“人機(jī)交互”、“FDA突破性設(shè)備認(rèn)證”、“大腦里的Fitbit”、“獲人體實(shí)驗(yàn)批準(zhǔn)”、“人腦安裝芯片”、“準(zhǔn)確預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)豬動(dòng)作軌跡”……昨日，當(dāng)馬斯克公布了他的腦機(jī)科學(xué)公司Neuralink旗下腦機(jī)接口技術(shù)的最新進(jìn)展后，這些詞瞬間刷爆了朋友圈。

作為馬斯克早期布局醫(yī)療領(lǐng)域的重要產(chǎn)品之一，他于2017年接手了致力于開發(fā)“神經(jīng)織網(wǎng)”技術(shù)公司Neuralink。在那之后，雖然Neuralink幾經(jīng)人員流動(dòng)，但每年都有新話題流出。從去年的“類縫紉機(jī)”機(jī)器人到今年的硬幣大小的腦機(jī)芯片，馬斯克每一次關(guān)于腦機(jī)接口的信息公布，都將引發(fā)狂歡。

在昨日發(fā)布會(huì)上，馬斯克再度將BCI與精神疾病關(guān)系在一起。他在演講中提到，很多人這輩子可能會(huì)在不同階段遇到各類神經(jīng)性的問題，比如失憶、失明、失聰、癱瘓、抑郁、失眠、上癮、癲癇、中風(fēng)、腦外傷等。“而Neuralink的價(jià)值就在于為這些令人困擾的問題提供一個(gè)負(fù)擔(dān)得起且可靠的解決方案。通過植入電子設(shè)備到腦部來解決這些問題，已經(jīng)被醫(yī)學(xué)證明是可行的了�！�

不過，藍(lán)圖是美好的，但現(xiàn)實(shí)真如馬斯克所想？

根據(jù)海外媒體報(bào)道，當(dāng)年的馬斯克開發(fā)腦機(jī)接口，是出于對(duì)人工智能的恐懼。他認(rèn)為，按照目前AI的發(fā)展速度，用不了多久，人類就會(huì)被AI所統(tǒng)治，淪為傀儡。因此，他希望找到一種方法，讓人類對(duì)抗AI。唯一的方法，就是讓人類變得更強(qiáng)，于是他提出了一個(gè)比移民火星更“科幻”的想法——大腦強(qiáng)化。馬斯克曾表示：“人類需要與機(jī)器相融合，成為‘半機(jī)械人’，才能避免在人工智能（AI）時(shí)代被淘汰。”

不過，實(shí)際的產(chǎn)品確乎是擺在了這里，那么BCI技術(shù)到底是賽博龐克愛好者的狂歡，還是神經(jīng)患者的救世主？動(dòng)脈網(wǎng)采訪了多家企業(yè)、多位專家，將其觀點(diǎn)整合于此，希望能從中立的角度描述BCI的發(fā)展未來。

算法難題：將BCI應(yīng)用于實(shí)際的4個(gè)步驟

從馬斯克的邏輯來看，理想中的腦機(jī)接口不僅可以幫助研究人員采集神經(jīng)元信號(hào)，還能將特定的指令進(jìn)行編碼，通過腦機(jī)接口傳達(dá)給其他部位，輔助大腦完成信號(hào)傳出。

那么，要實(shí)現(xiàn)這一過程，至少需要完成4個(gè)過程：采集信號(hào)——信號(hào)解碼——再編碼——反饋。

這四個(gè)過程看似簡(jiǎn)單，實(shí)則難如登天，僅是第一個(gè)“采集信號(hào)”的過程，就卡死了大批想要從BCI中掘金的探索者。

神經(jīng)學(xué)家常常用體育館的類比來描述腦部信號(hào)的采集過程：在球場(chǎng)外，你可能會(huì)聽到背景噪音，并從歡呼聲中判斷是否有球隊(duì)進(jìn)球了；當(dāng)你坐在球場(chǎng)山頂位置，你能夠知道哪個(gè)球隊(duì)取得了這一分；但只有當(dāng)你坐得足夠近，且足夠了解足球的合作邏輯，你才能知道，到底是怎樣一套協(xié)同動(dòng)作，幫助球隊(duì)進(jìn)了這個(gè)球。

