科幻推动科学发展脑机接口正在探索大脑秘境-排行榜大全

大脑的进化是一部波澜壮阔的史诗。地球在几十亿年前出现了生物,漫长的进化过程中,为了更好的生存,更灵活地应对多变的环境,人脑的结构越来越复杂,功能越来越完善。直到250万年前,灵长类动物出现了“理智脑”,就是在我们大脑前额区域的新皮层,这将赋予生物智慧,至此人类诞生了。

中科院上海微系统所副所长、脑虎科技创始人兼首席科学家陶虎博士认为,人脑在进化的过程中,始终选择了一个相对正确的进化方向,因此人类目前在地球上,仍能保持在食物链最顶端。不过,人脑作为宇宙中迄今发现的最复杂物件,拥有超过800亿个神经元,加之这些神经细胞上的无数突触,其海量计算潜能亟待可持续开发。

科学家们从未停止过对大脑秘境的探索,脑机接口已成为当前脑科学和人工智能领域最活跃的研究方向。

大脑作为人体最大,且最重要的一个器官,脑机接口究竟能发挥什么作用?

陶虎认为,“这项技术其实就是把大脑跟外界世界给连接起来的一个信息渠道”,他解释道,“比如一些信息的传递,一些知识的上传下载,当然这从理论上来讲,都是有可能实现的。不过现在的技术还远远没有达到要求,脑机接口就是为了把我们人类最重要、最复杂、最先进的器官的能力给发挥出来。”

脑机接口技术,一定程度上必须开颅,这对于非治疗应用而言,让不少人有点心惊肉跳,更是面临巨大的伦理争论,人类会被高科技“操纵”吗?高科技能延缓衰老甚至死亡,会不会加剧社会、经济和阶级差异?每当出现具有颠覆性突破技术时,科技进步和伦理治理的和谐共振始终萦绕于心。

事实上,在过去曾经出现过很多次类似于药物滥用,或是先进的工具甚至武器的使用过程中,势必对一些人或事是有益,同时对另一些人或事是有害的。陶虎强调,“伦理管控不应该是我们科技进步的一个阻力,但是科技进步不应该是伦理失控的一个借口。”他认为,对于科研工作者来说,更多的是来提供技术上的突破,提供大家有这种技术的一种可能,如何更合法合规的去使用这个技术,这需要各部门,特别是法律法规部门的提前布局,广泛征求意见来完成具体的实施。

近年来涌现出一些新的研究和应用,脑机接口的技术发展到什么阶段了?早在 2019年7月,马斯克的Neuralink曾表示,他们的实验猴子已经可以通过植入脑机接口,仅用大脑控制计算机。“这叫脑控,即用大脑来控制外界的一些设备。”陶虎描述,所谓脑控,就是可以用大脑来输出一个意念,然后让大脑的意念合成语言,或者意念合成运动。目前侵入式和非侵入式的都有,只不过技术路径不同,执行的精度不一样。

其实,这项技术最具颠覆性的是“控脑”,陶虎表示,脑控是大脑控制外部,而“控脑”是通过脑机接口,给大脑写指令,要让大脑得到外界信息的感知,比如知识的上传,其实就是控脑。好比在临床医学方面,像帕金森症、老年痴呆的患者需要用脑起搏器,或者是类似于脑起搏器的装置,通过植入装置,来调节大脑放电的情况,用于抑制脑疾病带来的大脑异常放电,从而使病人恢复或者接近恢复的这个状态,称之为“控脑”。

陶虎自称非典型科学家,是个资深科幻迷,他认为未来科技只要能发展到能维持大脑运作,肉体是可以被替代甚至消亡。正如近期热映的《流浪地球2》中提到的“数字永生”,原著作者刘慈欣认为,“数字永生”需要信息技术和脑科学的共同进步,其中信息技术进展很快而脑科学进展较慢,如果脑子里的信息取不出来,就不可能实现永生。

“我很喜欢《流浪地球2》,影片中呈现的科技是挺真实的,”陶虎非常认同一个观点,“人的本质或者所有生命体的本质,很大程度上是一堆电信号”。

脑机接口利用电极和纳米传感器可以记录神经元,正在创建大脑的完整地图。虽然现实中的科技能力相对我们在电影里看到的要初级很多,但技术路线,研究方向是一致的,科技发展的目的不止是遥远的永生,更真实的是让人们的生活更加的幸福与舒适。

正如霍金生前所说,通信的未来是脑机接口,它可以利用新技术革命的各种工具,来改善人类的生活。

未来已来？“脑机接口”或从科幻走进现实？

新华社上海7月20日电（记者有之炘）将某种设备植入大脑以实现人类和计算机之间的快速通信，这是《黑客帝国》等经典科幻电影中的情节，“脑机接口”也是很多人津津乐道的话题。如今，在被称为“硅谷钢铁侠”的埃隆·马斯克的口中，“脑机接口”或将从科幻走进现实。

