馬斯克說的腦機接口怎麼回事?

讀創/深圳商報記者 董芳芳被稱為「矽谷鋼鐵俠」的埃隆·馬斯克近日宣稱旗下公司在「腦機接口」上取得進展，再次引爆話題。

「腦機接口」是怎麼回事？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？事情是這樣的：

5月7日，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。我們可能不到一年就能在人體內植入一條神經鏈。」馬斯克在節目中對喜劇演員、播客主持人羅根說。 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。 馬斯克說，設備的直徑約為1英寸，類似於智能手錶的表面，通過移除一小塊頭骨植入。移除一塊頭骨後，一個小型機器人將線狀電極連接到大腦特定區域，然後縫合孔洞，唯一可見的是切口留下的疤痕。

實際上，腦機接口有兩種：非侵入式腦機接口和侵入式腦機接口。非侵入式腦機接口主要根據腦電圖（EEG）原理工作。無需手術、非侵入式、對人體無損的腦電圖採集手段EEG，即「electroencephalography」，腦電描記法。EEG是目前比較熱門的研究方式。只要戴上EEG腦電波頭盔，就可以用大腦控制機器人的運動。非侵入式腦機接口的工作成本要低得多，來自不同職業背景的人都可以從事非侵入式腦機接口的研究。而侵入式腦機接口包括將設備通過外科植入使用者的顱骨，需要醫學專業人員的輔助。馬斯克的腦機接口顯然屬侵入式腦機接口。當羅根問到異物放入體內的風險時，馬斯克回應，「排異的潛在風險非常低。」「人們會用心臟監測器等來監測癲癇發作、大腦深層模擬、人工髖關節和人工膝關節等等，我們對排異反應的原因已經很清楚了。」馬斯克的Neuralink是個什麼公司？早在2016年7月，這家公司就已在美國加州註冊，登記為醫療研究公司。 2017年3月28日，馬斯克通過推特證實，將成立一家名為「Neuralink」（神經連結）的新創公司。在推文出現前一天，美國《華爾街日報》就首先報導了這家公司成立的消息，這家新創公司將專注於「神經織網」，包括在腦內植入能夠上傳及下載思想的微型電極。 馬斯克一方面在頻頻發出警告稱人工智慧AI和機器人會奪取人類的生命，讓人類變成機器的「寵物」，而另一方面又在搞公司研究人機互聯。早在2016年的Code大會上，馬斯克就提及「神經織網」這種潛在產品，說它可以讓人類與機器共生。他對涉足這一領域的解釋是，「神經織網」技術可以讓人類與機器共生，從而防止人類成為人工智慧的「寵物」。 反對者稱，「神經織網」也會容易受到病毒侵入，如果人類的敵人通過「神經織網」進而控制了人腦，人類反而更為被動。

將某種設備植入大腦以實現人類和計算機之間的快速通信，這是《黑客帝國》等經典科幻電影中的情節。電影《阿凡達》男主角坐在輪椅上用意念去控制人造「外星人」軀體；電影《環太平洋》中，大戰外星球怪獸的機器人接受人腦的指令；電影《X戰警》中的X教授擁有心靈感應和精神控制的超能力；電影《金剛狼3》中由波伊德·霍布魯克出演的反派角色唐納德·皮爾斯腦控機械手臂。 如今在科學界，人與人不用言語而僅用思維進行交流的研究已取得重大進展「腦機接口」技術的飛躍發展，讓人和機器共存。腦對腦直接溝通的時代已然來臨。

《奇點臨近》作者庫茲韋爾在2014年TED的演講中就提出，在2030年，我們能夠通過毛細血管，將納米機器人送到大腦內，納米機器人可以越過神經系統，把我們的大腦皮層同雲端直接連在一起，提供給我們全浸入式的虛擬實境。就如同我們在雲端將手機的能力放大了1萬倍，我們也可以在雲端放大自己的大腦皮層。 事實上，除了馬斯克的團隊，國內外還有不少致力於研究侵入式和非侵入式腦機接口的研究團隊。

