脑机接口 - 医疗领域的“ChatGPT”？人类技术进程的“奇点时刻”

能根本上改变人类生活方式和社会运行规律的，只有技术。在我们这个时代，科技正以史无前例的速度发展，人类与机器的联合，让人类与机器、现实与虚拟的区别变得模糊。今年2月初，AI聊天机器人ChatGPT火爆全球，它不仅能流畅地与用户对话，甚至能写诗、撰文、编码……

5月26日，埃隆·马斯克旗下的脑机接口公司 Neuralink 在社交媒体上宣布，公司已获得美国食品和药物管理局（FDA）批准，可以启动其植入式脑机接口设备（BCI）的首次人体临床研究。这项技术一旦实现，原则上可以修复任何大脑问题，包括提升视力、恢复肢体功能、治疗老年痴呆症等。

前几年技术领域有一个特别火的词——“奇点”：人类正在接近一个使得现有技术被完全抛弃，或者人类文明被完全颠覆的事件点，在这个事件点以后的事件就像黑洞的“事件视界”一样完全无法预测。

(资料图片)

而现在，“脑机交互”技术的突破，昭示着我们正处于奇点降临的早期阶段。

图片来源：Neuralink 发布会截图，编辑后制

什么是脑机接口？

脑机接口（Brain computer interface，BCI）是在人脑与计算机或其它电子设备之间建立的直接交流和控制通道。通过这种通道，一方面用户可以直接通过大脑活动来表达思想或操控设备；另一方面，外部设备则不断地给大脑发送各种反馈信息，让大脑及时调整控制策略，维持整个系统的稳定性。

从原理来看，脑机接口的实现，大致可以分为四步：脑电采集 → 信号获取及处理 → 信号输出（执行）→ 反馈。根据“侵入性”，可将脑机接口分为侵入式、非侵入式和半侵入式脑机接口三类。

其中，非侵入脑机接口，那种像帽子一样的小设备，在医院里的神经或运动康复之类的科室很常见。

非侵入式脑机接口在医院很常见

它通过穿戴式设备检测大脑信号。但因为信号要穿越颅骨，记录到的脑信号分辨率并不高。

Neuralink 采用的是侵入性方案，它直接将柔性电极丝植入大脑皮层之中。一般而言，越深入和靠近脑组织本身，脑电信号就越清晰和准确。

但侵入式方案毕竟要将外物植入大脑，很容易引起免疫反应，人体可能会在电极和神经组织之间生成疤痕组织，导致信号传输的衰退，甚至消失。所以，这次的人体试验结果如何，的确很值得期待。

技术进程的“奇点时刻”

脑机接口技术在严肃医学、大健康消费、辅助生活、娱乐游戏这四大领域应用比较突出，也和热门的元宇宙、人工智能产业紧密相关。

那么目前，脑机接口技术研发到了什么程度？

以马斯克的Neuralink为例，公司成熟专利能够支撑的路径，初步呈现出来这样一个科幻场景：
在你头上开个小洞，然后放入一个芯片，最后把芯片搜集到的你大脑里的信息，上传到一个电脑或者手机。

步骤一、给脑袋“钻”个洞

专利：US11446084B2，Laser drilling of pia mater（软质材料的激光钻孔）

过去采用“缝纫机”方法将电极穿过软脑膜很费劲。Neuralink想了个办法，利用激光蒸发软膜中的水以消融组织，达到钻孔的目的。

步骤二、将电极“放入”脑子里

专利：US20200085375A1，Electrode fabrication and design（电极制造和设计）。

常规电极植入大脑，可能使脑组织发炎或损坏，产生免疫反应，甚至存在电极破裂的风险。简而言之，用常规电极植入的话，患者容易“脑子瓦特了”。

2023年5月26日，FDA批准Neuralink进行真人手术，想必是经过老鼠、猴子和猪等动物实验之后，此专利描述的新型电极的优点得到部分验证，包括：

更小的微型电极，每个电极触点的面积小于350平方微米。具有改善的生物相容性、稳定性、抵抗机械应变的弹性，以更高的精度在组织及更深的位置记录和刺激脑组织。

步骤三、把脑中信息“翻译”出来

专利：US11630516B1，Brain-machine interface (BMI) with user interface (UI) aware controller（具有用户界面 (UI) 感知控制器的脑机接口 (BMI)）。

