南方日报专访：将硬币大小的芯片植入小猪脑中，就可以实时读取其脑部活动信号。北京时间8月29日，在一场全球直播的发布会上，美国知名企业家埃隆·马斯克用三只小猪展示了其旗下Neuralink（神经连接）公司最新的脑机接口技术，“脑机接口”这个带着科幻色彩的名词再度走进公众视野。马斯克。（图片源自网络）Neuralink公司此次带来的最大技术突破是什么？脑机接口技术发展还面临哪些难点？未来它可能在哪些领域影响人类生活？带着这些问题，南方日报记者专访了中国科学院深圳先进技术研究院及华南理工大学在该领域的研究专家。【突破】植入设备微型化且可无线传输发布会上，马斯克用三只小猪展示了芯片从其脑部接收的神经元信号。芯片检测的大脑区域与小猪的鼻子相连，随着小猪四处活动或进食，神经元放电活动也不时出现高峰。“脑机接口的关键在于交互和沟通，可以将它理解为一个完整的系统，而马斯克这次展示的芯片则是前端设备。”中国科学院深圳先进技术研究院脑研究所正高级工程师、博士生导师李骁健介绍，不论人脑内的感觉系统和运动系统还是脑机接口技术中的电子设备，都是大脑和外界信息间沟通的媒介。李骁健实验室自主研发的脑机接口系统板，同样具有1024通道脑神经信号的获取能力。华南理工大学自动化科学与工程学院院长、脑机接口与脑信息处理研究中心主任李远清表示，相比过往的研究，马斯克的大脑信号采集技术一大创新是把过去“很粗很硬”的植入性电极做到了“很小很软”，且一次性集成植入上千个电极，这是具有突破性的。李骁健用“微型化”形容马斯克此次发布的芯片。“以前使用的植入式脑机接口设备体积庞大，处理信息需要多台机器，人完全被固定住，无法自由行动。马斯克展示的芯片很小，并且实现了无线传输。”李骁健说。复旦大学类脑智能科学与技术研究院副院长王守岩在接受媒体采访时也认为，这次最重要的突破是脑机接口各项技术的系统集成。大脑内神经元网络真实形态的图像模型。王守岩说，从电极、电子到神经科学，脑机接口涉及多学科领域，如何将这些技术集成整合在一起，一直是这个领域的挑战。而马斯克展示了一种可能，即通过产学研合作的模式推动从科学研究成果到产品应用的实现。李骁健也表示，脑机接口是一个多学科交叉特点明显的领域。“这项技术自上世纪六七十年代起步以来，已取得长足发展。”李骁健说：“尤其是近五年呈指数级提升，这有赖于纳米技术、柔性电子领域的发展解决了关键的信息瓶颈问题，电极材料得以优化，实现植入更多电极、电极在脑内工作时间更长，从而获取更多信息。”【应用】网购或许“动动脑子就已经下单”在业内人士看来，脑机接口这项并不年轻的技术，已经从前沿科技走到了商业应用的十字路口。李远清团队研究非植入式脑机接口技术近20年，已将脑机接口成功用于颈椎损伤高位截瘫患者的生活辅助。该团队开发了一种视听觉脑机接口系统，在研究中，一位69岁患者被认定为完全处于植物人状态。该系统随机向病人提出情境指向问题，要求病人根据实验员的动作选择答案。如果病人选择答案“是”，他需要注意闪烁键“是”及相关配音，反之亦然。结果表明，患者能够以75%的准确率完成实验任务，显示出一定程度的交流能力。而在此之前，其已经超过2年没有与外界交流。未来，李远清团队将致力于实现卧床病人用脑机接口控制电灯、电视机、空调的开关及相关控制等。实际上，医疗领域也是马斯克所看好的植入式脑机接口技术未来的主要应用场景。李骁健判断，下一个十年植入式脑机接口将主要应用于医疗，如治疗神经和精神疾病；2030年之后，结合未来最新的通讯网络技术，脑机接口可将采集的脑信息快速传递出去，将进入一个宽带脑信息与外界电子信息相互沟通的时代。李骁健打比方说，目前人们网购还要通过手机、电脑选好货品点击购买，未来或许可以实现只要你想要，脑就可以快速将信息传输出去，“动动脑子就已经下单”。在教育领域，2019年初，科大讯飞旗下讯飞云创与李远清团队共同投资设立脑机接口公司。“我们可以将机器作为人类记忆的备份工具，甚至可以下载到新的人类主体或机器人主体身上。”李远清说，通过脑机接口甚至可以实现复制记忆。这看起来有点异想天开，不过李骁健笑着解释说：“学习也是一个记忆过程，很多记忆是在睡眠中强化的。因此有人畅想未来也许不用再去学校上课了，晚上睡觉时把记忆传下来，早上一睁眼都会了”。电影“战斗天使”中设想的人脑和机器身体融合的新人类。人类未来能够像科幻电影所描绘的那样实现“人机结合”？