“一念互联”梦想成真：科学家当年的脑机接口“白日梦”，即将变成巨头的掘金风口

技术更新迭代到今天，人们在期待人工智能改变世界的同时，心底深处又难免有些惧怕。试想这样一天：当我们大脑中都植入了电极或是芯片，可以通过“意念”来控制周遭的所有智能设备，真正成了一名“半机械人”。到那时，世界的运行规则会发生哪些变化？

不可否认的是，呼啸而来的人工智能时代将真正“赋能”于人类，让大家获得前所未有的更多感知能力。就在今年7月17日，有着“硅谷钢铁侠”之称的埃隆·马斯克（Elon Musk）首次对外公布了他创立的脑机接口公司神经网络（Neuralink）的最新进展。马斯克在发布会现场向人们展示了一种更迅速的人机交互方式——全新的脑机接口。通过这种接口，机器可以获得更高质量的大脑皮层信号，完成更全面的大脑数据记录工作。紧随其后，社交巨头脸书(Facebook)也立即宣布将投入大量资金资助高校科研团队研发“语音解码器”——这种解码器可以让人们依靠意念来控制智能设备，未来将用来帮助残障人士恢复部分沟通能力。

许多观众在《黑客帝国》中看到的那一幕人机互动场景似乎正在成为现实。但一切真如想象般美好吗？脑机接口目前究竟进展到了哪一阶段？又会为我们生活的世界带来哪些变化？

造福残障人士，脑机接口“牛刀小试”

就在马斯克在互联网上首次公开他的脑机接口后，一石激起千层浪。赞同者有之，反对者也不在少数。

作为首批因瘫痪而植入脑机接口的“拓荒者”，内森·科普兰（Nathan Copeland）的经验值得分享。当他看到马斯克的神经网络发布会后，显得十分兴奋，并积极表示希望与马斯克深入探讨参与到这项实验中的可能性。

科普兰是怎样接受了脑机接口这一新技术，如今又为何愿意再次尝试？科普兰的故事，还要从多年前的一场车祸说起。

因为意外车祸，科普兰的胸部以下全部瘫痪。五年前，他志愿加入了匹兹堡大学实验室的一项人体实验。在这场实验里，借助各种尖端设备科普兰身体上的某些感觉又“失而复得”。他所参与的这项实验，运用的正是目前应用最广泛的犹他电极阵列（Utah Array）技术。这是一种侵入式脑机接口的选择，需要往实验对象大脑中插入电极、神经芯片。相比于非侵入式的脑机接口，这种侵入式的选择能获得更精准的神经信号。

在大脑中插入犹他电极阵列后，科普兰做了一件为人津津乐道的事情——与时任美国总统奥巴马进行了一次具有划时代意义的“握手”。科普兰通过传递大脑信号完成了用“意念”控制机械臂这一复杂过程，最终成功地与奥巴马握上了手。科普兰大脑中的犹他电极阵列，让他可以准确完成这一系列动作，但他要承受的代价也不菲——科普兰的大脑里被植入了四个形状的犹他电极，它们像“信使”一样将他的大脑信号精准地传至机器，最终使科普兰可以成功用“意念”操作机械臂。

和总统握手让科普兰感受到人生短暂的“高光时刻”，但弊端也显而易见。五年过后的今天，这些犹他电极阵列已经到了“退役时刻”，摆在科普兰面前的选择，是继续手术、更换电极，以维持自己的生活品质、还是回到手术之前的状态，不再拥有如今的感知能力？

一想到未来要无休止地定期更换电极，科普兰就深感沮丧。此时，马斯克带着最新的脑机接口技术横空出世，为像科普兰一样的首批“拓荒者”提供了一种全新选择。这种脑机接口可以帮助他们以更小创伤的方式植入更多电极，既减少了实验者更换电极的次数，同时也让他们可以更好地控制自己的“手”和“脚”，提升体验感。

不过，针对初次考虑大脑植入的“新手”，科普兰依旧建议“保守选择”，也就是他现在所使用的犹他电极阵列。历经长时间考验的犹他电极阵列适应人群更广、风险性也更小。

连接技术正在逐步完善

虽然许多使用者仍持观望态度，但不少业内人士已将此次马斯克发布的脑机接口产品视为一次革命性创新。其中有一项值得人们关注的数字——Neuralink成功将脑机接口的电极数目整整增加了30倍。