这个专利使用BMI解码器，将神经信号转化为命令，截瘫者可以向外部设备发布命令实现“动起来”。目前用猴子做实验，已经达到目的。

在人类科技创新大潮中，中国的脑机接口技术也在政策和资本的推动下，从2021年进入了起步阶段。互联网巨头纷纷入局，创业公司也先后涌现。

图片来源：猎云网

在《奇点临近》一书中，作者阐释了奇点临近暗含的重要思想：人类创造技术的节奏正在加速，技术的力量也正以指数级的速度在增长。指数级的增长是具有迷惑性的，它始于极微小的增长，随后又以不可思议的速度爆炸式地增长。

5月底，Neuralink公布新成功解锁1.6万个电极和神经元通信的通道。这个数字，在2014年时是500个，到2020年，Neuralink做到了1024个。处于人类技术“奇点”节奏中的脑机接口，可能会像人工智能一样迎来颠覆性的技术突破。

马斯克明言“对肉体长寿不感兴趣”，他的终极目标更趋向于“人类数字化永生”。但目前的技术进度是：在植入式脑机接口领域，全球还没有一款被批准的商业产品。

人类才刚刚开始发现某样东西，但那到底是什么，还没完全弄明白。但可以肯定的是，我们正处在一个前所未有的历史关头，脑科学和技术正共同发展，构建着通往新世界的路。

有啥社会意义没？

让盲人“恢复”视力，让瘫痪者“动起来“，马斯克认为，这是 Neuralink 能最早针对人类开展的应用和帮助。

Neuralink 表示，即便先天性失明的人，他们“大脑皮层的视觉部分仍然存在”。

第一代 Neuralink 技术使用了 1024 个通道的电极，但公司也展示了下一代模型——通道的数量足足有 16000 多个。据 Neuralink 预想，在盲人大脑皮层两侧各放一个设备，盲人就能看到一张呈现出 32000 个“光点”的图像。也就是说，盲人能看到更多细节，更“高保真”的图像了。

另外，利用意念打字，建立大脑与计算机（或手机）的直接通路，帮助四肢瘫痪的人获得一种“数字自由”。但 Neuralink 并不满足于此。他们对于为脊髓受伤的人重拾运动机能，也表示了信心。

健全的人触碰一个物体时，感觉会沿着脊髓进入大脑，但脊髓受伤的人，这条通路被切换了，Neuralink 希望将电极植入脊髓，刺激脊髓中的神经元，使其恢复传达运动信息的能力，进而使肌肉进行收缩。

Neuralink 展示了一只在脊髓中有植入体的猪。原理是拦截大脑的运动指令，并将其分流到腿部，来实现目标动作。同样的，来自四肢的感觉信号也可以被发送回大脑，这样大脑就知道发生了什么，通过这样来模拟身体运动过程。

如果把大脑比作一条 1 公里的路

我们才走了 5 厘米

目前，脑机接口的应用方向在替代受损器官，比如：

瘫痪患者用脑电控制机械臂取物，即处理脑信息的输出；

或是不通过四肢五官，直接通过大脑向机器传递和接受信息，即处理脑信息的输入和输出。

脑机接口或许还能做到脑神经和机械配对，或是生物间的意识替换等，不过这还在非常遥远的未来。

要实现极致的脑机接口，需要让大脑中的每个神经元都与外界“无缝对接”，这意味着人类需要清晰了解每个神经元的特质。

但目前人类对大脑的理解，还停留在控制运动和控制视觉听觉的皮层分区，非常粗浅。

一名脑科学家曾将关于大脑的全部知识比作一条一公里长的路，而我们目前行进的距离只有不到五厘米。

脑机接口能走到多远，取决于脑科学基础研究。

文章资料：果壳、知产力、IT之家

图片来源：摄图网（已购买版权）

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