腦機接口目前能夠做到什麼？腦控打字機、輪椅「腦機接口」技術命題是腦科學與認知科學領域一個極具潛力的前沿研究方向。1988年，美國科學家實現了用大腦控制虛擬打字機操作。瑞士科學家加朗領導的研究團隊，實現了輪椅按人腦意識控制行走。2006年，日本研製出「混合輔助腿」，不僅能幫助殘疾人以每小時4公裡的速度行走和毫不費力地爬樓梯，而且可以託起40公斤的重物。腦控機械臂「腦控」機器人的研究從2008年最先使用腦機接口讓猴子控制機械臂之後，在2015年進入一個高峰。 2008年5月29日，《參考消息》援引法新社巴黎5月28日電，發表在《自然》周刊上的一份研究報告稱，科學家們首次使用腦機接口，讓無法活動的猴子在大腦皮層嵌入電極絲後數天學會了控制機械臂，把食物送入口中。 腦機接口領域的另一位先鋒米格爾·尼克萊利斯教授在2011年，就向公眾證明了「大腦與虛擬軀體間雙向連結」的可能性。他在一個實驗中讓一隻猴子不僅能夠靠意念控制一隻虛擬手臂，並且還能接收和處理觸覺傳感反饋，虛擬手臂在撫摸物體時，猴子的大腦能感受到物體的粗糙程度和材質。 2012年，在一隻機械手臂的幫助下，患有脊髓小腦變性疾病而四肢癱瘓的美國女子斯庫爾曼在患病16年後，通過自己的意識拿起一塊巧克力放進嘴裡。這隻機械手臂通過一個腦機接口（BCI）與使用者大腦相連，繼而通過使用者的大腦信號來控制。 2015年5月，英國廣播公司（BBC）報導說，人類用植入的讀腦晶片已經能夠控制機械手臂了，美國加利福尼亞的Erik Sorto在21歲時受槍傷而頸椎以下癱瘓，十年來他第一次可以在沒有別人幫助的情況下自己通過一年控制機械手臂喝了一口飲料。腦控直升飛機2012年，中國浙江大學研究人員開發出了一項用腦電波來控制直升飛機的技術。通過帶上腦電圖頭盔，他們可以通過想「用力左轉」來使飛機啟動或著陸，通過想「左」使直升機順時針旋轉，想「右」使飛機前進，想「推」使飛機抬升。眨眼睛還會讓飛機上的照相機自動拍照。該系統被稱為「Fly Buddy 2」，在設計之初就考慮到了殘障人士的需求，給行動不便的人一種新的方式與世界互動。腦控機械戰甲踢足球2014年巴西世界盃，癱瘓少年穿上腦控機械戰甲為世界盃開球。正是神經學家米格爾·尼克萊利斯建造的腦控骨骼機器人，讓少年藉助先進的機械外骨骼結構，通過大腦意識從輪椅上站起來，這也是在科技史上首次實現機械外骨骼結構受到癱瘓患者大腦活動的控制。腦控汽車駕駛據《解放軍報》2015年6月報導，中國國防科技大學認知科學基礎研究團隊經過20多年的研究，現已實現讓機器人按照人腦的思維自由行走或執行某項操作。裝有「腦機接口」裝置的汽車，可以不通過人的肢體操作，而是通過採集腦信號，便可按照人腦的思維意識啟動、加減速或轉彎，時速可達5至10公裡。讀取癱瘓者的思維2017年2月1日，路透社等媒體報導，科學家們已經開發出一種腦機接口（BCI），通過讀取大腦血氧量，為那些完全癱瘓無法說話的患者解碼大腦思維，從而幫助他們與外界溝通。 這一腦機接口系統已經在四位甚至連眼睛都不能動的閉鎖綜合症重度患者身上試用，能夠讀取出患者對問題回答是或者不是。 全身癱瘓但眼球還能夠移動並能眨眼的屬於閉鎖綜合症患者，而眼部運動能力也全部喪失的屬於完全閉鎖綜合症患者。接受腦機接口試驗的四位患者都屬於完全閉鎖綜合症患者，他們患有肌萎縮側索硬化（ALS），一種運動神經元病。 研究者稱腦機接口將能改變這些患者的生活，讓他們可以對親人表達感情和想法。參與指導這項研究的瑞士威斯生物與神經工程中心的神經學家尼爾斯·畢鮑默對試驗結果也感到驚訝，「這顛覆了我之前對完全閉鎖綜合症的理論，我本來認為他們已經失去了溝通的能力。」腦控機器人行為糾錯波士頓大學和麻省理工學院計算機科學與人工智慧實驗室的科學家正共同開發「腦控」機器人，目標是讓機器人成為人類的更自然的延伸，讓人類與機器人的關係更像是一種夥伴關係。 這一研究項目已進行大約兩年，研究者試圖讓機器人能夠發現人腦中的信號並認知自己的錯誤行為。 美國IT雜誌《計算機世界》（Computerworld）電子版2017年3月7日報導說，機器人能夠讀取你的所思所想以糾正它們的錯誤，麻省理工和波士頓大學的科學家們正在研究一種人類與機器協作的新方式。 想像一下，一個機器人在倉庫裡搬運箱子，把一個箱子放錯了貨架，而這個機器人的主人不需要在電腦上點擊什麼指令來讓機器人糾正錯誤，也不需要口頭指令，他只要看到這個錯誤，意識到這個錯誤，機器人就能夠「意識」到他的意識，然後主動去糾正自己的錯誤。腦控海龜的行動據《數字趨勢》2017年3月30日報導，來自韓國科學技術高級研究院（KAIST）的科學家們開發了一種可以遠程控制動物行動的新技術。KAIST的研究者們利用一種「人龜」作業系統，讓人腦的信號影響海龜的移動。腦控癱瘓肢體大腦植入技術讓癱瘓患者重新控制肢體，近年已有多個成功案例。2017年3月27日，美國廣播公司報導，一位頸部以下癱瘓多年的患者在新近的一次實驗中通過「BrainGate2」（腦門二代）的幫助成功用大腦信號控制自己的手臂完成抓取的動作。這項實驗成果由美國凱斯西儲大學和克利夫蘭醫療中心共同完成，當日發表在世界醫學界最權威的刊物《柳葉刀》中。 「腦門」早在2004年就被植入了一位24歲的四肢癱瘓患者的大腦皮層，這個裝置只有藥片大小，有頭髮絲那麼細的96根電極，首次植入人腦實驗持續了9個月的時間。2012年5月16日，美國布朗大學和退伍軍人事務所的研究人員也在《自然》雜誌上發表腦機互聯的一項重大成果，使用「腦門二代」，成功幫助兩位中風癱瘓的患者用大腦思維控制機械臂抓取咖啡杯。 這種植入式的人類實驗已經進行很多年，從猴子實驗開始，後來多數是用在癱瘓患者身上，隨著一次次新的實驗的成功，這項研究正在向更快與更準確的方向發展。 然而這種通過大腦控制機械手達到市場化的主要障礙是機械手的價格過於昂貴。而像馬斯克這樣能夠回收火箭以大大減少升空成本，從而將人類帶入全民升空時代的人，是不是也能通過他的新公司的研發使得「腦機接口」技術讓更多患者受益？