脑机接口未来已来？

　　猴子被植入Neuralink脑机接口芯片后能够用意念打字
　　电影《阿凡达》中，人类可以通过脑机接口控制＂替身＂（Avatar）的活动；《黑客帝国》中，人类通过脑机接口与母体连接并维系沟通……如今，这些只存在于科幻电影中的情节正一步步走进现实。
　　最近，由埃隆·马斯克掌门的脑机接口公司Neuralink，让猴子通过屏幕和植入大脑的传感设备来追踪屏幕上的移动光标，拼出了＂Can I please have snacks＂（我能吃点零食吗？）的英文短句。猴子全程和键盘没有物理接触，马斯克称，它在用意念移动光标。
　　过去三年，这家脑机接口公司每年都会公布其脑机接口技术的进展，实验对象也从小鼠、猪变成了大脑复杂程度接近人类的猴子。人们也看到，在脑机接口领域，传感设备的体积不断优化、缝合速度不断加快。不仅如此，马斯克还表示首款Neuralink设备有望在未来5-6个月内进入人脑试验。
　　脑机接口作为人脑与外界（计算机或其他外部装置）实现连接进行直接通信的＂黑科技＂，已经成为资本追捧和科技巨头争抢的风口。不仅仅是马斯克的Neuralink公司，华为、谷歌、Meta等海内外大型科技公司均在这一领域有所布局。麦肯锡（McKinsey）预测，未来10到20年，全球脑机接口产业将产生多达2000亿美元的经济价值。
　　面临技术路线之争
　　在马斯克的设想中，一枚芯片可以在大脑和计算机之间建立一条通路。根据他的描述，脑机接口是通过手术向脑中植入计算机芯片，利用电流让计算机和脑细胞产生＂互动＂，短期目标可以帮助治疗阿尔茨海默氏症、痴呆症和脊髓损伤等神经系统疾病。而对于健康人来说，脑机接口则能够实时监测健康，通过控制激素水平减轻焦虑，甚至可以存储一个人的记忆。
　　目前，脑机接口有公认的三类技术路线——侵入式、半侵入式、非侵入式。马斯克的Neuralink是典型的采用侵入式路线的明星公司。
　　过去三年，Neuralink每年都公布其脑机接口技术进展。2019年，Neuralink宣布，通过线程、机器、芯片、算法四个具体方向，利用手术机器人、N1传感器和柔性电极三大工具，以侵入式方式建立脑-机系统，并成功在小鼠身上进行了实验；2020年，Neuralink为三只小猪植入了＂硬币＂大小的芯片，一小时内将1024个柔性电极嵌入猪脑；2021年，首次在猴脑中植入脑机接口芯片，让这只猴子在没有游戏操纵杆的情况下，仅用大脑意念在电脑上打乒乓球。
　　侵入式脑机接口手术概念图
　　最近，Neuralink为猴子成功植入了升级设备——N1芯片。据介绍，这枚芯片只有四分之一硬币大小，还改进了芯片的充电系统，将电池寿命延长了一倍。对于下一代Neuralink产品，马斯克透露，除了脑机接口的芯片与电极、手术机器人两大产品外，该团队正在开发有可能恢复瘫痪患者运动能力的脊髓植入物，以及一种恢复视力的眼部植入物——植入两只猴子的视觉皮层，目标是让那些在黑暗中生活了几十年的人重见光明。
　　马斯克和他的Neuralink的研究成果，在脑机接口行业中并不稀奇。＂老实验，新设备。＂强脑科技创始人兼CEO韩璧丞这样评价。亦有业内专家表示，Neuralink的这一成果在脑机领域没有丝毫创新，＂鼠狗猪＂都是必经之路。
　　与Neuralink略显＂激进＂的路线有所不同，另一家脑机接口公司Synchron选择了一条折衷的技术路线——半侵入式脑机接口技术，将装置植入颅骨内部的脑膜外而非灰质内，从而治疗包括肌萎缩侧索硬化症（ALS）在内的瘫痪患者，恢复其某些机体功能。
　　Synchron表示，他们已经在美国和澳大利亚实施了两项人体临床试验。美国人体临床试验项目的首位患者于今年7月在纽约植入了Synchron 脑机接口，已经能让患者利用脑皮层电图（ECoG）反馈与控制平板电脑，凭＂意念＂移动屏幕上的光标发短信和浏览新闻。值得注意的是，相比Neuralink＂头顶开洞＂式植入手术，Synchron采用静脉植入式，将传感器推到合适的位置，患者只需48小时就能回家。
　　12月15日，Synchron宣布公司完成7500万美元C轮融资，主要资方包括亚马逊创始人贝索斯和微软创始人比尔·盖茨。这笔新的融资，将使Synchron的融资总额达到1.45亿美元（约合10.11亿元）。尽管融资总额低于Neuralink公司，但鉴于Synchron已经抢先于Neuralink获得美国食品药品管理局（FDA）批准进行人体临床试验，Synchron有望超越Neuralink，成为世界上首个实现脑机接口商业化的公司。
　　＂脑机接口的愿景，是让绝大多数的人，主要是健康人群实现大脑和电脑的直接互动。＂盛大集团创始人、天桥脑科学研究院（TCCI）创始人陈天桥表示。在这一点上，他并不认可马斯克的观点，＂我们不能炸开健康人大脑的城墙强行连接和传输＂。
　　如今，Neuralink已经出现了一些挑战性问题。早前有消息称，Neuralink涉嫌杀死大约1500只猴子和猪等动物用于Neuralink实验。或因为如此，Synchron这种不开脑颅、且精准性高于非侵入式的脑机接口技术，近年来受到资本追捧。
