腦機(jī)接口未來(lái)已來(lái)？

猴子被植入Neuralink腦機(jī)接口芯片后能夠用意念打字

電影《阿凡達(dá)》中，人類可以通過(guò)腦機(jī)接口控制“替身”（Avatar）的活動(dòng)；《黑客帝國(guó)》中，人類通過(guò)腦機(jī)接口與母體連接并維系溝通……如今，這些只存在于科幻電影中的情節(jié)正一步步走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。

最近，由埃隆·馬斯克掌門的腦機(jī)接口公司Neuralink，讓猴子通過(guò)屏幕和植入大腦的傳感設(shè)備來(lái)追蹤屏幕上的移動(dòng)光標(biāo)，拼出了“Can I please have snacks”（我能吃點(diǎn)零食嗎？）的英文短句。猴子全程和鍵盤沒(méi)有物理接觸，馬斯克稱，它在用意念移動(dòng)光標(biāo)。

過(guò)去三年，這家腦機(jī)接口公司每年都會(huì)公布其腦機(jī)接口技術(shù)的進(jìn)展，實(shí)驗(yàn)對(duì)象也從小鼠、豬變成了大腦復(fù)雜程度接近人類的猴子。人們也看到，在腦機(jī)接口領(lǐng)域，傳感設(shè)備的體積不斷優(yōu)化、縫合速度不斷加快。不僅如此，馬斯克還表示首款Neuralink設(shè)備有望在未來(lái)5-6個(gè)月內(nèi)進(jìn)入人腦試驗(yàn)。

腦機(jī)接口作為人腦與外界（計(jì)算機(jī)或其他外部裝置）實(shí)現(xiàn)連接進(jìn)行直接通信的“黑科技”，已經(jīng)成為資本追捧和科技巨頭爭(zhēng)搶的風(fēng)口。不僅僅是馬斯克的Neuralink公司，華為、谷歌、Meta等海內(nèi)外大型科技公司均在這一領(lǐng)域有所布局。麥肯錫（McKinsey）預(yù)測(cè)，未來(lái)10到20年，全球腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)將產(chǎn)生多達(dá)2000億美元的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

面臨技術(shù)路線之爭(zhēng)

在馬斯克的設(shè)想中，一枚芯片可以在大腦和計(jì)算機(jī)之間建立一條通路。根據(jù)他的描述，腦機(jī)接口是通過(guò)手術(shù)向腦中植入計(jì)算機(jī)芯片，利用電流讓計(jì)算機(jī)和腦細(xì)胞產(chǎn)生“互動(dòng)”，短期目標(biāo)可以幫助治療阿爾茨海默氏癥、癡呆癥和脊髓損傷等神經(jīng)系統(tǒng)疾病。而對(duì)于健康人來(lái)說(shuō)，腦機(jī)接口則能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)健康，通過(guò)控制激素水平減輕焦慮，甚至可以存儲(chǔ)一個(gè)人的記憶。

目前，腦機(jī)接口有公認(rèn)的三類技術(shù)路線——侵入式、半侵入式、非侵入式。馬斯克的Neuralink是典型的采用侵入式路線的明星公司。

過(guò)去三年，Neuralink每年都公布其腦機(jī)接口技術(shù)進(jìn)展。2019年，Neuralink宣布，通過(guò)線程、機(jī)器、芯片、算法四個(gè)具體方向，利用手術(shù)機(jī)器人、N1傳感器和柔性電極三大工具，以侵入式方式建立腦-機(jī)系統(tǒng)，并成功在小鼠身上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)；2020年，Neuralink為三只小豬植入了“硬幣”大小的芯片，一小時(shí)內(nèi)將1024個(gè)柔性電極嵌入豬腦；2021年，首次在猴腦中植入腦機(jī)接口芯片，讓這只猴子在沒(méi)有游戲操縱桿的情況下，僅用大腦意念在電腦上打乒乓球。

