很多人或許還記得當(dāng)年風(fēng)靡全球的科幻電影《黑客帝國》，電影中令人驚艷的腦機(jī)接口技術(shù)如今開始走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。1月30日，Neuralink（神經(jīng)連接公司）創(chuàng)始人埃隆·馬斯克在社交媒體平臺(tái)上宣布，該公司研發(fā)的腦機(jī)接口芯片“心靈感應(yīng)”（Telepathy）首次植入人類大腦，植入者恢復(fù)良好，已初步檢測到預(yù)想中的大腦神經(jīng)元尖峰信號(hào)。雖然這個(gè)結(jié)果只是初步的，還不知道后續(xù)大腦神經(jīng)元的信號(hào)是否能指令肢體活動(dòng)，但已足夠吸引眼球。

腦機(jī)接口技術(shù)究竟能給人類帶來什么？在人體試驗(yàn)如愿以償之后，會(huì)不會(huì)打造出“超級人類”，從而引發(fā)不可控的后果？今天我們就來聊一聊腦機(jī)接口在科技領(lǐng)域引發(fā)的期望與擔(dān)憂。

1 腦機(jī)接口技術(shù)主要分兩種

腦（人）機(jī)接口（BCI）也稱大腦端口或腦機(jī)融合感知，是把大腦神經(jīng)信號(hào)與外部機(jī)械直接交互起來的技術(shù)。它分為單向腦機(jī)接口（計(jì)算機(jī)接收大腦傳來的命令或發(fā)送信號(hào)到大腦，但不能同時(shí)發(fā)送和接收信號(hào)）和雙向腦機(jī)接口（允許大腦和外部設(shè)備之間進(jìn)行雙向信息交換，就像人的大腦既發(fā)出行動(dòng)指令，又能感受身體各部位傳達(dá)到大腦的感覺）。

腦機(jī)接口的概念其實(shí)很早就出現(xiàn)了，最先由美國加州大學(xué)洛杉磯分校的計(jì)算機(jī)科學(xué)家雅克·維達(dá)爾在1973年提出。他認(rèn)為，通過放置在頭皮上的電極可檢測到大腦發(fā)出的實(shí)時(shí)信號(hào)，經(jīng)破譯后能用于控制計(jì)算機(jī)。但是，后來的生物醫(yī)學(xué)研究人員認(rèn)為，腦機(jī)接口最有可能實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是，幫助四肢殘疾和脊髓受損的人重新支配上下肢，以完成各種生理功能。

經(jīng)過多年反復(fù)驗(yàn)證，研究人員在探索腦機(jī)接口路徑的過程中形成了兩種技術(shù)路線，一是植入式（侵入式），二是感應(yīng)式（非植入式或非侵入式）。

植入式腦機(jī)接口的優(yōu)勢是可以獲取高質(zhì)量、高時(shí)空分辨率的神經(jīng)信號(hào)，從而獲得精細(xì)的大腦信息，但這種技術(shù)難度高、風(fēng)險(xiǎn)大，屬于腦機(jī)接口領(lǐng)域最硬核的方向。而感應(yīng)式腦機(jī)接口無需在顱骨開孔，是通過腦電圖、核磁共振等方式獲取神經(jīng)系統(tǒng)信息，這種技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)低，但由于隔著顱骨，只能獲取大范圍腦區(qū)的宏觀活動(dòng)，獲取的信息有限。舉例來說，感應(yīng)式腦機(jī)接口聽見的是合唱，而植入式腦機(jī)接口可以選擇性地聽見獨(dú)唱。

此次，馬斯克的神經(jīng)連接公司所做的腦機(jī)接口試驗(yàn)就是典型的植入式。植入手術(shù)需要人類外科醫(yī)生和機(jī)器人配合，外科醫(yī)生先在患者的頭骨上切開一個(gè)洞，再由手術(shù)機(jī)器人R1將一枚硬幣大小的植入物N1植入患者大腦。除了前期的準(zhǔn)備和開顱工作，手術(shù)機(jī)器人將芯片植入大腦的過程用時(shí)約15分鐘。

