赫拉利在《未來簡史》中提出了關于人類的新議題，他認為神經網絡將由智能軟件取代，人類將能夠同時暢游虛擬與真實世界，不受有機化學的限制。所謂的“自由個人”也將成為一個虛構的故事，轉而變為生化算法的組合。

關于“人機”的預言是否會成真不得而知，但今年7月，一則Neuralink的“腦機接口”（BCI）技術獲重大突破、設備獲得FDA“突破性設備計劃”許可的消息，卻又像一則布告，宣示著“人機”結合已成為現實的事實。

“腦機接口”并不是一個新興議題，無論是《黑鏡》還是《黑客帝國》都曾從“反烏托邦”的視角討論過“腦機”存在的未來意義。但現實并未沿科幻電影所描繪的路徑發展，大多數BCI技術最初其實是作為醫療應用而被開發。

“腦機接口”的前世今生

早在20世紀70年代，Jacques Vidal便提出了腦機接口概念，并將BCI研究與開發的重點放在輔助患者恢復受損視力、聽力及運動的神經修復之上。隨著技術的進展，第一批人類用神經修復設備在90年代中期出現。

1998年，菲利普·肯尼迪首次將電極植入到人腦中，并成功賦予該患者用“腦電”控制電腦光標的能力。一年后，第一次BCI國際會議給出了BCI的明晰定義：“腦機接口是一種不依賴于由正常外圍神經和肌肉組成的輸出通路型通訊系統。”BCI因此被推上前臺，而其不依賴外圍神經與肌肉的參與便能實現大腦與計算機之間的通訊，則凸顯出了該技術在輔助治療腦中風、癲癇等失能患者上的價值。

在技術的發展與市場需求的逐步擴大下，BCI技術由最初僅為完全沒有活動能力的患者提供輔助治療，拓展到拼寫、控制指針運動應用。不僅如此，具有控制神經假體功能的各種腦機接口系統、信號處理技術亦在此基礎上開始發展。

2014年巴西世界杯開幕式，高位截癱青年Juliano Pinto在腦機接口與人工外骨骼技術的幫助下開出一球；2016年，Nathan Copeland用意念控制機械手臂和美國總統奧巴馬握手；2017年，Facebook宣布“意念打字”項目；2020年Neuralink宣布推出“the Link v 0.9版”……腦機接口在發展過程中走過的每一步，似乎都讓其落地應用的可能性變得清晰可循，但要想真正實現腦機接口的應用其實仍有一段路要走。

理想中的腦機接口不僅可以幫助研究人員采集神經元信號，還能將特定的指令進行編碼，通過腦機接口傳達給其他部位，輔助大腦完成信號傳出。但要實現這一過程，至少需要完成4個過程：采集信號——信號解碼——再編碼——反饋。

這四個過程看似簡單，實則難如登天，僅是第一個“采集信號”的過程，就卡死了大批想要從BCI中掘金的探索者。畢竟人類腦部不僅有近千億神經元細胞，從頭部最外層到顱骨中間還隔了19層。而顱骨與大腦之間，又隔著硬腦膜、蛛網膜、蛛網膜小梁等組織，想要排除這之中的諸多阻力，實現精準地搜集信號可以說仍存在許多難點。

我們在為腦機接口前進的每一步而狂歡，但也需理性。畢竟人類大腦就像一片神秘的黑森林，不僅在“采集信號”外還存在諸多需要解決的難題，稍出差錯亦容易導致患者癱瘓、腦死亡等。而相較于人體其他組織，人類大腦亦擁有更為精妙的結構，要想破解人類大腦的“秘密”或許還需要時間。

“安裝在腦中的 Fitbit手環”

Neuralink：進軍腦機接口領域

腦機接口再度掀起波瀾，離不開一個月前Neuralink的發布會。

在發布會上，馬斯克將BCI與精神疾病關系在一起。他在演講中提到，很多人這輩子可能會在不同階段遇到各類神經性的問題，比如失憶、失明、失聰、癱瘓、抑郁、失眠、上癮、癲癇、中風、腦外傷等。

