我们离埃隆·马斯克的脑机接口有多远？
NEUROTECHNOLOGY
Christopher Beeley
将我们的大脑与技术直接相连可能最终会是一个自然进程，人类自古以来一直通过技术来增强自身能力。
正如古希腊人梦想着可以冲上云霄一样，当今人类的希冀则是意识与机器的融合，以弥补肉体会死亡的缺憾。
通过脑机接口（BCI）技术将人类意识与人工智能、机器人或者其他人的意识相连，是否可以超越人类本身的局限性呢？
在过去的50年间，来自全球各大学实验室以及公司中的研究者们致力于实现这一愿景，并且已经取得了令人瞩目的进展。
最近，诸如Neuralink的创始人埃隆·马斯克（Elon Musk），Kernel联合创始人布莱恩·约翰逊（Bryan Johnson）等成功的企业家们成立了新的创业公司，声称将会通过脑机接口技术增强人类的能力。
将技术与大脑成功相连究竟离我们多远？当我们的意识接入机器的时候究竟会产生什么影响？
感觉运动神经工程中心（CSNE）的研究人员埃布·菲兹（Eb Fetz）是最早进行脑机相连的开拓者之一。在个人电脑甚至还没被发明出来的1969年，菲兹展示了猴子可以通过增强它们的脑信号来移动表盘上的指针。
最近的脑机接口研究旨在提高瘫痪或者有严重运动障碍患者的生活质量。你可能已经在新闻中看到了最新进展：美国匹兹堡大学的学者用从大脑内部获取的信号来控制机械臂。斯坦福大学研究者可以从瘫痪者大脑信号中提取他们的运动意图，从而让他们能使用无线平板电脑。
同样的，通过向脑内或者脑表面传递脑电波，一些受限的虚拟感觉也可以被传回到大脑。
那我们主要的感觉（视觉与听觉）也可以进行传递吗？针对有严重视力障碍的人，早期的仿生眼已进行商业化的量产，加强版正在进行人体试验。另一方面，人造耳蜗已经成为最成功也是最普遍的仿生植入物之一，全球有超过30万的用户通过它来获得听觉。
最复杂的脑机接口是“双向”脑机接口，它既能记录又能刺激神经系统的活动。在我们中心，我们正在探索将双向脑机接口作为一种新型的医疗工具，以应对中风和脊髓损伤。我们的研究显示，双向脑机接口可以用于增强两个脑区之间或者脑与脊髓之间的连接，变更伤患处的信息以重现唤醒瘫痪的肢体。
随着这些成功的到来，你可能以为脑机接口会是下一个消费者必需的小工具。但是对现有的一些脑机接口的表现仔细审视以后，我们可以发现距离这一天的到来还有很长的路要走：相比较那些肢体健全的人每天用四肢很容易就做出的简单动作，脑机接口产生的运动要慢的多，并且不够协调和准确。仿生眼产生的视觉具有非常低的分辨率；人造耳蜗所带来电子化的言语信息是有限的，并且会使人对音乐的感知失真。
为了让这些科学技术发挥作用，必需通过手术将电极植入体内——这前景当今大多数人都不会考虑。
但并不是所有的脑机接口都是侵入式的。不需要手术介入的非侵入式脑机接口的确存在；它们基于头皮表层记录的脑电波运作，已被证明可以用于控制光标，轮椅，机器人手臂，无人机，人形机器人，甚至可以用于脑与脑之间的交流。
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2006年，华盛顿大学的神经系统实验室展示了现实世界中的“阿凡达”：名为Morpheus的首个非侵入式的脑控人形机器人。当表示想要的东西或者位置的图像闪烁的时候，这个非侵入式的脑机接口会基于大脑的反馈信号对机器人做出应该拿什么或者拿去哪里的指示。
但所有的演示均在实验室中进行——实验室环境安静，被试没有分心，技术设置漫长且有条理，显示出概念的可行以后实验才会结束。使这些系统足够快速以及强大到在现实世界中得到实际应用，已被证实非常困难。
