無限可能的腦機接口技術

在原生態(tài)的自然界里，最神奇的事物莫過于我們的大腦。20世紀，人類發(fā)明了另一種神奇的事物——電腦。此后，電腦，也就是計算機科學一路高歌，發(fā)展迅猛，不斷滲透到人類社會的各個領域，成為現(xiàn)代社會科學技術領域的核心與前沿。

20世紀末，科學家們將目光鎖定在“人腦+電腦”這一奇妙組合上。他們將兩者不斷融合發(fā)展，從而衍生出更加魔幻、不斷打破我們常規(guī)想象、帶來無限驚奇與可能的腦機接口技術。這一技術在美國麻省理工學院評出的“21世紀能改變世界的10大技術”排行榜中穩(wěn)居榜首。

其實小編對這個高大上的腦機接口技術也不是很明白，只好求助網(wǎng)絡搜索。360百科是這樣定義腦機接口及其技術的：“腦機接口是在人腦與計算機或其他電子設備之間建立的直接的交流和控制通道。通過這種通道，人就可以直接通過腦來表達想法或操縱設備，而不需要語言或動作。這可以有效增強身體嚴重殘疾的患者與外界交流或控制外部環(huán)境的能力，以提高患者的生活質量。腦機接口技術是一種涉及神經(jīng)科學、信號檢測、信號處理、模式識別等多學科的交叉技術。”

為了讓小伙伴們更加直觀地理解腦機接口這一高精尖科技，咱們直接舉實例。

我國：首例高齡、高位截癱患者用意念喝可樂

醫(yī)院、病房帶給我們的直接感受是痛苦與悲傷。然而時間剛剛進入2020 年1 月不久，在浙江大學醫(yī)學院附屬第二醫(yī)院功能神經(jīng)外科的一間病房里，卻異樣地響起了熱烈的掌聲和歡呼聲。這里到底發(fā)生了什么？

只見房間里的病床上躺著一位老人，有一群人在全神貫注地盯著這位老人。病床的旁邊擺放的不是常見的醫(yī)療器械，而是電腦屏幕，更加奇怪的是還有一個機械手臂。伴隨著“手”持一杯可樂的機械手臂緩緩移動，一個溫柔的男聲響起：“握住，加油，慢慢來，向自己的嘴巴移動，再往回一些，好，差不多，停！”這杯可樂被緩緩地送到老人的嘴邊，隨著大爺喝下這一口可樂，熱烈的掌聲、歡呼聲也隨之而起。

喝可樂本是非常平常的事情，就算是生病的老人喝可樂也一樣不稀奇。那為啥這里的大爺喝一口可樂就讓一群人激動成這樣呢？原來這位老人姓張，今年72 歲，兩年前因為車禍造成第四頸髓層面損傷，四肢完全癱瘓，非常不幸地喪失了行動能力。所以即使像喝可樂這樣極平常的事情，對他來說也是無法完成的超級難題。但是，現(xiàn)在他可以指揮機械手臂拿可樂、喝可樂了！可能有人會想：是不是醫(yī)生在用語音控制機械手臂完成這一系列的操作，就像CES 上展出的很多能接受語音命令的機器人那樣？錯！整個過程，從抓取可樂到準確送到大爺嘴邊，這一套流程都是大爺用自己的意念控制機械手臂完成的。大爺既沒動手，也沒動口。

上述過程就是浙江大學實施的“雙腦計劃”中的一項重要科研成果。求是高等研究院“腦機接口”團隊與浙江大學醫(yī)學院附屬第二醫(yī)院神經(jīng)外科合作完成國內第一例植入式腦機接口臨床研究?；颊呖梢酝耆米约捍竽X運動皮層信號，精準控制外部機械臂與機械手實現(xiàn)三維空間的運動。同時首次證明高齡患者利用植入式腦機接口進行復雜而有效的運動控制的可行性。

