三只小豬一場(chǎng)“秀”腦機(jī)研究再度走熱

李佳師

馬斯克（Elon?Musk）每隔一段時(shí)間就會(huì)有消息“霸屏”。北京時(shí)間8月29日早上6點(diǎn)40分，馬斯克帶來(lái)三只小豬以直播的方式發(fā)布了其腦機(jī)接口公司Neuralink的最新突破，其腦機(jī)設(shè)備LINKV0.9縮小到一枚硬幣大小，可以植入骨頭中，實(shí)現(xiàn)“無(wú)線”實(shí)時(shí)傳輸腦電波數(shù)據(jù)?！颁撹F俠”馬斯克每一次的現(xiàn)身，總會(huì)給這個(gè)世界帶來(lái)驚喜，這次他和他的三只小豬，讓我們看到人類距離用“意念”對(duì)接世界又進(jìn)了一大步。

“意念”操控在小豬上實(shí)現(xiàn)

Neuralink這次發(fā)布的核心是可穿戴設(shè)備LINKV0.9，該設(shè)備有配備1024個(gè)頻道，能感應(yīng)溫度和氣壓，讀取腦電波、脈搏等信號(hào)，與過(guò)去在耳邊的信號(hào)接收盒不同，現(xiàn)在的形態(tài)像一個(gè)“硬幣”，尺寸為23mmx8mm，可置于顱頂位置，開(kāi)顱尺寸可為一個(gè)硬幣大小，該設(shè)備可以在白天使用一整天后，晚上進(jìn)行充電。

馬斯克介紹，LINKV0.9的安裝可以通過(guò)新款手術(shù)機(jī)器人自動(dòng)完成。手術(shù)機(jī)器，人能夠發(fā)射脈沖，完成開(kāi)顱、植人感受器黏合等所有步驟，因?yàn)闄C(jī)器人能夠?qū)Υ竽X進(jìn)行圖像識(shí)別，避免對(duì)大腦尤其是對(duì)神經(jīng)元的傷害。具體操作是首先開(kāi)顱，取出一小塊頭骨，植入電極與電線，最后裝上“硬幣"LINKV0.9，補(bǔ)上頭骨的空缺部分，整個(gè)手術(shù)只有一個(gè)手術(shù)機(jī)器人，用了一個(gè)小時(shí)。手術(shù)不需要全身麻醉，過(guò)程中都不會(huì)流血，術(shù)后腦袋上留有一個(gè)小疤痕。

在這次發(fā)布會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，馬斯克展示了手術(shù)機(jī)器人，帶來(lái)三只已經(jīng)此前被植人了“硬幣”的小豬，并進(jìn)行三只小豬和實(shí)時(shí)神經(jīng)元活動(dòng)的演示。當(dāng)小豬在吃東西時(shí)，其芯片實(shí)時(shí)傳輸?shù)哪X電波數(shù)據(jù)會(huì)根據(jù)不同的峰值分析小豬的腦部活動(dòng)，顯示在電視監(jiān)視器上。當(dāng)小豬被放上跑步機(jī)時(shí)，小豬的大腦活動(dòng)有明顯的變化。

馬斯克之所以帶來(lái)小豬，并展示它們又跑又跳的情形，是希望表明LINKV0.9已經(jīng)很安全，小豬們植入芯片后依然“快樂(lè)而健康”。據(jù)馬斯克會(huì)上透露，今年7月Neuralink已經(jīng)獲得FDA（美國(guó).食品藥品監(jiān)督管理局）認(rèn)可，希望打造安全、可信的產(chǎn)品。

Neuralink公司相關(guān)人士在問(wèn)答環(huán)節(jié)中表示，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的原則是保證小豬自主參與，通過(guò)某個(gè)動(dòng)作了解它們的心理。馬斯克表示，研發(fā)腦機(jī)接口，希望能恢復(fù)殘疾者的行動(dòng)能力，解決老年癡呆癥、中風(fēng)等其他疾病;在未來(lái)用意念召喚特斯拉也是有可能的。

