虽然学术大佬们表示新款脑机接口未体现神经解码进展，但还是要夸一下这位梦想家。他让技术变得优雅，更为人所接受。
在刚刚过去的8月，“极客商人”埃隆马斯克举办的一场技术发布会再次引发热议。会上展示了其2016年创立的Neuralink公司所研发的一款“新型脑机接口”（The LINK）：一枚硬币大小的芯片样设备被植入小猪大脑，不到头发丝1/10细的电极与大脑多个功能区相连，将捕捉到的大脑信号无线传输到电脑，后者根据这些信息准确预测出了小猪运动时各关节的位置。
现场还展示了一款微创手术机器人，能将这种设备精确嵌入人的颅骨，并以每分钟192个的速度向脑组织中植入电极。整个手术在1小时内完成，人体无需全身麻醉，术后当天就能出院。
新型脑机接口的构造简约精巧 | 整理自neuralink.com科技感爆棚的描述，很自然让人联想到“记忆复制”、“意念交流”等科幻片中人脑的酷炫开发。但发布会上马斯克却没有提及这些诱人概念，而是低调地称这款脑机接口设备的应用切入点是医疗，包括耳聋、失明、阿尔兹海默症、瘫痪等神经系统疾病，以及抑郁、焦虑、成瘾等精神障碍。其实，The LINK最大的亮点也并不在医学上。比如，在小猪身上演示的收集脑信号预判肢体的运动，现在医院里给肢体麻木、肌肉无力的患者做的肌电图检查就是类似原理，只要几百块钱就能做，还不用手术。而医用的脑机接口设备，也早在几十年前就有了。脑机接口 (Brain-Computer Interface, BCI)顾名思义，是在大脑和机器间建立信号传输接口的技术。听起来高大上，但其实并不是什么新概念。早在上世纪70年代诞生的人工耳蜗，可谓迄今技术最成功、应用最普及的脑机接口。对于听觉神经完好，却因耳蜗损坏、无法将外界声音传递给大脑的患者，人工耳蜗就能起到信号传递的作用：佩戴在耳外的麦克风和语音处理器负责收集声音，然后传给事先经手术植入耳内的天线和电极，转换成电冲动，最后传给听觉神经，大脑就能“听到”到各种声音了。虽然这样听到的声音会损失很多细节，不能完全替代正常听觉，但也能帮助患者改善生活。
人工耳蜗是目前最成功的“脑机接口”，声音被设备处理成电刺激传给听觉神经 | 作者整理不仅是听觉，大脑的各种知觉本质上都是神经电冲动。理论上，只要外部刺激能通过电子元件转变成大脑可接收的信号，就能产生相应的知觉。基于这个概念，与人工耳蜗相类似的人工视网膜、电子鼻、触觉手套等脑机接口产品，也都陆续被开发了出来。近年来，面向瘫痪病人的机械肢技术也在不断进步，带来不少温暖人心的时刻。
脊髓损伤患者控制机械手臂吃巧克力 | csee.umbc.edu
2014年巴西世界杯开幕式上，少年利亚诺·平托通过脑机接口踢出了他瘫痪后人生中的第一球 | reddit.com
这样看来，无论从医学原理，还是设备功能上，The LINK其实并未展示突破性的成果。那为什么还会引起如此热烈的反响呢？其实The LINK最激动人心的地方在于材料和工程技术上的创新，而这可能打破了脑机接口技术发展的壁垒。马斯克并不是个传统意义上的科研人员，他是个很会说故事的商人，知道什么样的产品更吸引人、更能推向市场。外观上，The LINK很容易让人联想到苹果公司的产品——充满简约之美。对比其他脑机接口设备，这枚仅2.3cm x 0.8cm的“颅骨硬币”足够精致小巧。更别说它还与时俱进地结合了多种人们熟悉的现代科技：无线蓝牙数据传输，手机app管理；24小时续航芯片，并支持10米以内的无线充电……可以说是相当体贴大众了。而最重要的是，The LINK是一款优雅的植入式脑机接口。以往研究大脑深层功能的植入式设备，要做开颅手术植入芯片，而且能植入的电极数量也非常有限，金属或者玻璃的材质容易引起排异反应。总体上创伤大，风险高，研究仅局限于小规模的动物实验。而与之对应的非植入式的脑机接口设备，好比这种满脑袋插满电极的头套，从头皮表面采集信号。暂且不提这顶着一堆线的粗陋形象，关键是这样收集到的脑电信号容易被环境噪音干扰，精度大打折扣。
