腦機接口的暢想與挑戰

吳晨

1月30日，馬斯克宣布旗下腦機接口公司Neuralink首次將芯片植入人類大腦，并且檢測到了人腦神經元的腦電波，推動腦機接口向前跨越了一大步。

怎么理解Neuralink的這次突破？簡言之，這是第一次人腦與計算機建立了單向的連接，證明腦機接口將是未來人與機器交互的一種重要方式。與之前通過電擊刺激大腦的某個部分來治療精神疾病的做法不同（當然電擊并沒有建立起機器與人的連接），單向連接是利用植入的硅片讀取大腦神經元的信號，可能很快實現的應用場景是幫助有肢體殘疾的人重新操控自己的肢體，讓高位截癱的人能夠行動起來，讓不能說話的人說出話來，等等。

馬斯克把這一次突破命名為Telepathy（心靈感應），暴露了他的野心。當我們已經可以幫助殘疾人更好地行動之后，下一步將真正開啟腦機接口的功能，讓人類不再需要通過外部設備——無論是人體自身的外設，比如眼睛、耳朵和嘴，或者電腦的外設，比如說鼠標、鍵盤和屏幕——來與電腦溝通，人們甚至可以通過電腦/云端與其他人溝通。

一個簡單的應用場景是作家或者記者將不再需要通過鍵盤打字，或者語音輸入讓算法識別，只要心里想到了要寫什么，就可以通過腦機接口讓電腦寫出來。再進一步暢想，更為玄妙的未來是出現真正的心靈感應，朋友之間不再需要語言的交流，“我”在想什么，同樣連接著腦機接口另一端的“他”馬上就能知道。語言是人類的發明，把我們的所思所想用聲音和符號來傳達，但在傳達的過程中也進行了刪減和壓縮，未來的心靈感應將讓人類有機會第一次對“語言”脫媒，相互之間傳遞更豐富的想法與情感。

可以說“心靈感應”是真正在“開腦洞”，因為那是介于科學發展和科幻小說之間的領域。

拉回現實，Neuralink未來發展還將面臨一系列挑戰。

首先，植入式的腦機接口仍然需要通過手術植入芯片，這種方式不友好，也會給人帶來風險。據說，現在植入的芯片有效期可能只有一年，因為人體的各種排異反應，隨著時間的推移，芯片收集的信號可能衰減。換句話說，除非材料科學發生巨大的進步，否則每年一次手術換芯片不現實。當然作為碳基和硅基的交互界面，硅基硬件與“濕件”（圈內會把人腦這樣碳基的血肉之物稱為wet ware，也就是“濕件”）有沒有更好的連接方式，也非常值得探究。

其次，芯片怎樣才能準確地檢視大腦傳遞的電波信息，仍然需要大量的數據和訓練。指揮肢體運動的信息相對簡單，傳達復雜內容和情感的信息會復雜得多，這就需要芯片不僅能獲取電波，還要能夠比較準確地檢視解讀電波。

這一領域未來的研究方向，一方面是通過更多植入實驗收集更多腦電波信息；另一方面則是利用海量信息來訓練芯片的算法，讓它能更準確地解讀人的腦波信號。

再進一步的探索領域將是機器如何捕捉和重現人類的記憶。人類的大腦是三大科技前沿領域之一（另外兩個是外太空和深海），我們對它所知有限。但我們至少知道，人類記憶與芯片的記憶完全不同，前者是分布式而模糊的，有點像老照片，隨著時間的推移會泛黃，一部分掉落，也可能會被再次加工而不自知（這也是為什么很多時候記憶是靠不住的），后者則好像是銳利的數碼照片，準確度高且經久不壞。

再次，腦機接口距離雙向交流仍然很遠。Neuralink此次試驗實現了用芯片捕捉大腦的信號，轉而指揮失能的身體。但機器是否能夠解讀復雜信號，并且作為中間渠道將這些復雜信號轉化為他人大腦能夠理解的東西，真正實現心靈感應？現在距離這一目標還很遙遠。

未來，腦機接口也仍然會有技術路線的競爭。相較于侵入式（通過手術在大腦中植入芯片），非侵入式腦機接口要更簡單——戴上特制的頭盔就可以。人工智能的發展很可能可以更精準地解讀非侵入式腦機接口所捕捉的模糊腦電波，而且因為不需要手術，也可以更快速獲取大量數據用于訓練算法。

在可預見的未來，腦機接口的發展仍然將聚焦在幫助殘疾人恢復能力這一領域。10年之后，我們可能出現專門植入芯片的工作崗位，讓員工可以更好地掌握機器，比如自動駕駛汽車公司會雇傭植入芯片的專人，在自動駕駛出現極端問題的時候主動接入，確保人機共生（human in the loop）。

但興奮之余，我們也需要清醒地認識到，馬斯克所渴望的人機合體，甚至將人的意識上載到云端實現永生，仍將是科幻小說里才有的情節。