對話·科技新勢力 | “腦後插管”時代已來腦機接口專家解讀：駭客帝國何時將變為現實？

2022年12月16日16:36

封面新聞記者歐陽宏宇

邁向“超人認知”，腦機接口時代已經到來。

12月16日，腦機接口創企Synchron宣佈完成7500萬美元融資，投資者包括亞馬遜創始人貝索斯、微軟聯合創始人比爾·蓋茨旗下投資公司。作為其主要競爭對手的Neuralink也在幾天前對外宣稱已實現小型化、可升級的腦機設備研發，且無限接近量產。據公司創始人馬斯克介紹，公司正在尋求美國監管機構的批準，並計劃在6個月內對公司研發的腦機芯片啟動人體臨床試驗。在國內，華為、科大訊飛、三七互娛、湯姆貓等科技巨頭及上市公司都已出手佈局，腦機接口獨角獸BrainCo也在上月宣佈進入C端市場。

腦機接口的進一步發展還有哪些技術關口需要突破，最難的挑戰來自於哪裡？我們又該如何能讓腦機接口成為一項普通人都用得起的技術，實現這個目標還需要多久？近日，複旦大學類腦智能科學與技術研究院副院長王守岩表示，經曆了“讀腦”和“寫腦”兩個階段後，腦機接口技術已進入到“腦機交互”與”腦機融合”時期。在他看來，在腦機交互設想實現的過程中，需要克服交叉學科的挑戰，尤其是實現從神經科學理論到技術與系統集成的跨越，同時資本也將從概念投入轉變為支援面向需求的技術整合。

已進入“腦機交互”階段

或將變成人腦的一部分

在世紀之交的螢幕上，科幻電影《駭客帝國》所描繪的通過“腦後插管”進入虛擬世界，是不少人對腦機接口時代的感性想像。事實上，腦機接口雖然已有近50年的發展歷史，人類在近期還達不到電影里所呈現的場景。

“腦機接口主要解決兩個問題，第一是對大腦信息的讀取；第二是將讀取的信息傳回大腦，並對其進行相應的控制，或者將聲音的信息或者視覺的信息傳入其中。”據王守岩介紹，從短期看，人類在腦機接口的應用場景突破主要在三個方面，主要集中於醫療場景中。

複旦大學類腦智能科學與技術研究院副院長王守岩

一是從讀取大腦信號的角度，採用無創方式“讀腦”，從用腦電信號來控制滑鼠打字或者控制輪椅，到在腦疾病的治療、評估上落地應用。比如，評估“抑鬱症”等精神疾病的治療效果，尤其是患者服藥後效果的監測；或者應用到腦影像進行腦疾病的診斷。

二是從“寫腦”的角度，如植入電極進行腦深部電刺激治療帕金森病，以非植入的40赫茲光刺激調控腦功能減緩阿爾茲海默症。此外還有經顱的直流電刺激、磁刺激對大腦功能調控和改善。

三是交互技術。科學界最近兩年發表了幾篇重要的論文，核心的觀點是：在特定的時間對大腦進行刺激，就可以對大腦功能實現更加智能化、精準化的調控。

追溯腦機接口這一概念的提出，也是源於人類在醫學領域的探索。

早在1924年，德國精神科醫生漢斯·貝格爾在一名顱骨缺陷的病人頭皮上記錄到了電流計鏡面的微小振動，首次記錄到腦電波，自此開啟了腦機接口相關技術的學術探索時代。1973年，美國加州大學洛杉磯分校教授雅克·維達爾首先提出“腦機接口”一詞，用於描述將腦電信號轉化為計算機控制信號的系統，將神經科學與相關技術聯繫起來，推動了腦機接口技術的不斷突破。

進入21世紀的第二個十年，腦機接口技術開始加速發展，並在醫療領域得到應用。

2012年科學家首次在癱瘓患者顱內植入電極，控制機械臂來完成特定動作；2013年牛津大學的團隊，在帕金森病的治療過程中，將讀取腦信號和刺激大腦連接起來，形成了一種被稱為閉環或自適應的腦刺激方式；2014年，巴西世界盃截肢殘疾者憑藉腦機接口和機械外骨骼開出第一球；2019年歐洲團隊利用大腦的信號發出運動命令來控制腦電，刺激肌肉、刺激脊髓，讓脊髓損傷癱瘓的病人又能夠重新站立起來；2020年，浙江大學醫學院附屬第二醫院在高位截癱患者腦內植入Utah陣列電極，在我國首次實現高位截癱病人通過“腦機接口技術”控制機械臂，完成進食、飲水和握手等上肢運動。

“近年來人類一直在思考，如果讀腦、寫腦都能夠完成，是否可以將兩者相結來？所以腦機接口現在發展到“腦機交互”階段，腦機的交互，就是將腦信息的讀取和寫入成為一個整體。”王守岩預測，從這個基礎看，未來可能會發展出新的智能解決方案和設備，組成神經系統，成為大腦的一部分，這是未來腦機融合的趨勢。

革新了腦部疾病診療

但離普通人還很遠

今年6月，一項來自東南大學等機構的研究表明，科學家利用非侵入式的腦機接口，實現了用意念控制超材料，並將意念遠程傳輸。該成果發表後，旋即引發關注。

腦機接口讓意念控制不再止於想像與科幻，而其作為生命科學和信息技術交叉融合的前沿顛覆性技術卻在技術突破上受到多重製約因素。

在王守岩看來，正是由於腦機接口屬於交叉學科研究的特性，導致了把不同的技術集成、綜合的挑戰巨大。比如，腦機接口領域是一個系統集成問題的研究與研發，涉及的學科領域過多，需要能夠整合多個學科或者是知識理論的大團隊。但高校科研往往都是自由探索，只針對某一個問題進行研究，所以很難有專門的課程針對性地培養人才。

另一方面，人類目前對大腦的理解仍然處於比較初級的階段，很難通過閱讀大腦信息，找到其與疾病存在的關係。像老年癡呆這類病症，目前人類還無法清楚診斷出到底是大腦的哪一部分出現問題，也就很難通過腦機去解決問題。

“目前來看，腦機接口最可能解決的還是醫療健康相關問題，還沒有到適用的普羅大眾的腦機接口相關技術階段。”王守岩表示，腦機接口技術目前已有相關的技術在醫療領域應用，但要到電影中所描繪的夢境重現、記憶增強、知識寫入，以及虛擬大腦，數字孿生大腦等設想和研究，則還處於早期階段。

公開資料顯示，未來的5-10年，中國在腦機接口領域將處於世界前沿。從問題的角度整合技術正成為這一賽道發展的新趨勢。