將硬幣大小的芯片植入小豬腦中，就可以實時讀取其腦部活動信號。
日前，在一場全球直播的發佈會上，美國知名企業家埃隆·馬斯克用三隻小豬展示了其旗下Neuralink（神經連接）公司最新的腦機接口技術，“腦機接口”這個帶着科幻色彩的名詞再度走進公眾視野。
●南方日報記者 卞德龍 郜小平 見習記者 劉佳榮
腦機接口近幾年“大熱”，這場全球矚目的直播展示了其在工程學上的新進展。但是，要想早日實現多領域大規模應用，甚至產生科幻作品中那樣的“超級人類”，還面臨諸多挑戰。
最大技術突破是什麼？
技術發展將面臨哪些難點？
未來它可能在哪些領域影響人類生活？
南方日報記者專訪了中國科學院深圳先進技術研究院及華南理工大學在該領域的研究專家進行解讀。
突破
植入設備微型化
各項技術大集成
“腦機接口的關鍵在於交互和溝通，可以將它理解為一個完整的系統，而馬斯克這次展示的芯片則是前端設備。”中國科學院深圳先進技術研究院腦研究所正高級工程師、博士生導師李驍健介紹，不論人腦內的感覺系統和運動系統還是腦機接口技術中的電子設備，都是大腦和外界信息間溝通的媒介。
華南理工大學自動化科學與工程學院院長、腦機接口與腦信息處理研究中心主任李遠清認為，相比過往的研究，馬斯克的大腦信號採集技術一大創新是把過去“很粗很硬”的植入性電極做到了“很小很軟”，且一次性集成植入上千個電極，這是具有突破性的。
李驍健用“微型化”形容馬斯克此次發佈的芯片。“以前使用的植入式腦機接口設備體積龐大，處理信息需要多台機器，人完全被固定住，無法自由行動。馬斯克展示的芯片很小，並且實現了無線傳輸。”李驍健説。
復旦大學類腦智能科學與技術研究院副院長王守巖在接受媒體採訪時也認為，這次最重要的突破是腦機接口各項技術的系統集成。
王守巖説，從電極、電子到神經科學，腦機接口涉及多學科領域，如何將這些技術集成整合在一起，一直是這個領域的挑戰。而馬斯克展示了一種可能，即通過產學研合作的模式推動從科學研究成果到產品應用的實現。
暢想
讓植物人“説話”
甚至實現記憶存儲
在業內人士看來，腦機接口這項並不年輕的技術，已經從前沿科技走到了商業應用的十字路口。
李遠清團隊研究非植入式腦機接口技術近20年，已將腦機接口成功用於頸椎損傷高位截癱患者的生活輔助。該團隊開發了一種視聽覺腦機接口系統，在研究中，一位69歲患者被認定為完全處於“植物人”狀態。該系統隨機向病人提出情境指向問題，要求病人根據實驗員的動作選擇答案。如果病人選擇答案“是”，他需要注意閃爍鍵“是”及相關配音，反之亦然。結果表明，患者能夠以75%的準確率完成實驗任務，顯示出一定程度的交流能力。而在此之前，其已經超過2年沒有與外界交流。未來，李遠清團隊將致力於實現卧牀病人用腦機接口控制電燈、電視機、空調的開關及相關控制等。
實際上，醫療領域也是馬斯克所看好的植入式腦機接口技術未來的主要應用場景。李驍健判斷，下一個十年植入式腦機接口將主要應用於醫療，如治療神經和精神疾病；2030年之後，結合未來最新的通信網絡技術，腦機接口可將採集的腦信息快速傳遞出去，將進入一個寬帶腦信息與外界電子信息相互溝通的時代。
李驍健打比方説，目前人們網購還要通過手機、電腦選好貨品點擊購買，未來或許可以實現只要你想要，腦就可以快速將信息傳輸出去，“動動腦子就已經下單”。
人類未來能夠像科幻電影所描繪的那樣實現“人機結合”？李遠清團隊的余天佑博士説，此前，巴西世界盃已經有人控制外骨骼機器人開球，世界各地多個研究機構都曾展示過人腦直接控制機械臂、機器人、輪椅、電腦等設備。通過人腦與外部機器直接交互，讓機器彌補人體計算、力量等方面的不足，是腦機接口技術發展的終極目標。
難點
“讀”難“寫”更難
隱私安全或面臨挑戰
