真的来了？脑机接口是喜是忧

谢玮

脑机接口（BCI）火了。

5月26日，特斯拉首席执行官埃隆·马斯克旗下的公司“神经连接”（Neuralink）宣布，已获得美国食品药物管理局批准，将启动首次脑植入设备人体临床试验。

这是科技领域最引人注目的赛道之一。在A股市场，脑机接口概念板块掀起了一股热潮，多只概念股先是连续涨停后又大幅回落。

脑机接口的商业化产品似乎已经萌芽。在5月末举办的2023中关村论坛上，不少公司展示了消费级脑机接口产品，应用范围涵盖儿童教育、娱乐、医疗、健康等多个领域。

不过，作为一项“打开”大脑的“黑科技”，脑机接口技术不仅关系科技的进步，也对人类伦理道德提出了考验。

“一小部分人将会拥有前所未有的权力，他们很可能会与机器融合成为科技人（scibots），他们的大脑可能直接与电脑相连，因而拥有更高级的物理能力。”《人类简史》作者尤瓦尔·赫拉利（Yuval Noah Harari）此前在接受《中国经济周刊》记者采访时就曾表示忧心，“在未来2%乃至5%的人类会成为‘权势物种。”

不过，不论存在何种可能风险，发展脑机接口技术已成为全球科技发展的共识和竞争的高地。

“脑机接口将成为人类不可或缺的技术。”清华大学长聘教授高小榕说。

脑机接口现在发展到何种程度？关于脑机接口风险的担心是危言耸听还是未雨绸缪？该如何应对可能发生的不平等？

不是你想的那样

“嵌入到头盖骨，每日一充电”“戴一顶帽子，立刻变超脑”“用意念打字，用意念开车”——这往往是大众对于脑机接口的想象，但这远非“脑机接口”真正的内涵。

事实上，业界普遍认为，人工耳蜗是迄今为止应用最普及的脑机接口。人工耳蜗将收到的声音转化为电信号，再传送至耳蜗中的电极，电极通过刺激耳蜗神经从而让大脑产生听觉。

那么，究竟什么是脑机接口？

清华大学长聘教授高小榕直言，实际上，脑机接口到现在为止也没有一个完全很严格的科学的定义。根据相关定义，脑机接口是一个通过检测中枢神经系统活动并将其转化为人工输出来替代、恢复、增强、补充或改善中枢神经系统正常输出，由此改变中枢神经系统与内外环境之间持续交互作用的系统，“就是脑与外设之间的联系”。高小榕是我国最早开展脑机接口研究工作的学者之一。他从事的稳态视觉诱发电位脑机接口范式是脑机接口三大范式之一。

“简单理解就是，人或者是動物与外部联系，过去是通过神经网络联系，现在想通过机器联系，这么一个过程。”中国科学院院士、世界神经外科联盟执委赵继宗说。

高小榕介绍，脑信号采集、计算机科学、神经科学可谓是脑机接口发展的“三块拼图”，各学科互相影响与进步共同促成了脑机接口概念的诞生。

“脑机接口的学术概念最早由Jacques Vidal教授于1973年提出，至今正好50周年。”高小榕介绍说，脑机接口从此进入了正式的学术领域。

经过50年的发展，脑机接口的概念也在不断延伸，包括单向的交互控制，还有与反馈/调控相结合的脑机交互（interaction），以及（脑和智能系统协同工作）人工智能结合的脑机智能（intelligence）。

“脑机接口现在已经进入了一个快速的发展时期。”高小榕说，过去20年里，脑机接口技术研究不断取得突破，相关出版物数量大大增加。

赵继宗则指出，进入21世纪，脑机接口技术飞速发展，应用领域也在逐渐扩大。举例而言，2012年巴西世界杯，一位完全截瘫的病人凭借脑机接口和机械外骨骼开出了一球；2019年，高小榕协助渐冻人实现了通过意念打字；2020年，国内有团队通过植入式脑机接口技术，运用大脑运动皮层信号控制器，帮助一位因车祸高位截瘫的患者实现用意念喝水等。

