脑机接口的现实堪比科幻，我们离电子永生还有多远

2024年3月22日，马斯克旗下脑机接口公司Neuralink的首位脑机芯片植入受试者诺兰德·阿博（Noland Arbaugh）用意念操作，发布了他在X平台上的首条帖子。这样看起来好像科幻电影的事情竟然在现实世界发生了。

脑机接口这个话题在今年越来越频繁地出现在我们的视野里。然而，究竟什么是脑机接口技术？它能为我们带来什么？这项技术的实现离我们有多远？

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现实的脑机接口本身就很“科幻”

“脑机接口”这个概念在众多的科幻作品中都有所提及。

比如在电影《黑客帝国》中，主角尼奥发现看似正常的现实世界实际上是由一个名为“矩阵”的计算机人工智能系统控制的，而现实世界的人类是通过插入现实世界的人类需要通过插入连接器的方式进入到“母体”世界中的。

又比如《攻壳机动队》中，可移植的终端逐渐地替代了过时的可移动/可穿戴技术，几乎所有人类都进行了不同程度的改造，很多人的身体都有着与网络连接的端口。

事实上，无论是形式还是功能，现实世界中的脑机接口，和科幻作品中的脑机接口都差不多。

通过脑机接口，人类实现靠意念就能实现想做的事；这对于现实中生理有缺陷的残疾人尤为重要，无需动用肢体，靠人脑的意念，便可以完成相应的动作。

同时，脑机接口的实现还可以将知识存储在U盘中直接输入我们的大脑，可以将我们脑海中的奇思妙想转变为艺术创作，可以将我们一些抽象的想法转换为具象的论文，报告。

也许正如一位B站网友在视频中评论的那样：人类脱离“肉体苦难”，实现“机械飞升”的时代来临了。

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脑机技术是怎样实现的

简单来说，脑机接口允许人们使用自己的脑电信号来控制计算机或其他设备。将人类的脑电信号捕捉、破译、转化为机器能理解的指令，是脑机接口的基本逻辑。

首先是信号采集。脑机接口通过传感器采集人脑的电活动或另外的生理信号。最常用的信号采集方式是脑电图 (Electroencephalogram，EEG)，可以通过电极放置在头皮上记录大脑皮层的电位变化。

接下来是对采集到得信号进行预处理。因为采集到的脑电信号会受多种因素影响，预处理就是提纯脑电信号的过程。预处理包括滤波、去除运动伪影、伪差等步骤，以提高信号质量和可靠性。滤波是为了滤除干扰电信号识别的波段，如外界环境，运动伪影则由患者自主运动或者生理运动产生，会造成信号模糊或有重影，伪差是脑电图中的非脑源性电活动，它会混入我们所需要识别的电信号中，造成干扰。

最后是特征提取。这部分是指我们从预处理后连续的脑电信号中，捕捉出与用户意图或认知状态相关的信息。常用的特征提取方法包括时域分析、频域分析、小波变换、时频分析等，根据具体的应用和信号类型选择合适的特征提取方法。

对于能否使用脑电信号来实现对外部的控制，采集的信号是否清晰是关键。据宣武医院神经外科马永杰博士所说，目前正在推进研发的脑机接口主要有三种，分别是侵入式、非侵入式、介入式三大类。

其中侵入式脑机接口是以开颅等方式，将电极植入大脑皮层功能区附近。由于直接接触大脑皮层，这种方式获取的脑电信号是准确度最高的，但也由于它采取的是有创的接入方式，因而会对人体造成较大损伤，并可能出现炎性反应、排异反应等。