儘管發展突飛猛進，但以目前的技術水平來看，國內外腦機接口研究領域均面臨一些尚未突破的前沿問題，特別是腦科學和神經科學。
在李驍健看來，提到腦機接口，有一個詞是繞不開的，即神經界面，也就是神經信息如何與外部探測器進行信息交互。
“在人腦中插入電極，通過它採集神經元發出的神經信號，同時把一些神經信息傳遞給神經元，這中間存在交互界面的問題。比較大的挑戰是，神經元是一個自在的生物形態，植入物是一個外來的很硬的東西——軟硬之間如何匹配？”李驍健説。
余天佑也表示，Neuralink公司目前發佈的產品僅涉及信號獲取，尚未涉及信號檢測、模式識別等重要過程，這個過程根據具體臨牀應用場景會有不同的實現難度。
“讀”信號難，“寫”信號更難，“讀”和“寫”背後涉及的神經解碼和編碼機制仍然是一個“黑箱”，很多機制還遠遠沒有搞清楚。
“比如説，看東西可以接受很多信息，但是如何表述、能傳輸的信息其實是很少的，腦內信息很多不能傳輸出來。”李驍健説。
還有人擔心，將芯片植入人腦可能會在健康、隱私上帶來潛在威脅，如芯片被電腦病毒入侵等。
余天佑解釋，理論上講，如果侵入式電極只是從人腦獲取信號，不進行反向輸入（也就是不將電極端的信號向人腦傳輸），是不會導致除了感染或人體排異之外的疾病的。理想中的植入式電極應該類似人體其他部位患病時用到的植入設備，如心臟起搏器等；而如果進行反向輸入，確實存在這種潛在威脅。“腦電信號非常真實，無法欺騙，這的確會產生隱私問題。”余天佑説。
李驍健也指出，任何技術都是一把“雙刃劍”，在科學研究的同時也要充分考慮相關倫理問題。
在更多業內人士看來，馬斯克的發佈會相當於做了一次大範圍的科普，對加速推進腦機接口技術發展是一個難得的機遇。李遠清説，國際上腦機接口的絕大部分研究還停留在實驗室階段，如果採集設備使用便利且成本降低，腦機接口技術成果距離產業化也將不遠。
對話
中國科學院深圳先進技術研究院腦研究所正高級工程師、博士生導師李驍健：
科幻走進現實，
還是馬斯克式幽默？
此次亮相的腦機接口技術再次讓人們大為驚歎，有些人直言像是“科幻走進現實”，那麼我們究竟該如何認識這項技術的發展？
南方日報：儘管腦科學研究不斷髮展，但對大腦，人類仍有太多未知。在這種情況下，腦機接口技術發展會不會受到限制？
李驍健：肯定會有比較大的影響，但這對關係就像研究分子、原子與研究宇宙、星球運行規律並不矛盾類似，系統層面有自己的規律。目前對腦科學的研究既有分子細胞層面，也有神經系統層面。不同的腦區有對應的功能，並且大體上相對獨立。當然也有很多信息交互呈現“大羣居、小聚居”特點，聚居區域有比較確定的功能，因此從腦機接口的角度講，針對某一區域，只要分析這些神經羣體所攜帶的信息就夠了。
南方日報：腦機接口技術最核心的科學點是什麼？
李驍健：神經學習至關重要。腦內的神經元是非常活躍的，例如運動皮層就是學習能力很強的神經網絡。一個人學游泳、騎自行車等，都是以運動皮層為主的神經網絡重建。而在腦內植入電極後，要通過其所採集的信號實現肢體控制等功能，也是一個學習過程。
腦機接口的最大特點在於其閉環性質，也就是説，通過腦機接口設備，腦信息被傳輸出去，同時也要有反饋才能形成交互、溝通，我認為這是腦機接口技術的核心科學點所在。
南方日報：馬斯克的出發點是為了打造和人工智能共存的“超級人類”，您怎麼看待他的設想？
李驍健：我把這看作是“馬斯克式幽默”。馬斯克的身份終究是一位商人，是要追求利潤的。這些提法為他和他的公司贏得了全球關注。當然，現在人工智能發展很快，尤其是類腦人工智能成為熱門研究領域。
本版策劃：張志超 邵一弘 李卓
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