目前，关于脑机接口的研究大致可分为非侵入式脑机接口（无创）和侵入式脑机接口（有创）两大类。

这其中最为著名的莫过于埃隆·马斯克旗下的脑机接口公司Neuralink。

Neuralink曾先后将脑机接口芯片植入老鼠、猪和猴子的大脑，还曾公开展示猴子通过脑机接口技术控制计算机游戏的场景，引起巨大轰动。2019年， Neuralink宣布脑机接口技术获重大突破：神经外科医师利用手术机器人给猪植入脑控芯片，28 mm2脑部植入96根直径4～6微米“线”，含3072个电极。

今年5月26日，Neuralink宣布，他们的人脑与机器的接口技术将首次进行人体临床试验，并获得了美国食品药品监管局的批准。

“这代表脑机接口进入了一个新的时代。”高小榕说。

国内脑机接口领域实践同样走在前列，5月初，北京成功完成全球首例非人灵长类动物介入式脑机接口试验。

“脑机接口在很多领域，未来都是一个不可或缺的技术。”高小榕说，脑机接口是很多学科交叉形成的一个科学领域，“它是个硬核科技，不是其他领域研究对象的线性延长，而是重要的汇聚”。

在他看来，随着人工智能的飞速发展，人机交互将会越来越重要，而脑机接口是人机交互、人与人工智能交互的终极形态。人应当如何与机器交互，人类智慧应当如何与人工智能交互结合，也将是脑机接口要解决的核心问题。

已经“从无到有、从一生二”

“脑机接口作为生命科学和信息技术深度交叉融合的前沿新兴技术，是面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康的重要领域，也是培育经济发展新动能、打造竞争新优势的未来产业领域。”在2023中关村论坛同期举办的“脑机接口创新发展”分论坛上，工业和信息化部总工程师赵志国指出。

我国高度重视脑机接口技术发展。“十四五”规划中就将类脑计算与脑机融合技术研发列入需要攻关的科技前沿领域。

赵志国介绍，在产业界共同努力下，我国已经形成覆盖基础层、技术层与应用层的脑机接口全产业链，并在医疗、教育、工业、娱乐等领域应用落地。工信部接下来将把脑机接口作为培育未来产业发展的重要方向，加强脑机接口应用场景的探索，加速推动脑机接口产业蓬勃发展。

高小榕介绍，近年来脑机接口技术进步主要表现在几大方面：一是电极技术，从湿电极、耳电极、针电极、干电极、凝胶电极到喷墨印刷电极；二是脑电信号采集设备，更加具有便携性、可穿戴性、无线通信；三是脑机接口范式的不断更新；四是脑机接口数据集的扩大。

谈及脑机接口相关技术在临床医学的相关研究应用，赵继宗向《中国经济周刊》记者介绍，目前无论国际还是国内，脑机接口技术在临床中仍属于试验阶段。未来在医疗上的应用主要在四个方向：一是能否借助技术唤醒存在意识障碍的病人；二是帮助脊髓损伤病人重新动起来；三是采集信号；四是如何用意念把中国的方块字打出来。

例如，脑机接口系统评估意识障碍。对有意识障碍的患者，通过脑机接口技术可判断患者是否有清醒的可能。

“意识障碍，说得通俗点就是植物人。什么样的植物人能醒，什么样的植物人醒不了，这是我们需要判断的。”赵继宗直言，过去是依靠神经外科和神经内科“拿锤子敲一敲，叫一叫”。而如今在臨床上，通过脑机接口技术来判断这个病人能不能醒，术后通过电极刺激病人苏醒。

例如，脑出血意识障碍早期促醒闭环脊髓电刺激系统。对脊髓损伤导致瘫痪的患者，应用脑机接口技术，在损伤节段植入电刺激器，可以通过电刺激器发出的信号促进患者行走等。赵继宗说，但这是刺激器发出的电信号，还需探索能否真正做到脑脊髓接口，也就是利用脑机接口，“通过意念使患者实现想走就行，走得快还是走得慢”。

