無限可能的腦機(jī)接口技術(shù)

在原生態(tài)的自然界里，最神奇的事物莫過于我們的大腦。20世紀(jì)，人類發(fā)明了另一種神奇的事物——電腦。此后，電腦，也就是計(jì)算機(jī)科學(xué)一路高歌，發(fā)展迅猛，不斷滲透到人類社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，成為現(xiàn)代社會(huì)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的核心與前沿。

20世紀(jì)末，科學(xué)家們將目光鎖定在“人腦+電腦”這一奇妙組合上。他們將兩者不斷融合發(fā)展，從而衍生出更加魔幻、不斷打破我們常規(guī)想象、帶來無限驚奇與可能的腦機(jī)接口技術(shù)。這一技術(shù)在美國(guó)麻省理工學(xué)院評(píng)出的“21世紀(jì)能改變世界的10大技術(shù)”排行榜中穩(wěn)居榜首。

其實(shí)小編對(duì)這個(gè)高大上的腦機(jī)接口技術(shù)也不是很明白，只好求助網(wǎng)絡(luò)搜索。360百科是這樣定義腦機(jī)接口及其技術(shù)的：“腦機(jī)接口是在人腦與計(jì)算機(jī)或其他電子設(shè)備之間建立的直接的交流和控制通道。通過這種通道，人就可以直接通過腦來表達(dá)想法或操縱設(shè)備，而不需要語(yǔ)言或動(dòng)作。這可以有效增強(qiáng)身體嚴(yán)重殘疾的患者與外界交流或控制外部環(huán)境的能力，以提高患者的生活質(zhì)量。腦機(jī)接口技術(shù)是一種涉及神經(jīng)科學(xué)、信號(hào)檢測(cè)、信號(hào)處理、模式識(shí)別等多學(xué)科的交叉技術(shù)。”

為了讓小伙伴們更加直觀地理解腦機(jī)接口這一高精尖科技，咱們直接舉實(shí)例。

我國(guó)：首例高齡、高位截癱患者用意念喝可樂

醫(yī)院、病房帶給我們的直接感受是痛苦與悲傷。然而時(shí)間剛剛進(jìn)入2020 年1 月不久，在浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院功能神經(jīng)外科的一間病房里，卻異樣地響起了熱烈的掌聲和歡呼聲。這里到底發(fā)生了什么？

只見房間里的病床上躺著一位老人，有一群人在全神貫注地盯著這位老人。病床的旁邊擺放的不是常見的醫(yī)療器械，而是電腦屏幕，更加奇怪的是還有一個(gè)機(jī)械手臂。伴隨著“手”持一杯可樂的機(jī)械手臂緩緩移動(dòng)，一個(gè)溫柔的男聲響起：“握住，加油，慢慢來，向自己的嘴巴移動(dòng)，再往回一些，好，差不多，停！”這杯可樂被緩緩地送到老人的嘴邊，隨著大爺喝下這一口可樂，熱烈的掌聲、歡呼聲也隨之而起。

喝可樂本是非常平常的事情，就算是生病的老人喝可樂也一樣不稀奇。那為啥這里的大爺喝一口可樂就讓一群人激動(dòng)成這樣呢？原來這位老人姓張，今年72 歲，兩年前因?yàn)檐嚨溤斐傻谒念i髓層面損傷，四肢完全癱瘓，非常不幸地喪失了行動(dòng)能力。所以即使像喝可樂這樣極平常的事情，對(duì)他來說也是無法完成的超級(jí)難題。但是，現(xiàn)在他可以指揮機(jī)械手臂拿可樂、喝可樂了！可能有人會(huì)想：是不是醫(yī)生在用語(yǔ)音控制機(jī)械手臂完成這一系列的操作，就像CES 上展出的很多能接受語(yǔ)音命令的機(jī)器人那樣？錯(cuò)！整個(gè)過程，從抓取可樂到準(zhǔn)確送到大爺嘴邊，這一套流程都是大爺用自己的意念控制機(jī)械手臂完成的。大爺既沒動(dòng)手，也沒動(dòng)口。

上述過程就是浙江大學(xué)實(shí)施的“雙腦計(jì)劃”中的一項(xiàng)重要科研成果。求是高等研究院“腦機(jī)接口”團(tuán)隊(duì)與浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院神經(jīng)外科合作完成國(guó)內(nèi)第一例植入式腦機(jī)接口臨床研究。患者可以完全利用自己大腦運(yùn)動(dòng)皮層信號(hào)，精準(zhǔn)控制外部機(jī)械臂與機(jī)械手實(shí)現(xiàn)三維空間的運(yùn)動(dòng)。同時(shí)首次證明高齡患者利用植入式腦機(jī)接口進(jìn)行復(fù)雜而有效的運(yùn)動(dòng)控制的可行性。

