三只小豬一場“秀”腦機研究再度走熱

李佳師

馬斯克（Elon?Musk）每隔一段時間就會有消息“霸屏”。北京時間8月29日早上6點40分，馬斯克帶來三只小豬以直播的方式發布了其腦機接口公司Neuralink的最新突破，其腦機設備LINKV0.9縮小到一枚硬幣大小，可以植入骨頭中，實現“無線”實時傳輸腦電波數據。“鋼鐵俠”馬斯克每一次的現身，總會給這個世界帶來驚喜，這次他和他的三只小豬，讓我們看到人類距離用“意念”對接世界又進了一大步。

“意念”操控在小豬上實現

Neuralink這次發布的核心是可穿戴設備LINKV0.9，該設備有配備1024個頻道，能感應溫度和氣壓，讀取腦電波、脈搏等信號，與過去在耳邊的信號接收盒不同，現在的形態像一個“硬幣”，尺寸為23mmx8mm，可置于顱頂位置，開顱尺寸可為一個硬幣大小，該設備可以在白天使用一整天后，晚上進行充電。

馬斯克介紹，LINKV0.9的安裝可以通過新款手術機器人自動完成。手術機器，人能夠發射脈沖，完成開顱、植人感受器黏合等所有步驟，因為機器人能夠對大腦進行圖像識別，避免對大腦尤其是對神經元的傷害。具體操作是首先開顱，取出一小塊頭骨，植入電極與電線，最后裝上“硬幣"LINKV0.9，補上頭骨的空缺部分，整個手術只有一個手術機器人，用了一個小時。手術不需要全身麻醉，過程中都不會流血，術后腦袋上留有一個小疤痕。

在這次發布會現場，馬斯克展示了手術機器人，帶來三只已經此前被植人了“硬幣”的小豬，并進行三只小豬和實時神經元活動的演示。當小豬在吃東西時，其芯片實時傳輸的腦電波數據會根據不同的峰值分析小豬的腦部活動，顯示在電視監視器上。當小豬被放上跑步機時，小豬的大腦活動有明顯的變化。

馬斯克之所以帶來小豬，并展示它們又跑又跳的情形，是希望表明LINKV0.9已經很安全，小豬們植入芯片后依然“快樂而健康”。據馬斯克會上透露，今年7月Neuralink已經獲得FDA（美國.食品藥品監督管理局）認可，希望打造安全、可信的產品。

Neuralink公司相關人士在問答環節中表示，設計實驗的原則是保證小豬自主參與，通過某個動作了解它們的心理。馬斯克表示，研發腦機接口，希望能恢復殘疾者的行動能力，解決老年癡呆癥、中風等其他疾病;在未來用意念召喚特斯拉也是有可能的。

手術機器人前進一大步

Neuralink成立于2016年，由馬斯克與另外8名創始人創立，同年，馬斯克在一年一度的科技界盛會Code?Confer-ence上提出了關于“神經織網（Neural?Lace）”腦機接口的想法，而這一靈感來源于蘇格蘭小說家伊恩·班克斯（Iain?Banks）的科幻作品Look?to?Windward。現在馬斯克希望將幻想一步一步變成現實。該公司希望研發超高帶寬的腦機接口系統，治愈人類的腦部疾病，并賦予人腦更強大的功能。

在2019年7月，Neuralink公司宣布其“像縫紉機一樣”的機器人，可將超纖細的線植入大腦深處，能夠讀寫大量信息。對這一發布，清華醫學院教授洪波認為，Neuralink團隊在兩方面取得了顯著進展：一方面是縫紉機式的手術機器人大大改進，可在大動物和人類大腦自動植入上千根電極絲，上次是一個只能用于大鼠的原型機。另一方面是植人器件的微型化和無線傳輸設計。這次采用23毫米直徑硬幣大小的圓片，可以采集傳輸上千通道的神經放電信號。上一版是USB有線接口，這一版是無線接收和充電。

中國科學院大學人工智能學院腦認知與智能醫學教研室主任、中科院自動化所研究員何暉光在接受《中國電子報》記者采訪時表示，這一次進展主要體現在芯片和手術機器人上。芯片比以前更小，而且可以取出來，還可以進行無線充電。其展示了神經信號和豬關節運動之間的擬合曲線，擬合程度比較好，不過目前看到的只是一個演示，并沒有給出實際的數據支持其觀點。

