腦機(jī)接口走向現(xiàn)實(shí)

將某種設(shè)備植入大腦以實(shí)現(xiàn)人類和計(jì)算機(jī)之間的快速通信，這是《黑客帝國》等經(jīng)典科幻電影中的情節(jié)，“腦機(jī)接口”也是很多人津津樂道的話題。如今，在被稱為“硅谷鋼鐵俠”的埃隆·馬斯克的口中，“腦機(jī)接口”或?qū)目苹米哌M(jìn)現(xiàn)實(shí)。

據(jù)美國媒體《連線》報(bào)道，當(dāng)?shù)貢r(shí)間 7月16日晚，特斯拉CEO埃隆·馬斯克在加利福尼亞州科學(xué)院舉行了一場黑科技發(fā)布會，宣布“腦機(jī)接口”研究已在靈長類動(dòng)物上取得成功，“一只猴子已能用大腦控制電腦”，并指出人腦和人工智能的融合已不遙遠(yuǎn)。

讓人興奮的腦機(jī)接口

馬斯克除了創(chuàng)辦特斯拉和Space X之外，還有一家成立于 2017年的公司“Neuralink”，該公司的目標(biāo)就是“開發(fā)連接人類和計(jì)算機(jī)的超高帶寬腦機(jī)接口”。7月 16日，馬斯克代表 Neuralink帶來了他們的最新科研成果。

據(jù)媒體報(bào)道，Neuralink開發(fā)的這個(gè)可以高效實(shí)現(xiàn)腦機(jī)接口的系統(tǒng)，具備3個(gè)核心部分。首先是“線”，一種直徑僅為 4至6微米的線，比人的頭發(fā)絲還細(xì)，可以植入人的大腦，進(jìn)行高容量數(shù)據(jù)傳輸。相比現(xiàn)有的腦機(jī)介質(zhì)材料，由碳纖維或聚合物制成的線對大腦造成的損害相對較小。根據(jù)Neuralink發(fā)布的白皮書，腦機(jī)接口系統(tǒng)至多包含3072個(gè)電極，分布在 96條線程上。

如何把這些“線”植入大腦則涉及系統(tǒng)的第2個(gè)核心部件“縫線機(jī)器”，它是一個(gè)神經(jīng)外科機(jī)器人，負(fù)責(zé)將帶動(dòng)著線的針刺入大腦，過程中自動(dòng)避開血管。最高效的情況下，每分鐘能植入6根線。操作模式類似于“縫紉機(jī)”。植入大腦的電極將檢測到的神經(jīng)脈沖傳遞到頭骨表面的處理器，處理器能讀取多達(dá)1536個(gè)通道的信息，大約是目前可植入人體系統(tǒng)的15倍。

圖 /東方 IC

“線一旦植入大腦，定制芯片就會與機(jī)器進(jìn)行無線連接，甚至可以通過藍(lán)牙和iPhone上的應(yīng)用進(jìn)行互動(dòng)。”馬斯克說。

馬斯克所說的芯片被命名為“N1傳感器”，是系統(tǒng)的第3個(gè)核心部件。能更好地讀取、清理以及放大大腦的信號，它所提供的電流大約是目前最強(qiáng)傳感器的10倍。Neuralink計(jì)劃向人腦植入4個(gè)這樣的傳感器，其中 3個(gè)位于運(yùn)動(dòng)區(qū)域，1個(gè)位于感受區(qū)域。這些傳感器將和1個(gè)安裝于耳后的帶電池外置設(shè)備相連。

“安全是最基本的目標(biāo)”，Neuralink首席外科專家在發(fā)布會上說，他們想讓腦機(jī)接口的手術(shù)變得像準(zhǔn)分子角膜激光手術(shù)一樣成熟，還要排除麻醉的需求。據(jù)《衛(wèi)報(bào)》報(bào)道，馬斯克透露，他們的技術(shù)已經(jīng)在靈長類動(dòng)物上獲得實(shí)現(xiàn)，“一只猴子已經(jīng)能用大腦控制電腦了”。