非植入式的头套电极。| theconversation.com人们也尝试过其他更抗噪的方法，比如磁共振扫描。大脑的某个区域活跃时，局部的血流也会发生变化，通过收集不同行为时大脑的血流分布图，也能整理出一定规律。但不管怎样，这些非植入式设备仍有难以逾越的壁垒：无法做到双向信号传输，只能由大脑向外单向输出信号。而即使是这样的单向传输，外部设备能接收到的信号也非常笼统模糊。我们知道，大脑具有多任务性，比如你的手指不断刷着手机屏幕才能读到这里。隔着皮肤收集的信号，或扫描的整体图像，都是大脑众多信号叠加后的产物，无法反映出大脑内部各个功能区域的运行、协作情况，更别提破解大脑信号的编码机制了。再者，每个人都拥有独一无二的记忆和情感，世界上也没有完全相同的大脑。设备繁琐的非植入式接口难以普及，研究只能获得极少数人的大脑活动数据，那么得到的结论必然无法适用到广泛人群，对人脑认知原理的研究难免如管中窥豹。所以，要了解大脑的多任务工作模式，以及人类行为和情感的个体化差异，研发能接触脑组织、多区域采集信号的植入式脑机接口，是必然趋势。在此不得不佩服马斯克的毒辣眼光。2015美国哈佛大学的一个团队发明了一种导电聚合物网状材料，这种微米级的纤细材质十分柔软、具有流动性，可通过注射植入活体内。由于兼具纳米电极和半导体的性质，这简直是植入式脑机接口梦寐以求的材料。该研究于2015年8月正式发表于《自然纳米科技》期刊，之后不到1年，马斯克就成立了Neuralink公司，并开始以这种材料为基础，研发新型植入性脑机接口。于是就有了现在的The LINK。The LINK能向大脑植入多达 1,024 个电极，触及更多大脑区域。和脑中血管的直径相比，仅 5 微米细的电极侵袭性很低，植入过程中能有效避开血管位置，减少出血。并且，这种聚合物和细胞的相容性很好，不易引起排异反应，插入部位组织损伤的修复物质渗出少，电信号传递的灵敏性更高。
The LINK的核心材料是一种可注射的导电聚合物，右图为该材料与脑部血管对比 |作者整理一项新技术如果能做到容易使用、容易理解，安全可行，就更有可能收获人们的兴趣和信心，从而招募到更多专业人才、志愿受试者和资金，这将非常有利于科学研究和应用推广。从发布会的效果来看，无论从科学还是商业角度，The LINK都足够吸睛。大家有兴趣可以去浏览一下Neuralink的官方网页，感受一下文案。The LINK能做到信号的无线传输，那么理论上，只要有对应的电子接口，信号就能被接收并传达指令。也就是说，大脑“动动念头”就能隔空驱动其他物体。你可能并不需要像哈利波特一样召唤扫把。但试想能把一辆特斯拉召唤到身边，是不是还挺帅的？这在技术上其实已经不是什么难事了。但人们感兴趣的远不止于此。如果人脑的信息可以自由地上传或下载，那么无论多复杂的知识和技能我们短时间内就能学会。在《黑客帝国》电影中，崔妮蒂打了个电话就在脑中下载了直升机的驾驶程序，还记得那句淡定的“Not yet”吗？
不会驾驶直升机不要紧，在大脑中下载一个程序，就分分钟搞定。|《黑客帝国》
而做到这一点的前提是掌握大脑的信息编码模式，并在大脑和计算机之间直接进行高流量的双向信息传输。
又或者，当我们对大脑的功能区域划分了如指掌后，对每个人都无法逃避的情感问题，就可以选择只关闭负面的情绪来减轻痛苦了。
如果痛苦情绪可以像开关一样被关闭。| 《吸血鬼日记》而这些是人类技术迄今无法企及的。人类可以编写电脑程序，来解读部分大脑信号，但对脑内信号的编码机制依旧知之甚少。