让人兴奋的脑机接口

埃隆·马斯克日前宣布，他旗下的脑机接口初创公司Neuralink已经找到了高效实现脑机接口的方法，这套高宽带脑机接口（BMI）系统可快速读取脑信号，并有望在明年年底之前开始对人类进行试验。

据悉，Neuralink的脑机接口系统，是利用一台神经手术机器人向人脑中植入被称为“线”的专有技术芯片和信息条，然后可直接通过USB-C接口读取大脑信号，甚至可以通过苹果手机的应用程序进行控制。Neuralink公司已开始在老鼠身上进行测试，并与加州大学戴维斯分校合作用猴子试验。

来自Neuralink的“黑科技 ”瞬间刷屏，不仅令全球网友兴奋，也使脑科学领域的专家们感到震撼。

复旦大学附属华山医院副院长毛颖对于Neuralink电极的纤细度、柔软度以及电极通道量数量级的进步也表示认可。据毛颖介绍，脑机接口的技术涉及脑电信号的获取、分析、功能呈现三个部分，Neuralink在脑电信号的获取环节取得重要进步。

挑战重重的“黑科技 ”

如此牛的“黑科技 ”将如何运用呢？马斯克在发布会上表示，Neuralink的技术可以帮助到那些因脊髓损伤而失去行动能力或感觉能力的截瘫患者。被马斯克称为“神经蕾丝”的微型设备，将它植入到人体体内，一些具有听力和视力缺陷或脑部损伤的人士将可以弥补部分的功能。马斯克透露，公司将争取美国食品药品管理局的批准，有望最早在2020年开始人体临床试验。

然而，在业内人士看来，作为侵入式的大脑信息采集方式，Neuralink未来所面临的挑战是不可回避的。

侵入式接口最大的挑战是手术如何将对脑部的损伤降到最低，并且随着植入时间延长，穿刺电极被炎症细胞包裹，理论上会导致信号缺失；第二个挑战在于电极植入部位的精准选择、信号的有效分析，需要对大脑功能结构和活动方式的深入理解；同时，在信号控制、微制造等领域，也将面临前所未有的挑战；此外，这一技术能否在健康人士身上运用也值得探究，在伦理上更需要严格把控。

尽管挑战重重，但越来越多的人开始关注大脑研究的前沿领域，智能的发展将会对人类的进步产生巨大的推进作用。陈天桥雒芊芊研究院创始人陈天桥表示，期待看到明年Neuralink在人体试验时，如何平衡脑机接口技术用于治病救人和大众商业服务的关系，希望未来能够看到在这方面有革命性的突破。

与人工智能的共生融合

事实上，除了马斯克的团队，国内外还有不少致力于研究侵入式和非侵入式的脑电控制方面的科研人员。

中国科学院院士吴朝晖长期从事植入式脑机接口的研究，在复杂服务计算和脑机融合的混合智能等方面取得了创造性的科技成果。

复旦大学脑科学研究院在感知觉、学习记忆等方面开展脑电活动解码研究，如针对奖赏记忆的存储和提取的解码，研究治疗成瘾等记忆相关疾病的方法，近期还研发出基于视觉信号的脑机接口，即“脑电驱动的变色龙”系统。马兰表示，脑机接口正在成为全世界脑科学的热点，相对于侵入式技术，非侵入技术在日常生活中的应用也将更为广泛，发展前景巨大。

学术刊物《科学》杂志曾发文称，美国卡内基梅隆大学教授贺斌团队开发出了一种可与大脑无创连接的脑机接口，能让人用意念控制机器臂连续、快速运动。

陈天桥雒芊芊研究院的脑机接口项目则主要专注于对病人尤其是瘫痪病人的治疗，探索通过脑机接口让瘫痪病人用意念精确控制机械臂，甚至模拟触觉。

除了医疗领域外，脑机接口技术还有潜力应用在教育、游戏、智能通讯等产业领域。来自美国硅谷的教育机器人公司萝卜太辣创始人兼CEO张尧在接受采访时表示，脑机接口技术在教育领域也有应用场景，可以帮助学生提高学习效率、提升注意力，在实际应用落地方面值得研究。

诚然，从脑科学的角度而言，人类对大脑的了解远远不够。毛颖坦言，未来在与人工智能的共生和融合过程中，如何确保研究方向符合人类利益是值得关注的另一个层面。人工智能的发展会给人类大脑的发展插上翅膀，在这一发展过程中也要密切关注其可能产生的风险并加以控制。