這也是Neuralink的BCI由“縫紉機(jī)”發(fā)展成今天的“侵入式硬幣”的重要原因之一——只有將電極網(wǎng)絡(luò)靠神經(jīng)元足夠近，我們才可能獲得足夠高分辨率的信號(hào)。

從馬斯克發(fā)布的小豬視頻可以看出，它的植入電極確乎解決了這個(gè)問題，在演示之中，工作人員實(shí)時(shí)讀取并在大屏幕上同步展示小豬B的腦電波。裝在小豬A腦袋里的Neuralink正在讀取與它鼻子相關(guān)的神經(jīng)上的電流，每當(dāng)它鼻子碰到什么，都會(huì)有一個(gè)腦電波的高峰。

在第二只跑步機(jī)上的小豬視頻中，他演示了用腦電波進(jìn)行運(yùn)動(dòng)軌跡的預(yù)測(cè)。圖表顯示，預(yù)測(cè)的運(yùn)動(dòng)軌跡和真實(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡基本吻合。

Neuralink已經(jīng)能夠一定程度上預(yù)測(cè)小豬的動(dòng)作姿態(tài)，這意味著其采集的信號(hào)一經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的精度

不過，盡管馬斯克在信號(hào)采集方面獲得了重大突破，但在BCI實(shí)現(xiàn)的第二個(gè)階段——信號(hào)解碼階段，我們似乎沒有看到太大的突破。

“這次發(fā)布會(huì)讓人失望的是神經(jīng)信號(hào)解碼方面沒有任何進(jìn)步，只是簡(jiǎn)單演示了小豬四肢運(yùn)動(dòng)和腦內(nèi)神經(jīng)放電的關(guān)系，離植入腦機(jī)接口與手機(jī)通信還有很長(zhǎng)的路要走�！鼻迦A大學(xué)腦機(jī)接口專家洪波教授對(duì)此表示：“目前，運(yùn)動(dòng)信息腦機(jī)接口解碼的研究已經(jīng)很成熟，美國布朗大學(xué)、斯坦福大學(xué)等在猴子和人的大腦上已經(jīng)多次成功演示，不過，美國FDA過去批準(zhǔn)Cyberkinetics和BlackRock等公司開展過小規(guī)模人體臨床試驗(yàn)，但都沒有取得預(yù)期效果�！�

“同時(shí)，這類研究在國內(nèi)也有進(jìn)行，主要是浙江大學(xué)與清華大學(xué)在從事相關(guān)研究。浙江大學(xué)采用的是馬斯克在演講中提到的美國Utah電極陣列，已經(jīng)在猴子和病人大腦皮層植入該電極陣列，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)械手的腦機(jī)接口控制。清華大學(xué)則是和301醫(yī)院、宣武醫(yī)院合作在癲癇病人上開展的微創(chuàng)植入腦機(jī)接口研究采用不同的方案，記錄電極埋在顱骨中，不穿透硬膜，因而不破壞神經(jīng)細(xì)胞，可以長(zhǎng)期穩(wěn)定采集顱內(nèi)腦電，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了腦機(jī)接口打字等。

“需要說明的是，這兩個(gè)研究組都還還在臨床前試驗(yàn)階段，沒有獲得醫(yī)療器械許可。主要技術(shù)瓶頸和Neuralink團(tuán)隊(duì)碰到的一樣，神經(jīng)信號(hào)的無線傳輸、對(duì)神經(jīng)細(xì)胞創(chuàng)傷的控制、植入電極的長(zhǎng)期安全有效性等。”洪波教授向動(dòng)脈網(wǎng)解釋道。

那么，如果馬斯克能在接下來的工作中完成解碼問題，那么步驟三中的編碼過程可能沒那么困難。不過，步驟四的反饋過程將必然是另一座難以逾越的大山。

反饋環(huán)節(jié)即利用BCI獲得環(huán)境反饋信息后再作用于大腦。通常而言，我們依賴視覺、聽覺、觸覺、聽覺獲取環(huán)境信息，進(jìn)而實(shí)時(shí)向大腦傳遞。不過，就算是當(dāng)前大熱且已廣泛應(yīng)用于生活的計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，也大都停留在二維影響的處理之中，三維影像數(shù)據(jù)量大、難以編碼等問題，都成為反饋過程中的巨大障礙。