植入完成之后，N1內(nèi)的芯片會(huì)把記錄到的大腦信號(hào)即患者的意念（腦電波信號(hào)），無線傳輸?shù)缴窠?jīng)連接公司的解碼運(yùn)動(dòng)意圖應(yīng)用程序上。應(yīng)用程序?qū)Υ竽X信號(hào)進(jìn)行解碼，再通過藍(lán)牙控制外部設(shè)備，讓患者去做自己想做的事，如控制鼠標(biāo)和鍵盤等。

雖然植入式腦機(jī)接口具有更廣闊的技術(shù)前景，但在其取得重要突破之前，感應(yīng)式腦機(jī)接口仍是市場主流。

2 更早更實(shí)用的研究有很多

從嚴(yán)格意義上來說，神經(jīng)連接公司此次的試驗(yàn)并非人類大腦首次植入腦機(jī)接口芯片。早在2015年，美國加州理工學(xué)院的神經(jīng)科學(xué)家理查德·安德森就在一位四肢癱瘓患者的大腦中成功植入了芯片，并通過芯片傳遞出的信息指揮手端起杯子，喝了一口冰啤酒。

最近幾年，腦機(jī)接口領(lǐng)域的競爭可謂白熱化，有些公司和醫(yī)院的腦機(jī)接口技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了實(shí)用的臨床效果。

2021年，美國斯坦福大學(xué)的里希納·謝諾伊團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一個(gè)腦機(jī)接口系統(tǒng)，可以直接嵌入大腦皮層。通過這個(gè)植入電極采集大腦運(yùn)動(dòng)皮層的神經(jīng)活動(dòng)，再使用遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法解碼出“手寫”筆跡，就能將患者大腦中的意念快速轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)屏幕上的文本。

謝諾伊團(tuán)隊(duì)給患者大腦植入芯片，讓患者根據(jù)文本在意念中對著屏幕“寫”字，芯片就會(huì)記錄人在這時(shí)發(fā)出的大腦信號(hào)并傳導(dǎo)到電腦。電腦會(huì)記錄每個(gè)字母在大腦內(nèi)對應(yīng)的“記憶點(diǎn)”，即腦電波的形態(tài)和峰值，最終，通過分析轉(zhuǎn)換為文本，在電腦屏幕上顯示出來。在不斷調(diào)試和優(yōu)化后，參與試驗(yàn)的癱瘓患者用意念“寫”字的速度刷新了紀(jì)錄，每分鐘可以寫大約90個(gè)字母，準(zhǔn)確率超過了99%。兩相比較，肢體健全的人用智能手機(jī)每分鐘可打23個(gè)單詞，參與試驗(yàn)的癱瘓患者每分鐘能用意念“寫”18個(gè)單詞，這表明后者已經(jīng)可以與前者實(shí)現(xiàn)正常速度的語言交流。與植入大腦芯片無線連接的電腦是小型電腦，可以外掛在患者的腦后、胸部、背部。

2022年7月6日，在美國紐約西奈山醫(yī)院，由卡耐基梅隆大學(xué)機(jī)械工程教授韋伯和西奈山康復(fù)創(chuàng)新中心主任普特里諾領(lǐng)導(dǎo)的小組把Synchron公司研發(fā)的一個(gè)長1.5英寸（3.81厘米）的電子元件stentrode，植入了一位肌萎縮性側(cè)索硬化癥（漸凍癥）患者的腦部血管。此前，該公司在澳大利亞已為4名患者完成了同樣的手術(shù)。醫(yī)生用電線將stentrode和之前已植入患者胸部的設(shè)備相連。stentrode可以讀取腦部神經(jīng)元發(fā)射的信號(hào)，而胸口的計(jì)算設(shè)備則放大這些信號(hào)，然后通過藍(lán)牙傳輸給電腦或智能手機(jī)，幫助漸凍癥患者用意念上網(wǎng)、發(fā)郵件、發(fā)短信。只不過，目前植入的stentrode和胸部連接的解碼器算法能力有限，不能進(jìn)行整句輸入和翻譯，患者只能在屏幕上逐一挑選字母。

這些研究均表明，在植入式腦機(jī)接口領(lǐng)域，很多公司都比馬斯克的神經(jīng)連接公司做得更早，而且更實(shí)用。

3 中國領(lǐng)先探索不傷大腦微創(chuàng)技術(shù)