侵入式腦機(jī)接口手術(shù)概念圖

最近，Neuralink為猴子成功植入了升級(jí)設(shè)備——N1芯片。據(jù)介紹，這枚芯片只有四分之一硬幣大小，還改進(jìn)了芯片的充電系統(tǒng)，將電池壽命延長(zhǎng)了一倍。對(duì)于下一代Neuralink產(chǎn)品，馬斯克透露，除了腦機(jī)接口的芯片與電極、手術(shù)機(jī)器人兩大產(chǎn)品外，該團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)有可能恢復(fù)癱瘓患者運(yùn)動(dòng)能力的脊髓植入物，以及一種恢復(fù)視力的眼部植入物——植入兩只猴子的視覺(jué)皮層，目標(biāo)是讓那些在黑暗中生活了幾十年的人重見光明。

馬斯克和他的Neuralink的研究成果，在腦機(jī)接口行業(yè)中并不稀奇?！袄蠈?shí)驗(yàn)，新設(shè)備。”強(qiáng)腦科技創(chuàng)始人兼CEO韓璧丞這樣評(píng)價(jià)。亦有業(yè)內(nèi)專家表示，Neuralink的這一成果在腦機(jī)領(lǐng)域沒(méi)有絲毫創(chuàng)新，“鼠狗豬”都是必經(jīng)之路。

與Neuralink略顯“激進(jìn)”的路線有所不同，另一家腦機(jī)接口公司Synchron選擇了一條折衷的技術(shù)路線——半侵入式腦機(jī)接口技術(shù)，將裝置植入顱骨內(nèi)部的腦膜外而非灰質(zhì)內(nèi)，從而治療包括肌萎縮側(cè)索硬化癥（ALS）在內(nèi)的癱瘓患者，恢復(fù)其某些機(jī)體功能。

Synchron表示，他們已經(jīng)在美國(guó)和澳大利亞實(shí)施了兩項(xiàng)人體臨床試驗(yàn)。美國(guó)人體臨床試驗(yàn)項(xiàng)目的首位患者于今年7月在紐約植入了Synchron 腦機(jī)接口，已經(jīng)能讓患者利用腦皮層電圖（ECoG）反饋與控制平板電腦，憑“意念”移動(dòng)屏幕上的光標(biāo)發(fā)短信和瀏覽新聞。值得注意的是，相比Neuralink“頭頂開洞”式植入手術(shù)，Synchron采用靜脈植入式，將傳感器推到合適的位置，患者只需48小時(shí)就能回家。

12月15日，Synchron宣布公司完成7500萬(wàn)美元C輪融資，主要資方包括亞馬遜創(chuàng)始人貝索斯和微軟創(chuàng)始人比爾·蓋茨。這筆新的融資，將使Synchron的融資總額達(dá)到1.45億美元（約合10.11億元）。盡管融資總額低于Neuralink公司，但鑒于Synchron已經(jīng)搶先于Neuralink獲得美國(guó)食品藥品管理局（FDA）批準(zhǔn)進(jìn)行人體臨床試驗(yàn)，Synchron有望超越Neuralink，成為世界上首個(gè)實(shí)現(xiàn)腦機(jī)接口商業(yè)化的公司。

“腦機(jī)接口的愿景，是讓絕大多數(shù)的人，主要是健康人群實(shí)現(xiàn)大腦和電腦的直接互動(dòng)?！笔⒋蠹瘓F(tuán)創(chuàng)始人、天橋腦科學(xué)研究院（TCCI）創(chuàng)始人陳天橋表示。在這一點(diǎn)上，他并不認(rèn)可馬斯克的觀點(diǎn)，“我們不能炸開健康人大腦的城墻強(qiáng)行連接和傳輸”。

如今，Neuralink已經(jīng)出現(xiàn)了一些挑戰(zhàn)性問(wèn)題。早前有消息稱，Neuralink涉嫌殺死大約1500只猴子和豬等動(dòng)物用于Neuralink實(shí)驗(yàn)?；蛞?yàn)槿绱耍琒ynchron這種不開腦顱、且精準(zhǔn)性高于非侵入式的腦機(jī)接口技術(shù)，近年來(lái)受到資本追捧。

