圖片來源 @視覺中國
文 | 氨基觀察
盡管生成式人工智能的重磅應用消息不斷，但如果說當今什麽技術最接近科幻，一定是腦機接口。
腦機接口的研究已經實現了意識打字，還實現了心靈控制，比如人類控制小鼠行爲，讓其完成複雜任務；
未來甚至有望實現部分喪失的感知能力再次獲得，比如讓盲人看得見，讓癱瘓的人動起來，讓聾人重新聽見。更腦洞大開的，還包括永生、思維控制、機械飛升……
在如今的時代，每一次技術的飛躍都像是一部精心編排的科幻大片，馬斯克無疑是這部腦機接口大片中最耀眼的明星之一。
最新的進展，來自于馬斯克創立的 Neuralink。
去年 5 月，Neuralink 終于獲得 fDA 批準展開人體臨床；1 月 31 日，馬斯克在 X 上發了條推文，告訴大家 Neuralink 的第一次人體試驗，已經開始了；日前，馬斯克表示，首位截癱受試者 " 似乎已經完全康複，沒有出現不良反應 "，并且已經可以通過大腦意念移動鼠标。
看上去，商用腦機接口邁出了下一步。這意味着什麽？腦接機口到底發展到哪一步了？
01 " 心靈感應 "
腦機接口是科幻作品裏常見的場景。
現實中的腦機接口，一頭連着你的大腦，從紛繁密集的神經元電信号中提取你的想法，另一頭連着計算機或機械等外部設備，直接繞過你的身體将想法變爲控制信号并進一步執行命令。它不需要依賴你四肢的外周神經和肌肉系統就能直接建立大腦中樞和外部設備之間的直接信息交流。
馬斯克在 2021 年發布過一隻做試驗的猴子。猴子通過意念操作，在電腦上打出一行字 " 我想吃點心 "。這背後就是腦機接口技術在支撐。
而幫助殘疾人獲取聲音的人工耳蝸則是腦機接口迄今最成功、臨床應用最普及的技術。其原理是将聲音信号轉化成電信号直接傳輸給大腦，可幫助大量失聰者重新找回聲音和交流的能力。
電影裏出現的人物如阿凡達或鋼鐵俠，都是通過腦機接口技術靈活操作肢體行動，目前還無法實現。
而近年來，經過國内外科研團隊多年開發，腦機接口已取得不少進展，目前分爲侵入式、半侵入式和非侵入式三大技術路徑。其中侵入式危險系數最高。
Neuralink 采用的是侵入式方案，需要通過開顱手術，在人腦皮層中植入一個芯片，芯片讀取并分析了你的腦電波之後，再把這些信号傳出來。
根據 Neuralink 官網，植入物 "N1" 的大小相當于 5 枚硬币堆疊在一起，其構造包括：生物相容性外殼、電池、芯片與電子器件、64 根線。"N1" 内置的微型電池配備袖珍的感應式充電器，支持外部無線充電。此外，N1 的 64 根絲線上分布着 1024 個電極，可以記錄神經活動，并且極具柔性。
值得一提的是，在 Neuralink 規劃中，植入手術并非由人類醫生主刀操作，而是由機器人 "R1" 來完成。植入過程中，患者的一塊頭骨被切除，并被腦機接口取代。植入完成後，腦機接口設備将讀取和分析大腦的活動，并将信息無線傳輸到附近的筆記本電腦或平闆電腦上。
2022 年初，FDA 基于安全等因素拒絕了公司的臨床申請。FDA 擔心該設備攜帶電極的微小線可能會遷移到大腦的其他區域；FDA 還提出了是否可以在不損害腦組織的情況下移除該設備的問題，以及設備可能過熱，是否會損害腦組織等一系列安全問題。
之前，一家做侵入式腦機接口的公司 BrainGate，曾遇到過電極在腦子中報廢的情況。原因是電極被神經膠質細胞纏住了。因此，FDA 對于安全性的考慮，是大家不得不面對的現實問題。
如今，Neuralink 順利獲批人體臨床，并完成首例患者植入，或許意味着，在安全性等方面已經獲得更多的證據。
當然，也可能是馬斯克做出了妥協。此前，FDA 便認爲，進行更慢的分階段試驗更适合 Neuralin，也就是最初植入的受試者較少，幾個月後進行更多的測試。
而馬斯克對這個建議不滿，因爲這可能會延遲 FDA 最終批準的進展。
但現在，Neuralink 官網發布的漸凍症 ( ALS ) 患者招募計劃顯示，Neuralink 希望被試者年滿 22 歲，并滿足四肢功能均受限、無改善一年以上、身邊至少有一位親友提供照顧的要求。整個試驗爲期 6 年，其中有 18 個月的基礎研究。
而 Neuralink 表示，2024 年将進行 11 例手術，2025 年 27 例，2026 年 79 例，而到 2030 年，這個數字将增長至 22000。