手術(shù)機(jī)器人前進(jìn)一大步

Neuralink成立于2016年，由馬斯克與另外8名創(chuàng)始人創(chuàng)立，同年，馬斯克在一年一度的科技界盛會(huì)Code?Confer-ence上提出了關(guān)于“神經(jīng)織網(wǎng)（Neural?Lace）”腦機(jī)接口的想法，而這一靈感來(lái)源于蘇格蘭小說(shuō)家伊恩·班克斯（Iain?Banks）的科幻作品Look?to?Windward?，F(xiàn)在馬斯克希望將幻想一步一步變成現(xiàn)實(shí)。該公司希望研發(fā)超高帶寬的腦機(jī)接口系統(tǒng)，治愈人類的腦部疾病，并賦予人腦更強(qiáng)大的功能。

在2019年7月，Neuralink公司宣布其“像縫紉機(jī)一樣”的機(jī)器人，可將超纖細(xì)的線植入大腦深處，能夠讀寫(xiě)大量信息。對(duì)這一發(fā)布，清華醫(yī)學(xué)院教授洪波認(rèn)為，Neuralink團(tuán)隊(duì)在兩方面取得了顯著進(jìn)展：一方面是縫紉機(jī)式的手術(shù)機(jī)器人大大改進(jìn)，可在大動(dòng)物和人類大腦自動(dòng)植入上千根電極絲，上次是一個(gè)只能用于大鼠的原型機(jī)。另一方面是植人器件的微型化和無(wú)線傳輸設(shè)計(jì)。這次采用23毫米直徑硬幣大小的圓片，可以采集傳輸上千通道的神經(jīng)放電信號(hào)。上一版是USB有線接口，這一版是無(wú)線接收和充電。

中國(guó)科學(xué)院大學(xué)人工智能學(xué)院腦認(rèn)知與智能醫(yī)學(xué)教研室主任、中科院自動(dòng)化所研究員何暉光在接受《中國(guó)電子報(bào)》記者采訪時(shí)表示，這一次進(jìn)展主要體現(xiàn)在芯片和手術(shù)機(jī)器人上。芯片比以前更小，而且可以取出來(lái)，還可以進(jìn)行無(wú)線充電。其展示了神經(jīng)信號(hào)和豬關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)之間的擬合曲線，擬合程度比較好，不過(guò)目前看到的只是一個(gè)演示，并沒(méi)有給出實(shí)際的數(shù)據(jù)支持其觀點(diǎn)。

從這次發(fā)布的主要短板來(lái)看，專家們一致認(rèn)為是神經(jīng)信息的編解碼研究。洪波認(rèn)為這次發(fā)布會(huì)讓人失望的地方在于，神經(jīng)信號(hào)解碼方面沒(méi)有任何進(jìn)步，只是簡(jiǎn)單演示了小豬四肢運(yùn)動(dòng)和腦內(nèi)神經(jīng)放電的關(guān)系，距離植入腦機(jī)接口、與手機(jī)通信還有很長(zhǎng)的路要走。從馬斯克的演講，可以感到他對(duì)神經(jīng)編碼原理不是很關(guān)注，對(duì)其難度的認(rèn)識(shí)不夠。“人腦植入腦機(jī)接口值得期待，但要有足夠的耐心面對(duì)神經(jīng)界面和神經(jīng)編碼方面的挫折?！焙椴ㄕf(shuō)。

何暉光認(rèn)為，下一步Neuralink應(yīng)該在神經(jīng)信息編解碼方面做進(jìn)一步研究，這樣才能更好的理解大腦，對(duì)大腦建模，并通過(guò)解讀大腦信號(hào)輸出大腦的指令。

目前看，馬斯克的Neuralink團(tuán)隊(duì)完成了在豬體上的植人，但從豬體到人體進(jìn)行試驗(yàn)，依然有相當(dāng)長(zhǎng)一段路要走?！榜R斯克提到該技術(shù)可以用來(lái)召喚特斯拉、玩視頻游戲或讓脊髓損傷的人再次行走，但實(shí)際上目前所展示的只是在動(dòng)物上的實(shí)驗(yàn)，其若在人體上做實(shí)驗(yàn)，需要解決設(shè)備的安全性、生物兼容性問(wèn)題，另外其在科學(xué)倫理方面也需要謹(jǐn)慎對(duì)待?！焙螘煿庹f(shuō)。