萬(wàn)億級(jí)市場(chǎng)正在形成

中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院公布的《腦機(jī)接口標(biāo)準(zhǔn)化白皮書2021》顯示，2019年全球腦機(jī)接口市場(chǎng)規(guī)模約12億美元，預(yù)計(jì)2027年將達(dá)37億美元，復(fù)合年均增長(zhǎng)率15.5%，目前下游醫(yī)療保健領(lǐng)域占比62%，其次為疾病治療。麥肯錫則做出了更為大膽的預(yù)測(cè)：未來(lái)10年-20年，全球腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)將產(chǎn)生最多2000億美元（約合人民幣1.42萬(wàn)億元）經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

萬(wàn)億級(jí)的產(chǎn)業(yè)價(jià)值令資本市場(chǎng)趨之如騖，并加速對(duì)腦機(jī)行業(yè)的投資布局。據(jù)研究公司Pitchbook的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年至今，風(fēng)投機(jī)構(gòu)已經(jīng)支持了37家腦機(jī)接口初創(chuàng)公司，總額為2.63億美元。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2022年我國(guó)腦機(jī)接口相關(guān)融資事件創(chuàng)近年來(lái)最高，截至2022年11月已經(jīng)超過(guò)20起。

最初業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，腦機(jī)接口技術(shù)未來(lái)將主要應(yīng)用于醫(yī)療康復(fù)行業(yè)。但近年來(lái)，其下游應(yīng)用場(chǎng)景不斷擴(kuò)容，賦予了腦機(jī)接口更廣泛的商業(yè)價(jià)值。

記者注意到，就在Neuralink讓猴子實(shí)現(xiàn)“意念打字”的前幾天，華為和天津大學(xué)公開了腦機(jī)接口專利“人機(jī)交互方法、人機(jī)交互裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)”。資料顯示，該專利能夠使用戶無(wú)須直視視覺(jué)刺激且快速下發(fā)不同的操作命令。有業(yè)內(nèi)專家分析認(rèn)為，華為的這項(xiàng)技術(shù)專利有望率先應(yīng)用于華為智能駕駛領(lǐng)域。

此外，腦機(jī)接口在商業(yè)及生活服務(wù)方面的適用領(lǐng)域也十分廣泛，例如測(cè)謊、游戲娛樂(lè)、身份識(shí)別、虛擬世界導(dǎo)航等。這類腦機(jī)技術(shù)多采用非植入式，具更加安全、更加便捷、更易被大眾接受。

國(guó)內(nèi)腦機(jī)接口企業(yè)BrainCo于今年11月推出首款腦機(jī)接口消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品——深海豚（Easleep）腦機(jī)智能安睡儀。據(jù)韓璧丞介紹，該產(chǎn)品是腦機(jī)接口產(chǎn)品首次大規(guī)模進(jìn)軍C端市場(chǎng)，為未來(lái)腦機(jī)技術(shù)普及提供了可能。

“電子游戲交互設(shè)備已經(jīng)從電腦升級(jí)成手機(jī)，現(xiàn)在正在演變成VR眼鏡，如果腦機(jī)接口實(shí)現(xiàn)突破，將給人機(jī)交互的效率和速度帶來(lái)巨大提升?！敝锌圃荷虾Ｎ⑾到y(tǒng)所副所長(zhǎng)、腦虎科技創(chuàng)始人兼首席科學(xué)家陶虎表示。

CIC灼識(shí)咨詢總監(jiān)張辰愷也認(rèn)為，腦機(jī)接口是元宇宙的核心技術(shù)和重要接入方式之一。腦機(jī)技術(shù)可以通過(guò)連接人腦和機(jī)器在元宇宙中實(shí)現(xiàn)信息的輸入和輸出。未來(lái)元宇宙中腦機(jī)接口可能會(huì)替代目前依托人臉建模、語(yǔ)音識(shí)別的表情生產(chǎn)，通過(guò)腦活動(dòng)傳遞情感元素。同時(shí)，腦機(jī)接口未來(lái)可能通過(guò)影響大腦，為人類提供視、聽、觸等多方面的體驗(yàn)，讓用戶能真正做到身臨其境，最終實(shí)現(xiàn)客觀現(xiàn)實(shí)世界與算法數(shù)字構(gòu)成的虛擬世界的自由切換。