“雙腦計劃”是浙大2018 年推出的首個“雙一流”建設啟動的專項計劃，集中優(yōu)勢學科力量，重點推進腦科學與意識、下一代人工智能、腦機交叉融合等前沿方向的研究，同時圍繞“腦科學+”“人工智能+”開展高水平學科匯聚研究，力爭基礎理論、前沿技術和成果轉化取得重大突破，面向未來培育一批世界領先的研究成果和優(yōu)勢學科。

美國：“鋼鐵俠”馬斯克的人機融合計劃

作為行業(yè)大佬，馬斯克是人工智能的黑粉。早在2014年年末，在麻省理工學院的年度研討會上，馬斯克就提出了人工智能威脅論，稱其是人類面臨的最大生存威脅，并可能因此召喚出“惡魔”。

他認為，隨著計算機科學的不斷發(fā)展，人工智能有不斷發(fā)展的可能性，人類最終將可能無法與人工智能競爭。如果我們不能阻止人工智能的統(tǒng)治地位，那么我們只能將人腦與計算機結合起來，讓人腦可以利用外界的計算力，或者與人工智能結合起來，形成一種共生關系。這是馬斯克建立腦機接口公司Neuralink的初衷。

今年8 月，馬斯克召開了一次Neuralink 的發(fā)布會。會上馬斯克介紹了一種產(chǎn)品，它只有一個硬幣大小，集成了1024 個電極，埋在人頭骨下2厘米～3厘米的區(qū)域，可以讀取大腦中微弱的腦電流。這個產(chǎn)品支持全天使用，可以在腦中進行無線充電。這個產(chǎn)品已經(jīng)植入了豬的大腦進行試驗，可以判斷豬在進行什么動作等。通過直播，人們看到關于腦機接口技術的最新研究成果——腦機交互設備，以及三只植入腦機芯片的小豬?；顒蝇F(xiàn)場展示了豬腦活動的無線傳輸——當工作人員摸豬鼻子時，可以從顯示屏上看到豬的神經(jīng)元開始興奮。

俄羅斯：最強讀心術，通過腦電波知道你在看什么

長久以來，“讀心術”這種特異功能只在文學作品或影視作品中出現(xiàn)，比如說《X 戰(zhàn)警》中的X 教授就具有這種超感知能力。現(xiàn)在，這種超能力通過AI 實現(xiàn)了。俄羅斯研究人員發(fā)現(xiàn)了一種可視化人的大腦活動的方法，可以實時模擬測試人員看到的畫面。你的眼睛看到了什么不再是秘密。

這項研究是由俄羅斯一家名叫Neurobotics 的公司和莫斯科物理與技術學院（MIPT）的研究人員共同完成的。他們開發(fā)出一種腦機接口，依賴于人工神經(jīng)網(wǎng)絡和腦 電 圖（EEG）。EEG 是一種通過放置在頭皮上的電極記錄腦電波的技術。該系統(tǒng)通過分析大腦活動，實時重建正在接受腦電圖檢查的人所看到的圖像。

這項研究有什么用？MIPT 神經(jīng)機器人實驗室負責人Vladimir Konyshev 介紹道：“我們正在致力于國家技術計劃倡議的NeuroNet輔助技術項目。該項目的重點是腦機接口，可使中風后的患者控制手臂外骨骼以進行神經(jīng)康復，或者使癱瘓的患者可以開車，比如電動輪椅。最終目標是提高健康個體神經(jīng)控制的準確性?！?/p>

腦機接口是解決所有與大腦相關的問題的顛覆性技術，也被認為是改變下一代交互模式和人工智能的最頂級技術。全球范圍對此領域的基礎研究已經(jīng)有很多年了。各國尖端研究領域都非常重視它的研究價值。近年來，腦機接口技術的發(fā)展以及在商業(yè)價值上的表現(xiàn)被學界和業(yè)界同時看重，其爆發(fā)期已然到來。各國政府高度重視，提前布局。美國已于2013年公布了尖端創(chuàng)新神經(jīng)技術腦研究計劃；中國于2018 年啟動“科技創(chuàng)新2030-腦科學與類腦研究”重大項目；歐盟、日本、韓國、澳大利亞等國家和地區(qū)也分別發(fā)布了各自計劃。未來腦機接口技術將會得到更大重視與發(fā)展。