中國(guó)腦機(jī)研究方興未艾

腦機(jī)接口（brain-computer?inter-face，BCI）是指在人或動(dòng)物腦（或者腦細(xì)胞的培養(yǎng)物）與外部設(shè)備間建立的直接連接通路。換句話說(shuō)，就是用意念控制機(jī)器，這意味著人與機(jī)器的主要交互方式，除手工輸入、語(yǔ)音交互外，還可通過(guò)大腦向機(jī)器直接發(fā)指令。腦機(jī)接口在神經(jīng)假體、神經(jīng)反饋訓(xùn)練、腦狀態(tài)監(jiān)測(cè)等教育、醫(yī)療、康復(fù)等領(lǐng)域有大量的應(yīng)用場(chǎng)景。目前，腦機(jī)接口技術(shù)可以分為兩類，一類是侵人式，如在大腦中植入芯片;另一類為非侵人式，如戴上可以采集腦電波的頭盔或帽子。

從目前來(lái)看，腦機(jī)接口的發(fā)展仍存諸多挑戰(zhàn)，比如“植入式”腦機(jī)接口需要足夠安全、足夠方便，包括能夠存于顱內(nèi)的材料尋找。美國(guó)韋斯中心的克勞德克菜門(mén)特教授將大腦比作海邊叢林——潮濕、炎熱、多鹽，與人體其他環(huán)境大不相同，需要更為特殊與耐用的材料。比如關(guān)于腦機(jī)接口所引發(fā)的科學(xué)倫理的研究。又比如“非植人式”腦機(jī)接口的解碼要進(jìn)一步提高，目前非植人的解碼率為70%，等等。

中國(guó)蘇州大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院副教授許粲昊在接受媒體采訪時(shí)表示，腦機(jī)接口制造技術(shù)在全世界僅處于起步階段。

目前，中國(guó)有不少團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行腦機(jī)接口的研究。其中清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院洪波教授的研究項(xiàng)目是國(guó)內(nèi)腦機(jī)接口領(lǐng)域成績(jī)比較突出的。洪波教授團(tuán)隊(duì)已經(jīng)與301醫(yī)院和清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院合作，使一個(gè)癲癇病人在做神經(jīng)監(jiān)護(hù)的狀態(tài)下，接上腦機(jī)接口的系統(tǒng)，機(jī)器得到大腦信號(hào)，就能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確打字。

看了這次馬斯克的演示后，洪波表示：“這個(gè)設(shè)計(jì)和我們團(tuán)隊(duì)的微創(chuàng)腦機(jī)接口有相似之處，但我們更關(guān)注顱內(nèi)腦電，而不是單個(gè)神經(jīng)細(xì)胞放電，因而對(duì)植人器件的要求相對(duì)較低，可以完全埋在顱骨里。”

不久前，北京寧矩科技有限公司宣布與淘寶電商平臺(tái)合作，希望推動(dòng)將人腦與電腦連接起來(lái)的技術(shù)，借助于淘寶意念購(gòu)（Neurabuy）裝置，用戶可以憑借意念的力量完成購(gòu)物。7月30日，阿里巴巴集團(tuán)向中國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局遞交專利申請(qǐng)。未來(lái)在市場(chǎng)上出現(xiàn)這種裝置后，人們就不再需要智能手機(jī)了，而是利用“意念進(jìn)行購(gòu)物。

去年舉行的2019世界機(jī)器人大會(huì)“BCI腦控機(jī)器人大賽暨第三屆中國(guó)腦機(jī)接口比賽”，是大會(huì)期間舉辦的最受關(guān)注的賽事之一，冠軍魏斯文憑借腦電波打字創(chuàng)造了最快紀(jì)錄，可以超過(guò)普通人用觸屏手機(jī)打字，而該紀(jì)錄的誕生，得益于強(qiáng)大的腦機(jī)接口算法。“腦控打字記錄挑戰(zhàn)賽所使用的腦機(jī)接口范式是SsVEP范式，這是中國(guó)科研人員自主研發(fā)的腦機(jī)接口范式。它已經(jīng)與美國(guó)科研人員提出的P300范式和歐洲科研人員提出的運(yùn)動(dòng)想象范式并列為國(guó)際腦機(jī)接口領(lǐng)域三大范式?！鼻迦A大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系教授高小榕透露。

何暉光表示：“現(xiàn)在腦機(jī)接口芯片也被列人了美國(guó)實(shí)體清單，希望國(guó)內(nèi)也能加強(qiáng)腦機(jī)接口相應(yīng)的規(guī)劃，組織相關(guān)科研人員加大投人，集中精力，加快研究，突破壁壘?！?/p>