仍存在諸多未知問(wèn)題

多位業(yè)內(nèi)專家對(duì)記者表示，目前腦機(jī)接口技術(shù)依然處于發(fā)展早期，仍存在數(shù)據(jù)采集技術(shù)、安全、倫理等諸多未知問(wèn)題。

國(guó)際電氣電子工程師協(xié)會(huì)院士、得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校電氣和計(jì)算機(jī)工程教授何塞·米蘭表示，不同的腦機(jī)接口技術(shù)，具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)。侵入式腦機(jī)接口可以通過(guò)將電極植入腦內(nèi)靠近神經(jīng)回路的位置，以高保真度和信噪比記錄大腦信號(hào)。這引領(lǐng)了許多重要的神經(jīng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)，但代價(jià)是有創(chuàng)傷，因此對(duì)大多數(shù)人的應(yīng)用也會(huì)相當(dāng)有限；而非侵入式腦機(jī)接口可以很容易地應(yīng)用于人類，不會(huì)造成倫理或安全問(wèn)題，但其限制在于信號(hào)質(zhì)量低，很難實(shí)現(xiàn)腦電信號(hào)的持續(xù)、穩(wěn)定、精準(zhǔn)地捕捉。

“現(xiàn)在的機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)于大腦信號(hào)解析是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足的?！痹谥袊?guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心學(xué)術(shù)主任蒲慕明看來(lái)，大腦是人體最復(fù)雜的器官，腦電波的解讀過(guò)程通常非常繁瑣，需要事先在腦信號(hào)與思維任務(wù)之間建立映射模型，而處理這樣大量的信息需要有計(jì)算大量信息的能力，計(jì)算不是簡(jiǎn)單的靠計(jì)算機(jī)的算力就夠了，要理解大腦神經(jīng)復(fù)雜活動(dòng)的意義究竟是什么，需要概念性的框架，在框架下解析大數(shù)據(jù)，在解碼過(guò)程中還需要大量的學(xué)習(xí)，已知的大腦的活動(dòng)對(duì)應(yīng)的行為是什么，需要更好的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，才能夠更有效地解碼。

除了廣泛用于相關(guān)疾病的康復(fù)行業(yè)，為健康人群創(chuàng)建可用的腦機(jī)接口程序在未來(lái)是一個(gè)很大的市場(chǎng)?！敖】等巳旱脑V求并不是通過(guò)腦機(jī)接口去做本來(lái)就能夠完成的事情，而是希望它能夠幫助我們做不能做到的事或預(yù)測(cè)我們即將做的事，比如自動(dòng)駕駛。”何塞·米蘭指出，目前的人工智能并沒(méi)有考慮到主體的認(rèn)知狀態(tài)，如果我們能將主體的認(rèn)知系統(tǒng)納入人工智能，就能通過(guò)腦機(jī)接口來(lái)創(chuàng)造額外的價(jià)值。而在使用腦機(jī)接口的同時(shí)，你的大腦也會(huì)經(jīng)歷不斷學(xué)習(xí)的過(guò)程，而這又是另一種挑戰(zhàn)。

此外，不少專家還認(rèn)為腦機(jī)接口存在一定的倫理風(fēng)險(xiǎn)。張辰愷認(rèn)為，對(duì)于治療性腦機(jī)接口來(lái)說(shuō)，會(huì)產(chǎn)生自我定義的倫理問(wèn)題，即由機(jī)器控制所產(chǎn)生的情緒代替人類自發(fā)產(chǎn)生的情緒是否符合倫理。對(duì)于服務(wù)型腦機(jī)接口來(lái)說(shuō)，最大的倫理問(wèn)題即腦隱私保護(hù)。腦機(jī)接口很可能會(huì)侵犯用戶的行為性格隱私和健康隱私，從而導(dǎo)致操控、歧視與偏見。同時(shí)，在人機(jī)決策權(quán)分配上也存在倫理問(wèn)題，比如如何分別分辨行為的產(chǎn)生是主體自身原因還是受機(jī)器的控制。

作者丨齊旭

編輯丨徐恒

美編丨馬利亞

監(jiān)制丨連曉東