挑戰(zhàn)重重的黑科技

如此“牛”的黑科技將如何運(yùn)用？馬斯克在發(fā)布會上表示，Neuralink的技術(shù)可以幫助到那些因脊髓損傷而失去行動(dòng)能力或感覺能力的截癱患者。被馬斯克稱為“神經(jīng)蕾絲”的微型設(shè)備，植入人體后，可使一些具有聽力和視力缺陷或腦部損傷的人士彌補(bǔ)部分的功能。馬斯克透露，公司將爭取美國食品藥品管理局的批準(zhǔn)，有望最早在2020年開始人體臨床試驗(yàn)。

然而，在業(yè)內(nèi)人士看來，作為侵入式的大腦信息采集方式，Neuralink未來所面臨的挑戰(zhàn)是不可回避的。

侵入式接口最大的挑戰(zhàn)是手術(shù)如何將對腦部的損傷降到最低，并且隨著植入時(shí)間延長，穿刺電極被炎癥細(xì)胞包裹，理論上會導(dǎo)致信號缺失；第二個(gè)挑戰(zhàn)在于電極植入部位的精準(zhǔn)選擇、信號的有效分析，需要對大腦功能結(jié)構(gòu)和活動(dòng)方式的深入理解；同時(shí)，在信號控制、微制造等領(lǐng)域，也將面臨前所未有的挑戰(zhàn)；此外，這一技術(shù)能否在健康人士身上運(yùn)用也值得探究，在倫理上更需要嚴(yán)格把控。

盡管挑戰(zhàn)重重，但越來越多的人開始關(guān)注大腦研究的前沿領(lǐng)域，智能的發(fā)展將會對人類的進(jìn)步產(chǎn)生巨大的推進(jìn)作用。陳天橋雒芊芊研究院創(chuàng)始人陳天橋表示，期待看到明年Neuralink在人體試驗(yàn)時(shí)，如何平衡腦機(jī)接口技術(shù)用于治病救人和大眾商業(yè)服務(wù)的關(guān)系，也希望未來能夠看到在這方面有革命性的突破。

與人工智能的共生融合

事實(shí)上，除了馬斯克的團(tuán)隊(duì)，國內(nèi)外還有不少致力于研究侵入式和非侵入式的腦電控制方面的科研人員。

中科院院士吳朝暉長期從事植入式腦機(jī)接口的研究，在復(fù)雜服務(wù)計(jì)算和腦機(jī)融合的混合智能等方面取得了創(chuàng)造性的成果。

復(fù)旦大學(xué)腦科學(xué)研究院在感知覺、學(xué)習(xí)記憶等方面開展腦電活動(dòng)解碼研究，如針對獎(jiǎng)賞記憶的存儲和提取的解碼，研究治療成癮等記憶相關(guān)疾病的方法，近期還研發(fā)出基于視覺信號的腦機(jī)接口，即“腦電驅(qū)動(dòng)的變色龍”系統(tǒng)。復(fù)旦大學(xué)腦科學(xué)研究院院長馬蘭表示，腦機(jī)接口正在成為全世界腦科學(xué)的熱點(diǎn)，相對于侵入式技術(shù)，非侵入技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用也將更為廣泛，發(fā)展前景巨大。

《科學(xué)》雜志曾發(fā)文稱，美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)教授賀斌團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了一種可與大腦無創(chuàng)連接的腦機(jī)接口，能讓人用意念控制機(jī)器臂連續(xù)、快速運(yùn)動(dòng)。

陳天橋雒芊芊研究院的腦機(jī)接口項(xiàng)目則主要專注于對病人尤其是癱瘓病人的治療，探索通過腦機(jī)接口讓癱瘓病人用意念精確控制機(jī)械臂，甚至模擬觸覺。

除了醫(yī)療領(lǐng)域外，腦機(jī)接口技術(shù)還有潛力應(yīng)用在教育、游戲、智能通信等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。來自美國硅谷的教育機(jī)器人公司蘿卜太辣的創(chuàng)始人兼CEO張堯表示，腦機(jī)接口技術(shù)在教育領(lǐng)域也有應(yīng)用場景，可以幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)效率、提升注意力，在實(shí)際應(yīng)用落地方面值得研究。

誠然，從腦科學(xué)的角度而言，人類對大腦的了解遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院副院長毛穎坦言，未來在與人工智能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(guān)注的另一個(gè)層面。人工智能的發(fā)展會給人類大腦的發(fā)展插上翅膀。在這一發(fā)展過程中，也要密切關(guān)注其可能產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)并加以控制。（據(jù)《新京報(bào)》、新華社）