例如，基于脑机接口的神经调控在帕金森氏病合并帕金森痴呆的相关探索。DBS（脑深部电刺激术）是目前治疗帕金森氏病的常用手段，也是脑机接口技术的一种。“DBS实际上就是一个植入的脑机接口，通过放电控制病人的抖动。”赵继宗说，目前正在研究探索能否利用该技术治疗合并帕金森痴呆。

赵继宗表示，脑机接口应用还处在临床试验阶段，许多技术和伦理问题尚待解决。随着脑研究深入，未来脑机接口在医疗领域的应用前景广阔。

他向《中国经济周刊》记者直言，在临床试验过程中最重要的技术问题就是安全问题，（如侵入性脑机接口）避免植入之后对于人体的损害，“比如放进一个东西是不是致癌？本来没脑瘤，搁进一个东西过两年长脑瘤了。” 因此，相关技术还需要时间的验证。至于非侵入脑机接口，问题则在于一是得时时佩戴，二是感知脑电信号的准确度不高。

至于相关非侵入型的消费类助眠产品，在赵继宗看来，“这些东西都可以归类为脑机接口，但是距离我们说的真正的脑机接口还差得很远”。

他指出，在脑机接口领域国内与国际发展是同步的，“国外做到的，国内也能做到”。脑机接口的发展需要加强“政、产、学、研、医”的通力合作以及人才培养，共同推进脑机接口的健康快速发展。

视觉中国

视觉中国

“经过半个世纪的发展，脑机接口已经从科幻到了产业落地的突破。已经实现了从无到有，实现了从一生二。”高小榕说，“未来我们将克服更多的挑战，在未来50年能实现二生三、三生万物的这样一个过程。”

技术照进现实的萌芽与挑战

脑机接口并不像想象的那样遥不可及，当前脑机接口技术有其重要应用场景。

比如，在航天员太空环境适应训练中，因为离心机高强度的刺激环境，在训练中人常常会来不及喊停便陷入眩晕。脑机接口系统即可以在离心机实验环境中检测受训人的大脑意识状态，分辨出受训人是否清醒。

北京师范大学人工智能学院教授和博士生导师邬霞举例说，便携、无创、安全、高效的非侵入式的脑机接口技术更适合应用在工业安全监测领域。比如，在隧道施工场景中对于人员的安全的监测尤为重要，在此情形下，可以用脑机接口技术来实现实时监测。

在中关村论坛期间，不少公司展示了消费级脑机接口产品，包括脑控打字系统、脑控复健设备、辅助睡眠的脑机设备、能够监测佩戴人精神状态的安全帽等。

也有公司表示，正在开发非侵入式脑机接口的小型化设备，希望应用于康养中心、养老院、体检中心、居家等场景。基于脑电多模态生物数据进行部分神经疾病的早期筛查以及相关神经类疾病的量化，针对抑郁症、帕金森氏病、老年痴呆症、自闭症相关患者进行早期判断和数据管理。

信通院发布的《脑机接口总体愿景与关键技术研究报告（2022年）》分析认为，尽管当前脑机接口核心软硬件产品全球市场估算在10多亿美元，神经调控软硬件产品全球市场规模约百亿美元，但如满足报告所提出的愿景，则有助于推动神经系统疾病的数字疗法走向应用，届时则撬动达到数千乃至万亿规模的睡眠调控、消费娱乐、神经疾病治疗市场。

“展望未来，脑机接口技术除了在安全方面能够对工业界有所帮助之外，也有可能通过脑机接口技术提高工业生产效率，或是通过脑控机械、脑控汽车等实现在仪器操作、设备驾驶方面提高人的效率。”邬霞说。