從這次發布的主要短板來看，專家們一致認為是神經信息的編解碼研究。洪波認為這次發布會讓人失望的地方在于，神經信號解碼方面沒有任何進步，只是簡單演示了小豬四肢運動和腦內神經放電的關系，距離植入腦機接口、與手機通信還有很長的路要走。從馬斯克的演講，可以感到他對神經編碼原理不是很關注，對其難度的認識不夠。“人腦植入腦機接口值得期待，但要有足夠的耐心面對神經界面和神經編碼方面的挫折。”洪波說。

何暉光認為，下一步Neuralink應該在神經信息編解碼方面做進一步研究，這樣才能更好的理解大腦，對大腦建模，并通過解讀大腦信號輸出大腦的指令。

目前看，馬斯克的Neuralink團隊完成了在豬體上的植人，但從豬體到人體進行試驗，依然有相當長一段路要走。“馬斯克提到該技術可以用來召喚特斯拉、玩視頻游戲或讓脊髓損傷的人再次行走，但實際上目前所展示的只是在動物上的實驗，其若在人體上做實驗，需要解決設備的安全性、生物兼容性問題，另外其在科學倫理方面也需要謹慎對待。”何暉光說。

中國腦機研究方興未艾

腦機接口（brain-computer?inter-face，BCI）是指在人或動物腦（或者腦細胞的培養物）與外部設備間建立的直接連接通路。換句話說，就是用意念控制機器，這意味著人與機器的主要交互方式，除手工輸入、語音交互外，還可通過大腦向機器直接發指令。腦機接口在神經假體、神經反饋訓練、腦狀態監測等教育、醫療、康復等領域有大量的應用場景。目前，腦機接口技術可以分為兩類，一類是侵人式，如在大腦中植入芯片;另一類為非侵人式，如戴上可以采集腦電波的頭盔或帽子。

從目前來看，腦機接口的發展仍存諸多挑戰，比如“植入式”腦機接口需要足夠安全、足夠方便，包括能夠存于顱內的材料尋找。美國韋斯中心的克勞德克菜門特教授將大腦比作海邊叢林——潮濕、炎熱、多鹽，與人體其他環境大不相同，需要更為特殊與耐用的材料。比如關于腦機接口所引發的科學倫理的研究。又比如“非植人式”腦機接口的解碼要進一步提高，目前非植人的解碼率為70%，等等。

中國蘇州大學計算機科學與技術學院副教授許粲昊在接受媒體采訪時表示，腦機接口制造技術在全世界僅處于起步階段。

目前，中國有不少團隊正在進行腦機接口的研究。其中清華大學醫學院洪波教授的研究項目是國內腦機接口領域成績比較突出的。洪波教授團隊已經與301醫院和清華大學醫學院合作，使一個癲癇病人在做神經監護的狀態下，接上腦機接口的系統，機器得到大腦信號，就能實現準確打字。

看了這次馬斯克的演示后，洪波表示：“這個設計和我們團隊的微創腦機接口有相似之處，但我們更關注顱內腦電，而不是單個神經細胞放電，因而對植人器件的要求相對較低，可以完全埋在顱骨里。”

不久前，北京寧矩科技有限公司宣布與淘寶電商平臺合作，希望推動將人腦與電腦連接起來的技術，借助于淘寶意念購（Neurabuy）裝置，用戶可以憑借意念的力量完成購物。7月30日，阿里巴巴集團向中國國家知識產權局遞交專利申請。未來在市場上出現這種裝置后，人們就不再需要智能手機了，而是利用“意念進行購物。

去年舉行的2019世界機器人大會“BCI腦控機器人大賽暨第三屆中國腦機接口比賽”，是大會期間舉辦的最受關注的賽事之一，冠軍魏斯文憑借腦電波打字創造了最快紀錄，可以超過普通人用觸屏手機打字，而該紀錄的誕生，得益于強大的腦機接口算法。“腦控打字記錄挑戰賽所使用的腦機接口范式是SsVEP范式，這是中國科研人員自主研發的腦機接口范式。它已經與美國科研人員提出的P300范式和歐洲科研人員提出的運動想象范式并列為國際腦機接口領域三大范式。”清華大學醫學院生物醫學工程系教授高小榕透露。

何暉光表示：“現在腦機接口芯片也被列人了美國實體清單，希望國內也能加強腦機接口相應的規劃，組織相關科研人員加大投人，集中精力，加快研究，突破壁壘。”