　　万亿级市场正在形成
　　中国电子技术标准化研究院公布的《脑机接口标准化白皮书2021》显示，2019年全球脑机接口市场规模约12亿美元，预计2027年将达37亿美元，复合年均增长率15.5%，目前下游医疗保健领域占比62%，其次为疾病治疗。麦肯锡则做出了更为大胆的预测：未来10年-20年，全球脑机接口产业将产生最多2000亿美元（约合人民币1.42万亿元）经济价值。
　　万亿级的产业价值令资本市场趋之如骛，并加速对脑机行业的投资布局。据研究公司Pitchbook的数据统计，2022年至今，风投机构已经支持了37家脑机接口初创公司，总额为2.63亿美元。据不完全统计，2022年我国脑机接口相关融资事件创近年来最高，截至2022年11月已经超过20起。
　　最初业内普遍认为，脑机接口技术未来将主要应用于医疗康复行业。但近年来，其下游应用场景不断扩容，赋予了脑机接口更广泛的商业价值。
　　记者注意到，就在Neuralink让猴子实现＂意念打字＂的前几天，华为和天津大学公开了脑机接口专利＂人机交互方法、人机交互装置及存储介质＂。资料显示，该专利能够使用户无须直视视觉刺激且快速下发不同的操作命令。有业内专家分析认为，华为的这项技术专利有望率先应用于华为智能驾驶领域。
　　此外，脑机接口在商业及生活服务方面的适用领域也十分广泛，例如测谎、游戏娱乐、身份识别、虚拟世界导航等。这类脑机技术多采用非植入式，具更加安全、更加便捷、更易被大众接受。
　　国内脑机接口企业BrainCo于今年11月推出首款脑机接口消费级产品——深海豚（Easleep）脑机智能安睡仪。据韩璧丞介绍，该产品是脑机接口产品首次大规模进军C端市场，为未来脑机技术普及提供了可能。
　　＂电子游戏交互设备已经从电脑升级成手机，现在正在演变成VR眼镜，如果脑机接口实现突破，将给人机交互的效率和速度带来巨大提升。＂中科院上海微系统所副所长、脑虎科技创始人兼首席科学家陶虎表示。
　　CIC灼识咨询总监张辰恺也认为，脑机接口是元宇宙的核心技术和重要接入方式之一。脑机技术可以通过连接人脑和机器在元宇宙中实现信息的输入和输出。未来元宇宙中脑机接口可能会替代目前依托人脸建模、语音识别的表情生产，通过脑活动传递情感元素。同时，脑机接口未来可能通过影响大脑，为人类提供视、听、触等多方面的体验，让用户能真正做到身临其境，最终实现客观现实世界与算法数字构成的虚拟世界的自由切换。
　　仍存在诸多未知问题
　　多位业内专家对记者表示，目前脑机接口技术依然处于发展早期，仍存在数据采集技术、安全、伦理等诸多未知问题。
　　国际电气电子工程师协会院士、得克萨斯大学奥斯汀分校电气和计算机工程教授何塞·米兰表示，不同的脑机接口技术，具有不同的优缺点。侵入式脑机接口可以通过将电极植入脑内靠近神经回路的位置，以高保真度和信噪比记录大脑信号。这引领了许多重要的神经科学发现，但代价是有创伤，因此对大多数人的应用也会相当有限；而非侵入式脑机接口可以很容易地应用于人类，不会造成伦理或安全问题，但其限制在于信号质量低，很难实现脑电信号的持续、稳定、精准地捕捉。
　　非侵入式脑机接口
　　＂现在的机器学习算法对于大脑信号解析是远远不足的。＂在中国科学院院士、中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心学术主任蒲慕明看来，大脑是人体最复杂的器官，脑电波的解读过程通常非常繁琐，需要事先在脑信号与思维任务之间建立映射模型，而处理这样大量的信息需要有计算大量信息的能力，计算不是简单的靠计算机的算力就够了，要理解大脑神经复杂活动的意义究竟是什么，需要概念性的框架，在框架下解析大数据，在解码过程中还需要大量的学习，已知的大脑的活动对应的行为是什么，需要更好的机器学习算法，才能够更有效地解码。
　　除了广泛用于相关疾病的康复行业，为健康人群创建可用的脑机接口程序在未来是一个很大的市场。＂健康人群的诉求并不是通过脑机接口去做本来就能够完成的事情，而是希望它能够帮助我们做不能做到的事或预测我们即将做的事，比如自动驾驶。＂何塞·米兰指出，目前的人工智能并没有考虑到主体的认知状态，如果我们能将主体的认知系统纳入人工智能，就能通过脑机接口来创造额外的价值。而在使用脑机接口的同时，你的大脑也会经历不断学习的过程，而这又是另一种挑战。
　　此外，不少专家还认为脑机接口存在一定的伦理风险。张辰恺认为，对于治疗性脑机接口来说，会产生自我定义的伦理问题，即由机器控制所产生的情绪代替人类自发产生的情绪是否符合伦理。对于服务型脑机接口来说，最大的伦理问题即脑隐私保护。脑机接口很可能会侵犯用户的行为性格隐私和健康隐私，从而导致操控、歧视与偏见。同时，在人机决策权分配上也存在伦理问题，比如如何分别分辨行为的产生是主体自身原因还是受机器的控制。
　　作者丨齐旭
　　编辑丨徐恒
　　美编丨马利亚
　　监制丨连晓东