如前文所說，植入式腦機(jī)接口與感應(yīng)式腦機(jī)接口相比，前者收到的大腦信號(hào)更強(qiáng)烈，因而更容易接收并將大腦信號(hào)傳遞給計(jì)算機(jī)，指揮機(jī)械臂、機(jī)械手或橡膠手做出動(dòng)作，如吃飯、行走、寫作（敲擊鍵盤）等。不過，植入式腦機(jī)接口最大的短板是，可能對人造成傷害。

有消息披露，在人體試驗(yàn)之前，馬斯克的神經(jīng)連接公司對動(dòng)物試驗(yàn)?zāi)X機(jī)接口芯片造成了1500只動(dòng)物死亡。2022年2月，美國醫(yī)師醫(yī)藥責(zé)任協(xié)會(huì)指控神經(jīng)連接公司和加州大學(xué)戴維斯分校在2018年至2020年間對23只猴子進(jìn)行侵入性和致命的大腦試驗(yàn)，違反了美國《聯(lián)邦動(dòng)物福利法》。

盡管這一指控最后不了了之，但引發(fā)了人們對植入式腦機(jī)接口安全性的較大擔(dān)憂。在這種形勢下，一種新的方式產(chǎn)生了——位于植入式與感應(yīng)式之間的微創(chuàng)植入式腦機(jī)接口，它既能有效收集大腦信號(hào)，又不會(huì)傷害大腦。在微創(chuàng)植入式腦機(jī)接口領(lǐng)域，中國研究人員走在了前列。

2023年10月24日，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院洪波教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)研發(fā)的無線微創(chuàng)植入腦機(jī)接口NEO，在宣武醫(yī)院進(jìn)行了首例臨床植入試驗(yàn)。2024年1月29日，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)宣布首例患者腦機(jī)接口康復(fù)取得突破性進(jìn)展。

腦機(jī)接口NEO是一個(gè)系統(tǒng)，分體內(nèi)和體外兩部分，通過微創(chuàng)手術(shù)將體內(nèi)機(jī)（僅兩枚硬幣大小）埋在顱骨內(nèi)，電極覆蓋在硬膜外（硬膜位于顱骨和大腦皮層之間），能夠保護(hù)神經(jīng)組織，又不損傷大腦細(xì)胞。首例植入的患者因車禍引起頸椎處脊髓完全性損傷，四肢癱瘓已14年。芯片植入后，成功采集到了患者感覺運(yùn)動(dòng)腦區(qū)神經(jīng)信號(hào)。患者于術(shù)后10天出院回家，在家中，體外機(jī)隔著患者頭皮給體內(nèi)機(jī)供電，并將接收到的腦內(nèi)神經(jīng)信號(hào)傳送到電腦或手機(jī)上，再由APP借助解碼算法實(shí)現(xiàn)腦機(jī)接口通信。NEO系統(tǒng)采用了近場無線供電和通信技術(shù)，植入顱骨的體內(nèi)機(jī)無需電池，因此也能防止電池的老化損害大腦，而且，體外充電可以讓患者終生使用體內(nèi)機(jī)。經(jīng)過3個(gè)月的腦機(jī)接口康復(fù)訓(xùn)練，患者成功通過腦電活動(dòng)驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)手套，自己喝水，氣動(dòng)手套接收大腦抓握指令的解碼準(zhǔn)確率超過90%。

緊隨宣武醫(yī)院之后，腦機(jī)接口NEO第二例脊髓損傷患者植入手術(shù)于2023年12月19日在天壇醫(yī)院成功實(shí)施，目前患者正在居家康復(fù)訓(xùn)練中。這項(xiàng)無線微創(chuàng)腦機(jī)接口的臨床試驗(yàn)也分別通過了宣武醫(yī)院、天壇醫(yī)院倫理審查，并進(jìn)行了國際和國內(nèi)植入醫(yī)療器械臨床試驗(yàn)注冊。

4 “半人半機(jī)器人”是野心還是科學(xué)