光谈数字或许无法使人感同身受，但只要接触过脑机接口的人都知道，30倍意味着可以传输更多的神经信号，人们也能够获得更接近于真实触感的身体感受。

从脑机接口的工作原理说起，或许会更容易理解成倍增加的电极数目意义何在。脑机接口的最终目标是将大脑与计算机连接起来，前者以细胞为基础单位，而后者则以晶体管为基础单位，承担起“中介”角色的，就是“微电极阵列”。

马斯克成功提升电极数目的秘诀，在于将“微电极阵列”的尺寸大幅缩小。据介绍，马斯克发布的“微电极阵列”直径只有27.5微米。另一个人们熟悉的参照物是“头发丝”，直径约为80微米。这种全新的“微电极阵列”直径连头发丝的一半都不到。这足以解释为何人们可以在马斯克的现场演示中惊奇地看到电极植入的效果宛如“植发”。

微电极阵列尺寸的大幅缩小，另一个优点体现在其植入人类大脑时，造成的伤害也更小。成倍增长的微电极阵列数量还能成功构建起一个更密集立体的网络，帮助采集更多大脑信号，也可以延长电极寿命。

如何将微电极精准“埋进”大脑皮层，是脑机接口技术在实际操作环节需要破解的另一大难题。目前在市场上广泛应用的犹他电极，最常用的方式是通过开颅手术植入，不仅操作难度高，也存在一定的风险系数。马斯克在他的发布会上带来了另一项最新发明——“缝衣机器人”。有别于一般的开颅手术，“缝衣机器人”植入电极的方式十分特别，一针一针植入微电极的方式与缝衣服的动作十分相似。不仅动作轻柔，“缝衣机器人”的手势也十分精准到位，能准确避开人体内的大大小小血管，并精准抵达微电极预定好的点位。

脑机接口最早期的应用场景主要在医学领域。马斯克表示，明年末或许能在高位截瘫患者身上率先进行试验。他的最终目标，是将脑机接口手术变得与近视手术一样简单。

终极目标：人类与数字世界“一念互联”

想象虽然美好，但脑机接口这一技术在发展时却无可避免地受到人类伦理的种种拷问。即便这是一款极具变革意义的新产品，但想要让政府监管机构批准尚未经过长期试验的技术应用到人体实验上，就是马斯克要闯过的第一道难关。

清华大学医学院生物医学工程系教授、脑机接口实验室负责人高小榕在不久前召开的世界机器人大会上表示，从人机关系的伦理问题上来看待脑机接口这一技术，人类必定是主动的那一方。在高小榕看来，我们可以先从感知层面入手，再尝试约束和控制。在控制层面，首先可以尝试对外部控制，再逐步发展到对内部控制。尤其在对内部控制这一层面，比如记忆写入，我们应当抱有更加谨慎的态度。

高小榕所说的对外部控制，目前已发展至相对稳定成熟的阶段。比如，许多脑机接口设备已实现对外骨骼、键盘或可穿戴机器等外部设备的控制。就在今年举行的世界人工智能大会上，记者看到了外骨骼机器人的落地应用。现场工作人员戚君告诉记者，这是专门针对包括老年人在内的行动力衰退人群而打造的。通过使用者的“意志”操控，外骨骼机器人可设定不同的步行模式、速度，以适应使用者不同的康复需求。

虽然早在二十世纪六七十年代，科学家们就开始了脑机接口的探索。但在许多学者专家看来，目前人类对脑机接口的探索仍处于第一阶段。高小榕指出，脑机接口（BCI）的发展其实可以分为三个阶段。我们目前还处于第一阶段，也就是脑机接口阶段，第二阶段是脑机交互阶段，最终目标是发展至脑机智能阶段。在最后一个阶段，人们的一些能力或许能得到增强，也就是许多影迷更熟悉的“超感知能力”。

对于获得“超感知能力”的渴望，本质上来源于人类世界接入数字世界的需求。历经近百万年的进化，人类已经拥有了十分完善成熟的信息输入系统，但相形之下，输出系统却仍显得有些薄弱。具体来看，人们在视觉、听觉等方面都能接收到不亚于智能设备的信号，但在输出这些信息时，无论是从数量还是速度上，都仍然显得效率低下。

人工智能的出现，或许能帮助人类解决这一长期困扰。在打通与数字世界间的联系后，人工智能或许可以真正提升人们与周边环境与设施的沟通效率、感知能力，从“一键互联”进化到“一念互联”。不过，从科学伦理角度而言，在脑机智能时代下，如何把握人类与机器间的尺度，仍是一个有待解决的课题。

作者：王嘉旖
编辑：占悦
责任编辑：顾一琼

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