因此，從這次發(fā)布會(huì)中，我們確實(shí)該為馬斯克成功的高分辨率神經(jīng)元信號(hào)采集而狂歡，精確、高分辨率的信號(hào)能夠極大推動(dòng)解碼工作的進(jìn)展。但我們也需理性，BCI算法僅是問題之一，而信號(hào)采集只是算法問題中的問題中的一部分——馬斯克離成熟的BCI還有很長(zhǎng)的路要走。

材料難題：尋找能夠留存于顱內(nèi)環(huán)境的可植入物

與人體的其他環(huán)境不同，美國韋斯中心的克勞德克萊門特教授將大腦比擬于海邊叢林：潮濕、炎熱、多鹽，“這絕不是個(gè)搞技術(shù)的好地方。”

與口腔、腸道、腹腔等環(huán)境不同，人類大腦的結(jié)構(gòu)更為精妙，充滿著神秘，甚至承載著“靈魂”。要在這個(gè)地方放置一個(gè)傳感器可不容易，既需要考慮大腦環(huán)境的排異反應(yīng)，還需要考慮植入物的耐用性，避免頻繁的替換進(jìn)而造成莫名的顱內(nèi)損傷。植入物的芯片也同樣需要高工藝，一方面，它需要滿足對(duì)百萬級(jí)神經(jīng)元信息的采集處理；另一方面，它還需要足夠小，避免壓迫損傷顱內(nèi)的其他組織。種種原因可見，植入體的設(shè)計(jì)同樣需要企業(yè)深思熟慮。

經(jīng)濟(jì)學(xué)人的《植入體》一文曾描述了植入體設(shè)計(jì)的兩個(gè)方向，第一是重新思考目前的小型導(dǎo)電電極技術(shù)，第二是朝著新的非電氣方向前進(jìn)。

哥倫比亞大學(xué)電氣與生物醫(yī)學(xué)工程系的Ken Shepard教授曾在CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）電子技術(shù)來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。他認(rèn)為：任何插入式電極都可能造成細(xì)胞損傷，于是他試圖研制出一個(gè)置于皮層頂部、包裹大腦的膜之下的集成設(shè)備。2018年時(shí)，他設(shè)計(jì)的第一代CMOS芯片原型僅1cm2，包含了65000個(gè)電極，而第二代的版本將包含100萬個(gè)電極。值得注意的是，他并非把傳感器堆疊在芯片上，而是加入了相同數(shù)量的放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以及一個(gè)無線鏈路來向頭皮上的中繼器發(fā)送數(shù)據(jù)。

這個(gè)芯片在當(dāng)時(shí)沒有解決供電問題，畢竟將電池這樣的包含諸多危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)的設(shè)備置于腦部實(shí)在難以保證安全。但從發(fā)布會(huì)上看，馬斯克則似乎在這一方面更進(jìn)一步。不過，發(fā)布會(huì)上僅表示該設(shè)備擁有無線充電功能，卻沒有解釋這一功能如何實(shí)現(xiàn)。在過去的演講中，Neuralink曾表示其植入物的電池能夠持續(xù)24小時(shí)，并能像手機(jī)一樣無線充電。這一點(diǎn)，單從視頻來看，我們無法驗(yàn)證。

視頻中僅展示了植入物的樣式與大小

回到植入物的話題，從非電氣方向出發(fā)，哈佛大學(xué)的洪國松博士嘗試制造一種SU－8柔性聚合物制成的多孔網(wǎng)，上面鑲嵌著傳感器與導(dǎo)電金屬。這一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)模仿了神經(jīng)組織彈性而柔軟的形態(tài)，并允許神經(jīng)元和其他類型細(xì)胞在其中生長(zhǎng)，這意味著它可以解決大腦對(duì)于異物的免疫反應(yīng)。相比傳統(tǒng)的方案，這種解決方案模糊了生物學(xué)與電子學(xué)的界限。