李远清团队的余天佑博士说，此前，巴西世界杯已经有人控制外骨骼机器人开球，世界各地多个研究机构都曾展示过人脑直接控制机械臂、机器人、轮椅、电脑等设备。通过人脑与外部机器直接交互，让机器弥补人体计算、力量等方面的不足，是脑机接口技术发展的终极目标。【难点】我是否应该担心大脑被黑客控制？尽管发展突飞猛进，但以目前的技术水平来看，国内外脑机接口研究领域均面临一些尚未突破的前沿问题，特别是脑科学和神经科学。在李骁健看来，提到脑机接口，有一个词是绕不开的，即神经界面，也就是神经信息如何与外部探测器进行信息交互。“在人脑中插入电极，通过它采集神经元发出的神经信号，同时把一些神经信息传递给神经元，这中间存在交互界面的问题。比较大的挑战是，神经元是一个自然存在的生物形态，植入物是一个外来的很硬的东西——软硬之间如何匹配？”李骁健说。余天佑也表示，Neuralink公司目前发布的产品仅涉及信号获取，尚未涉及信号检测、模式识别等重要过程，这个过程根据具体临床应用场景会有不同的实现难度。“读”信号难，“写”信号更难，“读”和“写”背后涉及的神经解码和编码机制仍然是一个“黑箱”，很多机制还远远没有搞清楚。“比如说，看东西可以接受很多信息，但是如何表述、能传输的信息其实是很少的，脑内信息很多不能传输出来。”李骁健说。还有人担心，将芯片植入人脑可能会在健康、隐私上带来潜在威胁，如芯片被电脑病毒入侵等。余天佑解释，理论上讲，如果侵入式电极只是从人脑获取信号，不进行反向输入（也就是不将电极端的信号向人脑传输），是不会导致除了感染或人体排异之外的疾病的。理想中的植入式电极应该类似人体其它部位患病时用到的植入设备，如心脏起搏器等；而如果进行反向输入，确实存在这种潜在威胁。“脑电信号非常真实，无法欺骗，这的确会产生隐私问题。”余天佑说。李骁健也指出，任何技术都是一把双刃剑，在科学研究的同时也要充分考虑相关伦理问题。李骁健实验室的学生在调试穿戴式脑电设备。在更多行业人士看来，马斯克的发布会相当于做了一次大范围的科普，对加速推进脑机接口技术发展是一个难得的机遇。李远清说，国际上脑机接口的绝大部分研究还停留在实验室阶段，如果采集设备使用便利且成本降低，脑机接口技术成果距离产业化也将不远。【对话】中国科学院深圳先进技术研究院脑研究所正高级工程师、博士生导师李骁健：科幻走进现实还是马斯克式幽默？李骁健手捧用于展示讲解的猕猴脑机接口系统模型。从力推“火星移民计划”到打造能与未来人工智能相抗衡的“超级人类”，埃隆·马斯克一向以大胆想象著称，被称为“未来企业家”。此次亮相的脑机接口技术再次让人们大为惊叹，有些人直言像是“科幻走进现实”，那么我们究竟该如何认识这项技术的发展？南方日报：尽管脑科学研究不断发展，但对大脑，人类仍有太多未知。在这种情况下，脑机接口技术发展会不会受到限制？李骁健：肯定会有比较大的影响，但这对关系就像研究分子、原子与研究宇宙星球运行规律并不矛盾类似，系统层面有自己的规律。目前对脑科学的研究既有分子细胞层面，也有神经系统层面。不同的脑区有对应的功能，并且大体上相对独立。当然也有很多信息交互呈现“大群居、小聚居”特点，聚居区域有比较确定的功能，因此从脑机接口的角度讲，针对某一区域，只要分析这些神经群体所携带的信息就够了。南方日报：脑机接口技术最核心的科学点是什么？李骁健：神经学习至关重要。脑内的神经元是非常活跃的，例如运动皮层就是学习能力很强的神经网络。一个人学游泳、骑自行车等，都是以运动皮层为主的神经网络重建。而在脑内植入电极后，要通过其所采集的信号实现肢体控制等功能，也是一个学习过程。脑机接口的最大特点在于其闭环性质，也就是说，通过脑机接口设备，脑信息被传输出去，同时也要有反馈才能形成交互、沟通，我认为这是脑机接口技术的核心科学点所在。南方日报：马斯克的出发点是为了打造和人工智能共存的“超级人类”，以免日后成为人工智能的奴隶。您怎么看待他的设想？李骁健：我把这看作是“马斯克式幽默”。马斯克的身份终究是一位商人，是要追求利润的。这些提法为他和他的公司赢得了全球关注。当然，现在人工智能发展很快，尤其是类脑人工智能成为热门研究领域。假如这项技术今后发展成熟，类脑智能系统可能比人脑大得多、运算速度更快、更聪明，人脑将处于劣势。因此在人工智能发展初期就充分考虑各种可能出现的情况也是有必要的。【记者】卞德龙