療終端佔BCI市場最大份額，達到37.8%，其中又以北美地區份額最大，約佔42.3%。有專家預計，未來BCI需求將大幅提升。
BCI市場規模
據聯合市場研究公司（Allied Market Research）的數據顯示，2020年BCI市場規模或將達到14.6億美元；《報告與數據》（Report and Data）雜誌則預測，到2026年，全球BCI市場規模有望達到26.7億美元，複合年增長率為11.1%。
如果從腦機接口可影響到的應用領域來看，不論是醫療、教育還是消費，都將帶來遠超於十幾億美金的巨額市場空間，未來，BCI可在物聯網、電子遊戲等多方面的應用落地，這一市場前景非常廣闊。
但與此同時，該技術的爭議不斷。去年10月，浙江金華的一所學校，讓學生使用腦機接口頭環，類似孫悟空「金箍」模樣，引起廣泛爭議。也有人認為，BCI技術對人體存在傷害，也有人認為，這種技術可以顛覆大家對於人腦的理解。
從總體來看，由於技術和市場目前都還處在非常早期的階段，產業規模尚不清晰，也沒有相關法律可以遵循，市場存在一定的空白區域。
復旦大學附屬華山醫院副院長毛穎同樣表示，未來在與人工智慧的共生和融合過程中，如何確保研究方向符合人類利益是值得關注的層面，人工智慧的發展會給人類大腦的發展插上翅膀，在這一發展過程中也要密切關注其可能產生的風險並加以控制。（本文首發鈦媒體，作者 | 林志佳，編輯 | 趙宇航）