让人把大脑连到电脑上 有些问题要注意

像人一样思考一直是人工智能追求的目标。目前，虽然人工智能的应用场景不断扩大，但人工智能与人类思维仍有明显差距。人脑的认知一直影响着人工智能的发展，如何理解和模拟人脑成为迫切需要。本期两篇文章所涉及的——脑机接口和类脑机的研究，给我们带来了这一领域的前沿信息。

打开人脑，植入电子芯片，读取脑电波，获取海量知识，科幻电影中的这座桥梁正在接近现实。8月29日，著名电动汽车公司特斯拉的创始人埃隆马斯克拥有的脑机接口初创公司Neuralink展示了最新一代的侵入式脑机接口(BCI)，并展示了三只小猪，它们的大脑被植入了这个BCI。

马斯克开发脑机接口的初衷是利用机器提高人脑智能，从而与人工智能机器人竞争。安装在大脑中的智能设备似乎与智能可穿戴设备没有什么不同，只是它可以清楚地读取大脑的信号。有人说这就像潘多拉的盒子。一旦开放，其潜力几乎是无限的，人类的发展也将迎来巨大的变化。

天津大学天津脑科学中心与神经工程团队副主任许副教授表示，此次发布的脑机接口设备的主要突破是采集电极阵列的高度集成化，数据由有线传输变为无线传输，支持无线感应充电，有助于脑机接口设备的小型化和便携化发展。然而，BCI技术仍远未大规模商业化应用，其对人类健康和数据安全的影响不容忽视。

高度集成的采集电极阵列，设备小型化

据报道，纽拉林克展示的这个BCI比硬币还小。全自动设备可在30分钟内完成植脑手术，无需全身麻醉即可当天出院，手术可逆。BCI可以上传、存储、下载甚至修改神经信息，并将想法转化为计算机可以识别的数据信号。

“从最近的新闻发布会来看，Neuralink团队目前的工作重点是采集脑电图信号。”许认为，这次设备发布的主要突破是收集电极阵列的高度集成，即集成了1024个通道的“补丁”大小只有硬币大小。此外，Neuralink还将数据传输从有线改为无线，支持无线感应充电，促进了BCI设备的小型化和便携性。

"设备的小型化和便携性一直是数字革命的一个主要发展方向."例如，许说，以人们最熟悉的电脑和手机为例，1946年世界上第一台电脑诞生时，它占地170平方米，重达30吨。但是随着工程技术的发展，我们现在的笔记本可以轻到1公斤。而且计算速度比第一台电脑高很多，第一台电脑有我们在车站的移动办公室和高铁；手机也从最初的“手机”发展到了极其便携的智能手机，甚至可以在一定程度上取代电脑，给我们的生活带来了极大的便利。

自从BCI第一次提出以来，设备的性能、体积和重量也有了很大的提高。这种小型化的发展为智能穿戴BCI提供了重要的技术支持。“也许将来，BCI的设备会像智能手镯一样方便。我们只需要想一想，它就能识别我们的想法，完成一系列操作。”许对说道。

目前，天津大学团队也在专注于BCI设备，期望在未来3-5年内提供大规模的商业解决方案。

伦理上存在争议，保护信息安全是关键

BCI技术的应用一直遭到反对。例如，360创始人周认为，人类可以允许技术用于临床医学，治疗和帮助一些残疾人和

对此，许表示，现有的信号采集技术在用户在特定时间内执行特定任务时读取脑电波，即用户需要接受并遵循相应的交互协议，如按照协议要求执行想象左手握拳的任务，否则采集到的想法信息在交互协议之外，这种自由意向信息目前无法解码，不存在窃取协议外个人隐私信息的问题。

"然而，科学和工程的发展经常带来重要的伦理问题."许说，一方面，与相关的神经技术风险未知且不可控，如深部脑电刺激、侵入性微电极阵列等。这可能导致不可预测的脑重塑、组织反应或感染风险等。目前还没有对这方面进行系统全面的研究。

另一方面，BCI收集的信息包含用户的个人信息，这将涉及隐私和安全问题。因此，研究人员需要将设计中的风险降至最低，以避免信息泄漏、黑客攻击等问题。同时，建立和完善相应的制度和监管政策，使所有信息收集活动都可以追溯，有效保护用户隐私。

医学领域前景广阔，但数字永生还很遥远

目前，BCI技术可分为侵入性和非侵入性。侵入性BCI技术需要通过手术将信号检测电极植入大脑皮层。

“马斯克最新发布的‘link v 0.9’作为一项侵入性的BCI技术，具有高信噪比和良好的时空分辨率。然而，困难在于开发一种具有高灵敏度和稳定性的电极阵列来记录目标神经元组的信号并最小化环境干扰。电极材料和结构的选择和设计、长期记录电极性能的评估以及植入点周围微环境的变化也是影响侵入性BCI研究的难题。”许彭敏认为，长期植入人体的健康和安全风险不容忽视，这可能成为其最大的挑战。

然而，无创BCI具有很高的安全性，适用于更广泛的人群。但由于大脑皮层活动产生的神经电信号经过颅骨等组织层，信号质量大大减弱，大量关于大脑皮层神经电活动信号源时空分布的信息丢失。因此，无创BCI的一大难点是从噪声和严重混叠的脑电信号中提取和识别弱目标脑电信号特征，这需要从感知机制到软硬件协同创新来克服。

马斯克在发布会上表示，未来人们可以用自己的想法直接和别人交流，可以用自己的想法打电话，甚至开一辆特斯拉。

“脑控汽车只是BCI许多应用场景的一个缩影。目前，BCI技术在医疗卫生领域显示出巨大的应用潜力，在某些疾病的康复和改善方面也取得了良好的效果。”比如许就已经将人工耳蜗商业化，可以代替人体耳蜗将声音信息转化为电信号，然后直接刺激听觉神经纤维，从而产生听觉，为重度耳聋、极重度耳聋或全聋患者恢复听力提供了可能。

此外，视网膜神经假体技术通过在视网膜附近植入电极阵列来刺激神经细胞，以治疗视网膜光感受器退化引起的失明。目前，美国、德国等一些医院已经进行了相关的临床试验。在中风康复方面，BCI技术也有很大的应用空间。如天津大学神经工程团队研发的“沈工”系列人工神经康复机器人，将BCI与神经电刺激技术相结合，为脑卒中患者提供了主动康复训练，显著提高了脑卒中患者的生活质量。

“BCI技术也引发了人们对数字永生的想象。人们希望把想法和记忆上传到云上，这样想法就可以像网上的幽灵一样，在数字空间中实现永生。”许说，虽然在读写神经si方面表现出很大潜力。