脑机接口会走多远

朱涵

脑机接口实现更多的科学想象，还有待技术的突破。但可以肯定的是，连接人脑与电脑的步伐正越来越快。

6月中旬，一项来自东南大学等机构的研究表明，科学家利用非侵入式的脑机接口，实现了用意念控制超材料，并将意念远程传输。该成果在《光：快讯》发表后，旋即引发关注。

意念控制是影视作品中经久不衰的经典场景。从中国武侠剧中的御剑飞行，到电影《阿丽塔》中人机融合极为普遍的未来世界，无不折射着人类对通过机器拓展能力边界的期待。

脑机接口技术让意念控制不再止于想象、科幻。据了解，作为生命科学和信息技术交叉融合的前沿颠覆性技术，脑机接口历经近50年发展，已经走过科学幻想和概念验证阶段，正逐渐通过临床研究应用于癫痫等脑部疾病治疗，以及让视障人士“重返”光明，让残障人士、瘫痪病人重新获得运动能力等。

脑机接口实现更多的科学想象，还有待技术的突破。但可以肯定的是，连接人脑与电脑的步伐正越来越快。

幻想照进现实

脑机接口技术是一种在脑与外部设备之间建立通讯和控制通道，用脑的生物电信号直接操控外部设备，或以外部刺激调控脑的活动，从而增强、改善和延伸大脑功能的技术。

该技术探索始于20世纪70年代。近50年来，全球不少高校、研究机构、企业等纷纷布局脑机接口，从科学原理、技术优化、临床转化、商业应用等方面快速推进。

脑机接口之所以令众多研究者孜孜以求，在于它被认为既是神经修复最有效的工具，是目前解决瘫痪、中风、帕金森病等患者神经功能受损的有效手段，此外它还是全面解析认识大脑的核心关键技术，是国际脑科学最前沿研究的重要工具。

众所周知，大脑是人体最复杂的器官，也是理解自然和人类本身的“终极疆域”。大脑中，1000多亿个神经元形成100多万亿个神经元连接，让“读懂”大脑成为世界性难题。

脑机接口的目的之一，即是读取，乃至“读懂”大脑信息。

据了解，脑机接口的技术流程主要分为采集和解读脑电波两步，解读脑电波是搭建脑机接口系统的关键环节。

受访专家表示，脑电波的解读过程非常繁琐，需要事先在脑信号与思维任务之间建立映射模型。脑机接口系统则利用映射模型，实时处理在线记录的脑电信号并将其转化为机器指令，从而控制外部设备。与此同时，大脑实时接收脑机接口的反馈结果。

在信号采集方面，根据脑电信号采集器件是否需要植入人脑，脑机接口可分为侵入式（植入人脑）和非侵入式（覆盖在头皮上）两类。

通常而言，侵入式脑机接口获取的信号质量较高，信号解读更为精准。21世纪以来，随着神经科学、计算科学、材料科学的进步，侵入式脑机接口技术成为全球研究的热点和难点。

近年，美国匹兹堡大学、加州理工学院等多个研究团队已成功通过侵入式脑机接口，让瘫痪病人用大脑直接控制机械手完成抓握、搅拌动作，将脑电波直接转化成文字和语音等。

国内的脑机接口研究也在医疗健康等领域取得一定成果。2020年，浙江大学团队完成我国首例侵入式脑机接口的临床转化研究，一名72岁的高位截瘫患者通过脑机接口控制机械臂，重获进食、握手等运动能力。

精度与安全：脑机接口的两难选择

脑机接口承载着患者功能康复、提升生活质量等的期望，但其技术本身仍有诸多需要完善之处。

张建民介绍，脑机接口研究对偏瘫、失语患者的临床治疗和康复具有重要意义，但相关技术要真正应用到现实生活，还要克服一些技术瓶颈。比如如何解决植入电极后信号衰减、如何最大限度避免芯片植入对大脑的损伤等。

据了解，大脑植入电极后一段时间，电极会被胶质细胞包裹，监测到的神经元活动越来越少甚至消失。美国公开资料显示，脑机接口最常使用的电极是犹他电极，其植入脑部后的寿命大约在2～5年。此后，若要维持脑机接口功能，就要重新植入电极，这也意味着患者将经历再次手术的风险。

芯片植入对大脑的损伤同样不容小觑。侵入式脑机接口能深入采集神经信号，获取更多高质量脑电信号，但对人体有创伤、排异风险高，可能带来手术伤害和长期植入风险、设备生理排斥安全风险、信号传输或软件算法导致失误的风险等。

如果采用相对温和、安全的非侵入式技术路线，则可能很难实现脑电信号的持续、稳定、精准捕捉。

“如果把人类大脑想象成一个在歌剧院演出的合唱团，每一位成员都是一个神经细胞，那么使用非侵入式脑机接口技术，相当于让观众在歌剧院门外听大合唱，观众没法听清某一個歌唱家的声音。”浙江大学求是高等研究院教授许科帝说。

精度与安全，似乎是脑机接口的两难选择——如何在最低限度损伤大脑和最大限度利用大脑之间达到平衡，是脑机接口技术的核心挑战。

谁将拥有大脑信号

人们对脑机接口技术的犹疑，并不只是人身安全。脑机接口还面临隐私泄露、操纵思维等法律伦理困境。人们的疑问包括：如果脑机接口设备被大规模使用，谁将拥有我们的大脑信号？又有谁有权读写，甚至篡改大脑信号？

研究人员已经证实，通过大脑成像和神经信号可以判断思维，进而干预行为。美国科学家2013年发表论文称，可以从大脑活动中推断出人们的政治观点，比如区分民主党和共和党。

在商业领域，一些检测大脑活动的可穿戴设备，也已经能够用来追踪情绪、情感或判断精神状态。例如由美国公司开发的“XWave”耳机，已被允许插入苹果手机并读取脑电波。该产品称能通过头骨额头的表面，检测微弱的脑波信号，并把这些模拟信号转换成数字信号，从而探测到注意力和冥想水平。

学者们担忧，脑电信号包含健康状况、生活经历、财产婚恋、社会关系、信仰心理等隐私信息，具有“读心”能力的脑机接口技术，容易导致数据、隐私等的泄露。

此外，脑机接口技术还可能带来操纵思维等伦理挑战。

北京大学哲学系教授陈少峰认为，通过脑机接口对人的身体、意向、记忆和情感进行生理性直接操控而产生的因果性影响是史无前例的，这使从客观视角甄别自主决策或机器决策成为困难。脑信号的商业化分析，可能让企业得以通过解码用户神经信号反向操纵用户的思想倾向和购买选择等。

陈少峰进而表示：“是否仍应该让渡一部分决策权给脑机接口算法，如何判定行为主体是受自身支配还是受设备支配？当用户脑信号与机器算法结果冲突时，最终仲裁者是谁？在道德和法律层面都需要重新界定。”

脑机接口技术的伦理影响，还包括技术增强、赋能人类等的边界探讨。

有专家认为，脑机接口技术一旦成熟，人类将拥有一种崭新的、电子化下的“超级力量”，没有“外挂”的普通人可能处于竞争劣势，使社会阶层分化加剧。这一数字鸿沟能被人们接受吗？

摘编自《瞭望》2022年第35期