不过，虽然脑机接口技术在医疗领域研究价值重大，应用领域广泛，但其研发成本高、周期长，技术成熟度和产品化程度低，技术发展面临诸多挑战。

“包括大脑非常复杂、植入式电极有手术风险，隐私问题、伦理问题等。”赵继宗指出，其一，大脑非常复杂。大脑有800亿～1000亿个神经元，每个神经元约10000个神经元间连接。分析脑机接口采集的数据非常困难：哪些信号有用，哪些信号没用，信号之间如何相互作用知之甚少。其二，植入式电极有手术风险，植入后的电极可能发生免疫反应或感染，电极周围形成神经胶质疤痕组织使神经信号衰减。其三，非侵入方式获取的脑电信号质量较差，容易受到外界干扰。其四，脑机接口安全性。如探测到一些伤害或对社会造成威胁的想法，是否该采取相应措施？其五，如何保护个人隐私等。

而从脑机接口的两大技术路线“无创”和“有创”来看，不同的技术路线也面临着各自的挑战——侵入式BCI存在感染风险，而非侵入BCI感知脑电信号的能力太弱。

在高小榕看来，“这两种方案好比是珠穆朗玛峰的两个方向，无论是从南坡爬，還是北坡爬，最终都会汇集到一起，之后会形成一个全新方案。”

他在接受媒体采访时曾指出，实际上把电极植入大脑里非常困难，可谓面临着“三座大山”。

一是“物理的山”。目前植入电极以硅为主要材料，这是世界上最硬的材料，而脑是人体里最软的组织（除去作为液体的血液）。把设备植入脑部，“如同在豆腐上立根针，得做到既接触又不伤害豆腐”，难度很大，涉及多项技术突破。二是“生物兼容性”。把一个物体植入人体组织里，人的免疫系统会发生排斥，从而引起感染风险。三是“信息的山”。将接口植入脑内以后会收到海量信息，如何解读信息同样是一大难题。

隐私保护的“最后一个堡垒”

有了脑机接口，如果探测到有人产生对社会造成威胁的意图，是否应该采取相应措施？这可能是脑机接口技术面临的典型伦理问题之一。

这也是脑机接口技术发展绕不开的问题。

高小榕提到，脑机接口技术是个硬核科技，不是传统技术的延伸，而是一个全新的技术，要考虑如何规范机器的使用，如何避免对公平性的伤害，“比如获取了脑机接口技术的人要比没有的人对机器的控制能力更强，这样会拉大人与人之间的差距”。

在中关村论坛上，脑机接口产业联盟科普与科技伦理工作组主席、首都医科大学附属北京天坛医院神经外科主任医师何江弘发布了《脑机接口伦理原则和治理建议书》。

据悉，这是中国第一部面向脑机接口领域的伦理原则和治理建议书。

何江弘介绍，建议书对目前在脑机接口的应用场景以及在医疗领域主要的风险进行了归类，大致分为“三个风险和四类热点问题”，分别是神经干预的安全风险、非自主决策风险、脑隐私泄露风险，以及责任归属问题、身份认同问题、人类增强问题、分配公正问题等。

“脑机接口伦理其实已经是当下临床阶段所实际面临的问题。”建议书核心起草人之一、清华大学信息国家研究中心助理研究员顾心怡称，脑机接口伦理问题已在临床过程中逐步显现，例如在脑深部电刺激手术（DBS）植入过程当中，有随访临床研究证明，这可能会造成自我疏离、自我异化现象。脑侵入和脑刺激带来的安全风险较非侵入式会更多，如可能存在脑植入的手术感染风险，以及由于技术迭代或者生物相容性降低可能导致重复手术植入的风险。同时，神经干预也可能影响人类行为的自主性，产生非自主决策的风险。

她分析称，“脑隐私”保护也是一大风险。目前人工智能的广泛应用已经凸显出隐私保护问题。例如通过日常浏览网站的痕迹、定位等产生用户画像，进而预测行为选择。脑机接口则可能在行为意图产生时即读取意图以及选择倾向，但这可能仅仅是想想但不会做的事，“脑隐私是隐私保护的最后一个堡垒”。

“未来随着技术不断成熟，当脑机接口能够较大程度实现人类认知增强时，还将涉及‘人类增强限度的讨论以及技术公平分配等问题。”顾心怡说。

责编：郭霁瑶  guojiyao@ceweekly.cn

美编：孟凡婷