非侵入式脑机接口通过头皮采集脑电信号，优点是安全，缺点是隔着头皮采集到的信号纯度和信噪比较差，质量不高。

介入式脑机接口是通过微创介入方式，将血管穿刺小口，通过类似心脏支架的微创手术实现脑机连接。创伤较侵入式脑机接口更小，信号质量较非侵入式脑机接口更高。

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中国已在脑机接口领域的最前沿

脑机接口更广为大众所熟知的，当属马斯克创办的Neuralink（神经链接）。Neuralink成立于2016年，专门从事脑机接口技术的研究。

前不久公布的视频详细展示了研究团队在大脑控制研究上的重大突破：通过一只名为“帕格”（Pager）猕猴，在其脑内植入Neuralink设备，利用脑机接口技术，让一只猴子能够在没有游戏操纵杆的情况下，仅用大脑意念方式来控制一台电脑，并玩转“MindPong”游戏。

但是，Neuralink目前采用的是侵入式芯片的方式，这种方式对被植入者的伤害风险较大，此前Neuralink就曾被曝用于试验的多只猴子死亡，虽然马斯克多次否认此事。

相比于国外，国内也很早就开始了脑机接口技术的研究。

早在2020年1月，浙江大学就对外宣布完成国内第一例国内第一例植入式脑机接口临床研究，患者可以完全利用大脑运动皮层信号精准控制外部机械臂与机械手实现三维空间的运动，同时首次证明高龄患者利用植入式脑机接口进行复杂而有效的运动控制是可行的。

而在2022年6月，南开大学段峰教授团队首次在羊脑内实现介入式脑机接口。2023年5月，该团队完成了全球首例非人灵长类动物介入式脑机接口试验，在猴脑内实现了介入式脑机接口脑控机械臂。

此次试验的介入手术由解放军总医院第一医学中心神经外科吴东东医师团队操作完成。介入式脑机接口，通过介入手术将介入脑电传感器贴附在猴脑血管壁上，无需开颅手术即可采集到颅内脑电信号，相较于传统侵入式和非侵入式脑机接口，兼顾了安全性和识别稳定性。

据正在参与该项目研发、试验的宣武医院神经外科马永杰博士所说，“从临床医生的角度来看，我认为这可以代表目前我国该领域最先进的水平”。

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脑机接口未来该何去何从

脑机接口虽然技术发展迅速，也越来越受到大众的关注，然而，一项新兴技术的产生总是伴随着一系列的新问题。

首先是技术上的问题。由于脑机接口技术本身作为一项新兴技术，并不成熟，它仍有不少障碍要克服。这包括破解复杂脑电波的障碍、多学科联动的技术障碍等。同时作为一个系统工程，脑机接口包括软硬多个组件，涉及微电子、神经科学、材料学、机器人、临床医学等多个学科，产学研医交叉融合、环环相扣。

脑机接口技术目前仅能使得人类通过大脑活动控制一些简单物体，完成简单动作，比如机械手或者移动鼠标。如何将脑机接口技术运用到更深层次，实现更复杂的功能，还需要时间。马永杰博士也说，“未来在一定程度上将人类的思考、意识、记忆存储下来，不是完全没有可能。你甚至可以让想象得更加“科幻”一点，比如意识的直接显示、通过意识实现驾驶等，都不是没有可能。只不过这需要一个较长的周期”。

除此之外，脑机接口技术的未来应用也涉及法律、伦理和监管问题。脑机接口作为人与客观世界之间并非无懈可击的中介，也存在被对手入侵甚至接管的风险。

就好像电影《盗梦空间》中，人们可以通过电子设备入侵睡眠者的梦境并与之互动、甚至改变梦境，从而改变睡眠者的观念和想法。

随之而来的则是法律上的问题，侵入他人的大脑应该算犯什么罪？被侵入大脑的人实施了犯罪之后，本人算不算犯罪？如何区分是被侵入大脑的被动犯罪，还是主观的犯罪？这些都需要时间来给出相应的对策。

但无论如何，脑机接口的未来是更广阔的。人们的行业生产、艺术创作、生活方式都有可能因为脑机接口而发生翻天覆地的变化，或许我们不用再经历小、初、高那样长的教育阶段；或许我们不用出门就能沉浸式地体验世界任何一处地方；又或许如《赛博朋克：2077》那样脑机接口的实现使得人身体中植入各种机械，人类的意识将会在机械上永存，“机械飞升”的时代或许离我们并不遥远。