這也符合 FDA 提出的更慢、分階段的建議。
Neuralink 的首款腦機接口産品名爲 Telepathy "（ 心靈感應 ），馬斯克也寫下了他對産品前景的思考："（未來人類）隻需要思考，就可以控制手機或電腦，并通過它們控制幾乎任何設備。想象一下，如果霍金能比一位快速打字員或拍賣員更快地交流，這就是我們的目标。"
比起所謂的把人類變成半機械人，這個目标顯然要踏實得多，也邁出了關鍵一步。
02 開啓治療新時代
馬斯克本就是一個充滿争議的人物，他的每一次創新都會引發激烈的讨論。有人崇拜他如科技界的救世主，有人則批評他是不顧後果的夢想家。但不可否認的是，他的願景和執行力已經多次推動了科技的邊界。
正如美國布朗大學腦機接口專家約翰 · 多諾霍所說的，" 馬斯克已經以很多科學家的研究爲基礎，完成了很多初步工作，其中就包括我們團隊從 21 世紀初期就開始做的工作。"
自 1969 年以來，科學家一直在努力推進神經系統外接的實驗，探索人腦的奧秘。而腦機接口在人腦與外部設備間，創建了用于信息交換的連接通路。這能爲我們帶來什麽呢？
場景取決于想象力。至少在醫學領域，它有許多令人期待的妙用。
人類許多疾病，是由于大腦無法連接到身體周圍的神經，比如癫痫和帕金森氏症，還包括脊髓神經損傷後四肢癱瘓。而基于腦機接口，這些疾病有望得到改善。
當前藥物和手術等技術對于因卒中、ALS 等引起的中樞神經受損患者，缺少足夠的治療效果，患者長期處于癱瘓等功能失常狀态，生活質量差。
而腦機接口的技術突破了傳統機體組織修複的範圍，以人機方式實現了功能的替代，具有革命性的意義，并且也在一些個案上取得突破。2014 年巴西世界杯開幕式上，一位高位截癱的青年身披借助機械輔助，利用腦機接口開出第一腳球，向全世界展示了腦機接口最直觀的臨床價值——爲運動障礙提供輔助工具。
包括 Neuralink 在内的企業，正在證明這一點。國内關于腦機接口的研究也如火如荼。
2020 年浙江大學團隊使得一名四肢癱瘓者能精準控制外部機械臂和機械手，能夠精準完成進食和握手等基本動作。除了運動輔助治療方面的進步，語言恢複領域的腦機接口技術也大放異彩。
2023 年 6 月，複旦大學附屬華山醫院牽頭發布了一個适用于漢語的神經網絡模型，可從顱内記錄中分别解碼漢語的詞彙音調和基本音節并組合生成語音，通過腦機接口技術幫助音調語言發音障礙或失語症患者把 " 心聲 " 直接表達出來。
可以說，腦機接口的應用起點在于醫學，利用腦機接口技術獲取上述大腦功能區的信息并進行分析，能爲衆多患者開啓治療新時代。
盡管從臨床到最終上市，腦機接口仍有較長的路需要探索，設備和手術（侵入式）的安全性、穩定性、可靠性等多個問題需要解決，但衆多腦卒中癱瘓人群、帕金森患者人群需要腦機接口技術恢複功能，腦機接口在醫療上的應用需求迫切且廣闊。
根據麥肯錫的測算，在 2030-2040 年，全球腦機接口醫療應用的潛在市場規模有望達到 400 億 -1450 億美元，其中嚴肅醫療應用潛在規模在 150 億 -850 億美元，消費醫療應用潛在規模在 250 億 -600 億美元。
當前，關于消費醫療的探索同樣火熱。比如，有加拿大腦機接口公司推出腦波檢測頭環，幫助用戶通過實時音頻反饋來提升冥想效果。
在國内，也已有企業腦控助眠儀、腦控鼠标、冥想腦狀态監測等産品，來改善失眠、抑郁。比如柔靈科技發布的一款小型化腦電監測設備 Airdream，除通過腦電信号監測睡眠質量外，還搭載了家用睡眠腦電管理系統，輔助用戶減壓、放松，快速進入睡眠狀态；杭州回車科技推出腦電智能眼罩。
總的來說，目前腦機接口設備隻能作用于大腦皮層，這樣可以簡化深入研究所涉及的許多問題。大腦皮層主要處理很多直接信号，比如直接來自運動意圖的感覺信息、聽覺、視覺等。
理論上，這可以解決失明、癱瘓、聽力等很多問題，隻需要将設備與大腦皮層正确連接。
而根據馬斯克介紹，目前 Neuralink 已經進入大腦大約 3～4 毫米深的地方，這些電極從皮層内的多個層面進行傳感，大腦皮層下面還有更深的大腦系統，比如下丘腦，這些更深層次的大腦系統才是實現信息交互的目标，它還可以治療抑郁症、上瘾、焦慮等更多疾病。
這還需要大量的科研投入和産出，還有很漫長的路要走。
03 需要時間的回答
如果說 AI 的終極目标是實現無機生命智能的極緻，那腦機接口做的事就是打破有機生命智能與無機智能的信息邊界，實現融合。