“雙腦計(jì)劃”是浙大2018 年推出的首個(gè)“雙一流”建設(shè)啟動(dòng)的專項(xiàng)計(jì)劃，集中優(yōu)勢(shì)學(xué)科力量，重點(diǎn)推進(jìn)腦科學(xué)與意識(shí)、下一代人工智能、腦機(jī)交叉融合等前沿方向的研究，同時(shí)圍繞“腦科學(xué)+”“人工智能+”開展高水平學(xué)科匯聚研究，力爭(zhēng)基礎(chǔ)理論、前沿技術(shù)和成果轉(zhuǎn)化取得重大突破，面向未來培育一批世界領(lǐng)先的研究成果和優(yōu)勢(shì)學(xué)科。

美國(guó)：“鋼鐵俠”馬斯克的人機(jī)融合計(jì)劃

作為行業(yè)大佬，馬斯克是人工智能的黑粉。早在2014年年末，在麻省理工學(xué)院的年度研討會(huì)上，馬斯克就提出了人工智能威脅論，稱其是人類面臨的最大生存威脅，并可能因此召喚出“惡魔”。

他認(rèn)為，隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的不斷發(fā)展，人工智能有不斷發(fā)展的可能性，人類最終將可能無法與人工智能競(jìng)爭(zhēng)。如果我們不能阻止人工智能的統(tǒng)治地位，那么我們只能將人腦與計(jì)算機(jī)結(jié)合起來，讓人腦可以利用外界的計(jì)算力，或者與人工智能結(jié)合起來，形成一種共生關(guān)系。這是馬斯克建立腦機(jī)接口公司Neuralink的初衷。

今年8 月，馬斯克召開了一次Neuralink 的發(fā)布會(huì)。會(huì)上馬斯克介紹了一種產(chǎn)品，它只有一個(gè)硬幣大小，集成了1024 個(gè)電極，埋在人頭骨下2厘米～3厘米的區(qū)域，可以讀取大腦中微弱的腦電流。這個(gè)產(chǎn)品支持全天使用，可以在腦中進(jìn)行無線充電。這個(gè)產(chǎn)品已經(jīng)植入了豬的大腦進(jìn)行試驗(yàn)，可以判斷豬在進(jìn)行什么動(dòng)作等。通過直播，人們看到關(guān)于腦機(jī)接口技術(shù)的最新研究成果——腦機(jī)交互設(shè)備，以及三只植入腦機(jī)芯片的小豬。活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)展示了豬腦活動(dòng)的無線傳輸——當(dāng)工作人員摸豬鼻子時(shí)，可以從顯示屏上看到豬的神經(jīng)元開始興奮。

俄羅斯：最強(qiáng)讀心術(shù)，通過腦電波知道你在看什么

長(zhǎng)久以來，“讀心術(shù)”這種特異功能只在文學(xué)作品或影視作品中出現(xiàn)，比如說《X 戰(zhàn)警》中的X 教授就具有這種超感知能力。現(xiàn)在，這種超能力通過AI 實(shí)現(xiàn)了。俄羅斯研究人員發(fā)現(xiàn)了一種可視化人的大腦活動(dòng)的方法，可以實(shí)時(shí)模擬測(cè)試人員看到的畫面。你的眼睛看到了什么不再是秘密。

這項(xiàng)研究是由俄羅斯一家名叫Neurobotics 的公司和莫斯科物理與技術(shù)學(xué)院（MIPT）的研究人員共同完成的。他們開發(fā)出一種腦機(jī)接口，依賴于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和腦 電 圖（EEG）。EEG 是一種通過放置在頭皮上的電極記錄腦電波的技術(shù)。該系統(tǒng)通過分析大腦活動(dòng)，實(shí)時(shí)重建正在接受腦電圖檢查的人所看到的圖像。

這項(xiàng)研究有什么用？MIPT 神經(jīng)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人Vladimir Konyshev 介紹道：“我們正在致力于國(guó)家技術(shù)計(jì)劃倡議的NeuroNet輔助技術(shù)項(xiàng)目。該項(xiàng)目的重點(diǎn)是腦機(jī)接口，可使中風(fēng)后的患者控制手臂外骨骼以進(jìn)行神經(jīng)康復(fù)，或者使癱瘓的患者可以開車，比如電動(dòng)輪椅。最終目標(biāo)是提高健康個(gè)體神經(jīng)控制的準(zhǔn)確性。”

腦機(jī)接口是解決所有與大腦相關(guān)的問題的顛覆性技術(shù)，也被認(rèn)為是改變下一代交互模式和人工智能的最頂級(jí)技術(shù)。全球范圍對(duì)此領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究已經(jīng)有很多年了。各國(guó)尖端研究領(lǐng)域都非常重視它的研究?jī)r(jià)值。近年來，腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展以及在商業(yè)價(jià)值上的表現(xiàn)被學(xué)界和業(yè)界同時(shí)看重，其爆發(fā)期已然到來。各國(guó)政府高度重視，提前布局。美國(guó)已于2013年公布了尖端創(chuàng)新神經(jīng)技術(shù)腦研究計(jì)劃；中國(guó)于2018 年啟動(dòng)“科技創(chuàng)新2030-腦科學(xué)與類腦研究”重大項(xiàng)目；歐盟、日本、韓國(guó)、澳大利亞等國(guó)家和地區(qū)也分別發(fā)布了各自計(jì)劃。未來腦機(jī)接口技術(shù)將會(huì)得到更大重視與發(fā)展。