虽然马斯克声称The LINK的无线传输是双向的，外部信号能对小猪的大脑能产生影响，但到底是怎样的影响他也没说，咱也不敢多问，想必是会让小猪尴尬的。人类大脑含有860亿个神经元，和无数的次级突触，The LINK的区区1,024个电极看得到的只能算是头上的一小片星空，而在那之外是无垠的宇宙。就算按照摩尔定律“每18个月芯片的性能提高一倍”，脑机接口要能全面收集人脑神经网络的信号，也得等到猴年马月了。但好消息是，神经科学家们推算，当脑机接口产品能够同时监测100万个神经元的实时信号时，就足以达到用人脑操控交通工具、人机交互无需鼠标键盘，直接通过脑机接口传递信息的程度了。那么假设The LINK的1,024条电极，每条只测量一个神经元活动，距离理想中具备100万个神经元带宽的脑机接口，大约需要15年的时间，也就是大概2035年前后，这就有盼头多了。
十几年后的“脑机交互”，或许可以期盼一下。|来自网络可能有人会说，和基因编辑技术一样，脑机交互达到一定境界后难免会引发安全性和伦理上的难题，这项技术是又一个“潘多拉”魔盒。但无论如何，科技的进步势在必行。纵观整个人类的进化史，其实就是一部连续数千年的“人类认知史”。而眼下，人类文明要通往全新的高度，也只有建立在对大脑的认知不断深入的基础上，否则在这个信息爆炸的时代，对信息量的接受和处理，对世界个体的了解终将令我们不堪重负。而只要达尔文的“适者生存法则”依旧成立，能帮助人类适应时代变化的技术也将得以保留和发展，而无法适应的个体或技术也终将被淘汰。
深挖了一番新型脑机接口的技术背景后，对马斯克的产品发布会的评价又出现了各种声音。有人称他展示的新型脑机接口为“人类下一阶段文明的钥匙”，也有人认为这和他既往的各个创业项目一样，科技外壳的华丽下实际并没有多少实质性亮点，而且在缺乏数据支撑的情况下，把还没有达到的功能吹嘘得太玄乎，对一些关键难题却避重就轻，实在缺乏学术的严谨态度。但像上文中已经说到的，马斯克本来就不是传统的科研人员，他最擅长的是挖掘科技项目规模化商业推广的潜力。对于被他称为0.9版的The LINK脑机接口，当下最要紧的或许正是画个美好的蓝图，聚拢顶尖人才，吸引资金，继续技术攻关。事实上他确实在这么做，Neuralink公司创立才短短4年，却已经是行业内的佼佼者，并刺激了整个行业的加速发展。这位净资产超过1000亿美元的“科技发烧友”常常脑洞大开，语出惊人，大有“能用钱解决的问题都不是问题”的“壕”爽。但难得的是，这位老兄并不是只在嘴上立flag，他吹的牛几乎都能变成现实，而且效率很高。从可回收火箭、太空互联网“星链”计划、地下高速隧道，到这次的脑机接口，马斯克那些大胆超前，科技感炸裂的创业项目都在不断为人们带来惊喜。同时我们还要看到，除了敢想敢做不差钱，国家的基础科研实力也是造梦的必要支撑。如果没有这种质地纤柔的导电聚合物做可注射型电极， The LINK的突破性就缺少了最重要的材料基础。另一方面，医学、材料学、物理、工学等基础学科的交叉融合，科研人员、商人、乃至普通民众共同关注、参与的项目才更有机会创造出超常的成果。用马斯克本人的话说，一件事只要在物理上无法证明不可行，那就是肯定可以做到的，至于其他的困难都可以克服。他也正是以这种理念鼓励他的团队，不计一切代价以最快的速度达到目标。这种乘风破浪的精神，可能正是在没有超级英雄也没有超能力的现实中，支持着我们带着效率有限的大脑和容易疲惫的身心，不断勇攀高峰的力量吧。
1.https://www.csee.umbc.edu/2015/02/debate-ethics-of-brain-computer-interface-technology/2. https://www.who.int/bulletin/volumes/97/3/19-020319/zh/3. Liu J, Fu T M, Cheng Z, et al.Syringe-injectable electronics[J]. NatNa, 2015, 10(7): 629-636.文章由“十点科学”（ID：Science_10）公众号发布，转载请注明出处。
你可能还想看
▽