即使使用侵入式电极来读取心灵，也会产生另一个问题，即我们的大脑究竟是怎样被建构的。我们都知道每个神经元和与其相近的数千个神经元组成了一个难以想象的巨大且不断变化的网络。这对于神经工程师们来说意味着什么呢？
想象一下，你正在试图了解一大群朋友基于一个复杂主题的对话，但是你只被允许听其中一个人的想法。你可能会弄明白这个交流的粗略主题，但你绝不可能弄清楚整个讨论的所有细枝末节。
因为即使是最好的侵入式电极，也只能让我们一次性聆听大脑的几个小脑区，我们可以做一些令人印象深刻的事情（指的是前面的那些实验），但是还远远不能理解全部的对话。
还有就是我们所认为的一种语言障碍。神经元通过电信号和化学反馈的复杂交互与其余的神经元进行联系。这种本来的电-化学语言可以通过电路进行解析，但是并没有那么简单。同样地，当我们用电刺激回传信息给大脑时，会带有浓重的电子“口音”。这使得在众多其他正在进行的电活动中，神经元难以理解电刺激想传达的信息。
最终，还有损伤的问题。脑组织非常软而且脆弱，但是连接脑组织的电导材料却很坚硬。这意味着侵入式电极会造成创伤并产生免疫反应，并且随着时间的推移它会丧失功效。灵活的生物纤维和阵列可能最终在这方面会起到作用。
虽然面临着这些挑战，但我们对于仿生未来依旧保持乐观。脑机接口不一定要完美。大脑具有惊人的适应性，在学习使用脑机接口上，有点类似于学习一些像是开车或者使用触摸屏这样的新技能。同样地，即使使用电磁脉冲这种非侵入式的媒介来传播新型的感觉信息，大脑也可以尝试着解析它。
最终，我们认为， “共同适应”的双向脑机接口可能会被证实是建立神经桥梁的一个必要步骤。双向脑机接口中电子设备与大脑共同学习，并在学习过程中不断向大脑传递信息。构建这种共同适应的双向脑机接口是感觉运动神经工程中心的目标。
对于最近使用“电子疗法”靶向治疗像是糖尿病等慢性疾病所取得的最新成果，我们同样感到非常兴奋。这项疗法没有通过药物，而是利用小型实验性植入物直接向内部器官传达命令。
对大脑进行干预以治疗疾病改变了我们的本质吗？
研究人员已经发现了克服“电——生化语言”障碍的新途径。比如，注射性的“神经织网”被证实可能会是一种有希望的途径，它允许神经元逐渐在电极周围生长，而不是拒绝电极。在将来，基于纳米导线的灵活探针，柔性的神经元支架和玻碳接口可能也会允许生物性和技术性的计算机与我们的身体友好共存。
埃隆·马斯克的新创业公司Neuralink具有明确的最终目标，即通过脑机接口增强人类大脑，以使得我们能够在与人工智能的持续进行的军备竞赛中可以脱颖而出。他希望通过连接技术，能够使得人类自身的大脑能力得到增强，而这有可能会让我们避免AI已经远远超越人类能力的反乌托邦式未来。这样的想法可能看起来很遥远或者异想天开，但是我们不能因为陌生就单单忽略这个想法。毕竟无人驾驶汽车在十五年前还被归为科幻，而它们现在已经驶上公路。
在不远的未来，当脑机接口从恢复残疾人的身体机能到增强肢体健全人能力的时候，我们需要敏锐地觉知到许多与许可、隐私、身份、媒介和不平等相关的问题。在我们中心，哲学家、临床医师和工程师团队正在积极处理这些伦理性、道德性和社会正义类问题，他们致力于在该领域进程超前之前提供神经类指导。
将我们的大脑与技术直接相连可能最终会是一个自然进程，人类自古以来一直通过技术来增强自身能力——从利用轮子来突破双足限制到在粘土与纸张上记录符号来增强记忆。
增强能力的脑机接口有点像是现如今的电脑、智能手机和VR眼睛，当它们终将出现在消费市场时，将会令人振奋或沮丧，而风险与希望也将并存。
作者：James Wu, Rajesh P.N. Rao
来源：CNN
封面：Christopher Beeley
翻译：Harrit 校对：EON
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