從深遠(yuǎn)角度看，腦機(jī)接口是腦科學(xué)研究的一種，在人的大腦中植入芯片首先是為了治療疾病。治療疾病具體可以分為幾類：一是幫助殘疾人獲得正常的生理功能和生活能力；二是幫助殘疾人學(xué)習(xí)，如翻書和寫文章；三是治療大腦中因神經(jīng)遞質(zhì)的產(chǎn)生和輸送困難而導(dǎo)致的各種神經(jīng)精神疾病。

在幫助殘疾人方面，腦機(jī)接口可以把大腦的意念和思維（表現(xiàn)為大腦的生物電信號(hào)）傳遞給計(jì)算機(jī)，再由計(jì)算機(jī)解碼大腦信號(hào)，傳遞給假肢或機(jī)械臂、機(jī)械腳，以完成吃飯、喝水、走路等正常生理功能，甚至從事輕量級的運(yùn)動(dòng)。

很多疾病都是由于大腦神經(jīng)元受損造成的，大腦受損后，一些信息不容易傳遞到四肢，同時(shí)可能損害大腦中樞內(nèi)的神經(jīng)遞質(zhì)傳遞，導(dǎo)致思維混亂。所以，如果通過大腦芯片能補(bǔ)充和增強(qiáng)大腦信息傳輸，就可以治療大腦疾病，包括卒中、藥物成癮、帕金森病、癲癇、自閉癥、漸凍癥，以及因大腦、脊髓損傷而導(dǎo)致的癱瘓和行動(dòng)不便等。

腦機(jī)接口還可能有更多的用途。馬斯克和一些人提出，可以創(chuàng)造腦機(jī)相融的半人半機(jī)器人，通過對大腦植入芯片，創(chuàng)造出一批記憶增強(qiáng)、靈魂永生、行動(dòng)能力超強(qiáng)的超級人類，或者通過大腦植入物操控任何設(shè)備以及讓人類與人工智能實(shí)現(xiàn)某種共生。

然而，腦機(jī)接口無論是用于治療疾病，還是創(chuàng)造半人半機(jī)器的“超人”，都需要倫理的規(guī)范和制約。在治療上的倫理難題是，如果植入式腦機(jī)接口傷害到人該如何處置？腦機(jī)接口研究要遵循醫(yī)學(xué)上先從動(dòng)物試驗(yàn)再到人體試驗(yàn)的原則，并且要通過倫理委員會(huì)的審查，需要明確證明這種技術(shù)和設(shè)備為患者帶來的益處要明顯大于弊處。因此，中國的腦機(jī)接口NEO開展的兩個(gè)手術(shù)都經(jīng)過了醫(yī)院的倫理審查和批準(zhǔn)。

而對于創(chuàng)造半人半機(jī)器的“超人”的研究，更需要進(jìn)行倫理審查和制定規(guī)范，否則只是為了滿足野心，而不能成為真正的科學(xué)。如果無法控制那些具有超強(qiáng)記憶力、學(xué)習(xí)能力、反應(yīng)能力、感官知覺的“超人”，很有可能給整個(gè)人類社會(huì)帶來災(zāi)難。雖然這只是一種假設(shè)，但提前做好心理和制度準(zhǔn)備非常重要，就像人類必須為人工智能的發(fā)展制定倫理規(guī)范一樣。

2023年12月，中國國家科技倫理委員會(huì)人工智能倫理分委員會(huì)研究編制了《腦機(jī)接口研究倫理指引》，生命科學(xué)倫理分委員會(huì)研究編制了《人-非人動(dòng)物嵌合體研究倫理指引》，供相關(guān)科研機(jī)構(gòu)和科研人員參考使用。由此可見，新科技的發(fā)展不能不受控制、不顧一切，腦機(jī)接口技術(shù)必須審慎推進(jìn)，最大可能地預(yù)防和規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。國家加強(qiáng)對腦機(jī)接口技術(shù)發(fā)展的監(jiān)管，社會(huì)加強(qiáng)對其科技風(fēng)險(xiǎn)的監(jiān)督和關(guān)注，顯得尤為重要?？傊X機(jī)接口技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展，不能被無所顧忌的激進(jìn)研究者和公司所左右，而應(yīng)以提高人類福祉為最高目標(biāo)，走上正確道路。