有關腦機接口，無數人給出了應用場景，比如意見交流、控制情緒等。短期看，太過于高估，長遠看，又太過于低估。
馬斯克曾說過，要讓盲人重見光明，讓殘疾人恢複行動能力，甚至還談到了人和人工智能的融合。這也讓腦機接口廣泛出圈。
但實際上，" 讓盲人看得見，讓癱瘓的人動起來，讓聾人重新聽見 " 已經是一句流傳了 25 年的老話了。而無數科學家正在爲這個最終目标努力。
目前的問題是，恢複感官輸入（如視覺）涉及大腦中的電刺激，與僅記錄單細胞神經活動相比是完全不同的。目前，尚沒有任何證據表明目前的神經植入物裝置可以以任何方式創建感官系統。
換句話說，腦機接口技術作爲一門新興的研究領域，發展仍在早期，涉及計算機科學、神經科學、心理認知科學、生物醫學工程、數學、信号處理、臨床醫學、自動控制等多個領域，仍有大量的問題尚待解決。
比如，如何處理數量龐大且複雜的神經元。
腦機接口可以有很多不同的種類，用于提供多種功能。但所有研究腦機接口的科學家都在努力解決這兩個問題：如何從大腦中輸出正确的信息？如何将正确的信息輸入到大腦？
這兩件事情一直在你的大腦自然地發生。你在看這句話時，你的眼睛正在做出一系列特定的水平動作。這是大腦神經元将信息輸出到一台機器（你的雙眼），機器接收命令并作出響應。
輸入及輸出信息是大腦神經元的工作。腦機接口要做的就是介入到這個過程當中。
這聽起來并不難。但是，整個大腦皮質的體積大約爲 50 萬立方毫米，在這個空間裏大約有 200 億個神經元細胞體。每立方毫米的皮質平均含有約 4 萬個神經元。但神經元細胞體隻是神經元的一小部分結構。
除此之外，大腦中還有與神經元數量差不多的膠質細胞，以及血管。每立方毫米的皮質裏面的毛細血管加起來的總長度可以達到一米。
而腦機接口的技術工程師如果要做到對于大腦信号進行極爲精準的捕捉或反饋，就需要在這一立方毫米區域裏面捕捉特定的一些神經元細胞體發出的信号，或刺激某些特定的細胞體發出工程師需要的信号。難度之高可見一斑。
對比非侵入式，侵入式腦機接口可以更好地接收神經元信号，但需要電纜來傳輸大量數據。
此外，工程上更大的難度還包括成本控制，能否通過合理的流程和工藝來降低成本實現商業化。
再比如，關于腦機接口的摩爾定律。
根據統計數據顯示，以目前腦機接口技術以平均 7.4 年才能使可同時記錄的神經元數量翻倍的速度計算，要達到同時記錄 100 萬個神經元需要等到 2100 年，而要記錄人腦中的所有神經元，則要等到 2225 年。
因此，腦機接口如何解決帶寬問題成爲了學術研究、産業突破的關鍵點。多諾霍表示，關于巨大的數據量，Neuralink 提出的解決方案比想象中更實用。
Neuralink 沒有去追求全帶寬、高速率的信息獲取方式，而是使用藍牙。這樣能獲得的信息量較少，由于帶寬的限制，通過這種方式從大腦中取出的信息量無法将每一個神經元的活動都分離出來。但它卻是有效的，這種方法已經足以達到用神經活動控制電腦的目标了。
除此之外，如何提高信号識别的精度、如何改善信号處理方法使之系統化、通用化也是需要解決的問題。
當然，這些技術問題，正在被科學家和工程師們一一的攻克。
一項技術從最開始發明到終端應用，需要走很長很長的路，不止是技術的問題，還有人文倫理哲學的參與。畢竟，沒有科學的人文是愚昧的，而沒有人文的科學是危險的。
當人的大腦意識可以被準确的讀取，意味着大腦當中豐富的隐私數據将有可能會被洩露或竊取。随着腦機接口技術的發展，未來，無疑将需要提供足夠安全的措施來保障用戶的隐私數據安全。
" 對我而言，大腦是思想，幻想和異議自由的一個安全的地方，在沒有任何保護的情況下，我們已經接近跨越最後的隐私邊界。" 美國杜克大學神經倫理學教授尼塔法拉哈尼表示。
04 總結
就像電影《奧本海默》裏的故事，第一次引爆原子彈有兩種可能的結果：一是産生巨大的爆炸，二是地球就會毀滅。他們當時不知道關于原子彈的答案，即使是頂級科學家，目前也無法準确描繪腦機接口的未來。畢竟，很多事情的發生都是無法預料的。
關于腦機接口工程方面的問題在于，能否制造出體積更小、帶寬更大的低功耗信息傳輸方式。
這方面的答案似乎是肯定的。但還有一些其他技術難題目前很難解決，在關鍵試驗結果出來之前，誰也無法知道最終答案會是什麽。
但這也正是科學的本質，你永遠不知道轉角處會出現什麽。