Neuralink的價值就在于通過植入電子設備到腦部的方式，為這些令人困擾的問題提供一個負擔得起且可靠的解決方案，目前該方法已經被醫學證明可行。

總的來說，Neuralink想做的就是研發出一個足夠強大的腦機接口，以治愈人類的腦部疾病，并賦予更強大的功能。

在發布會上，馬斯克介紹了兩個設備。一個是尺寸僅23mm×8mm，支持 1024 個信道，可接收、解碼、發送腦神經活動信息的芯片。另一個是能夠對大腦結構進行掃描，避開血管及危險區域，在降低植入過程對軟組織傷害的同時，將芯片精準地植入預定位置的新型手術機器人。相較于成立之初，Neralink在腦機接口的研發上，似乎又朝前邁進了一步。

Neuralink新型手術機器人

從馬斯克的邏輯來看，理想中的腦機接口不僅可以幫助研究人員采集神經元信號，還能將特定的指令進行編碼，通過腦機接口傳達給其他部位，輔助大腦完成信號傳出。這也是Neuralink的BCI由“縫紉機”發展成今天的“侵入式硬幣”的重要原因之一——只有將電極網絡靠神經元足夠近，我們才可能獲得足夠高分辨率的信號。

“侵入式硬幣”的尺寸與大小

在馬斯克發布的小豬視頻之中，工作人員實時讀取并在大屏幕上同步展示了小豬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的神經上的電流，每當它鼻子碰到什么，都會有一個腦電波的高峰。在第二只跑步機上的小豬視頻中，Neuralink通過腦電波對其運動軌跡進行了預測。圖表顯示，預測的運動軌跡和真實的運動軌跡基本吻合。

Neuralink通過對小豬腦電波信號進行采集，預測其動作姿態

能夠一定程度上預測小豬的動作姿態，意味著Neuralink采集的信號一經達到相當高的精度。不過，盡管Neuralink在信號采集方面獲得了重大突破，但在BCI實現的第二個階段——信號解碼階段，卻沒有看到太大突破。

“這次發布會讓人失望的是神經信號解碼方面沒有任何進步，只是簡單演示了小豬四肢運動和腦內神經放電的關系，離植入腦機接口與手機通信還有很長的路要走”，清華大學腦機接口專家洪波教授對此表示：“目前，運動信息腦機接口解碼的研究已經很成熟，美國布朗大學、斯坦福大學等在猴子和人的大腦上已經多次成功演示，不過，美國FDA過去批準Cyberkinetics和BlackRock等公司開展過小規模人體臨床試驗，但都沒有取得預期效果。”

那么，如果馬斯克能在接下來的工作中完成解碼問題，那么再編碼的過程可能沒那么困難。不過，反饋過程仍可能成為另一座難以逾越的大山。

反饋環節需要利用BCI獲得環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、聽覺獲取環境信息，進而實時向大腦傳遞。不過，就算是當前大熱且已廣泛應用于生活的計算機視覺技術，也大都停留在二維影像處理，三維影像數據量大、難以編碼等問題，都成為反饋過程中的巨大障礙。

盡管Neuralink在發布會引起了行業對于BCI技術的關注，但Neuralink在神經信號解碼方面并未展示出明顯進步，距離成熟的腦機接口技術興許還有很長的路要走。

BrainGate：以意識控制機械臂

在腦機接口領域具有突出表現的另一企業BrainGate成立于2001年。其研究團隊主要由來自哈佛醫學院、布朗大學、克利夫蘭醫療中心、斯坦福大學醫學院等的神經科醫生、神經科學家、工程師、計算機科學家、神經外科醫師、數學家和其他研究人員組成。

在BCI技術研發上，BrainGate以輔助治療神經系統疾病、溝通障礙、行動能力不健全等疾病為主，通過將傳感器植入癱瘓病人腦中以監測他們的腦活動，并將患者的意識轉化為對電腦的指令，以提高患者對計算機的操作能力，讓患有肌萎縮側索硬化、脊髓損傷和中風患者能夠再度擁有對生活的控制權。

患者通過意識控制機械臂進行飲水活動

在現階段研究中，BrainGate正在開發新一代無線醫學神經技術，記錄和監測神經活動，以診斷和管理神經系統疾病。

腦疾病治愈，中國在路上

盡管我們總是在新聞中垂涎海外的新興BCI技術，但BCI的學術研究在國內同樣擁有長足的發展。

洪波教授告訴動脈網：“目前浙江大學與清華大學在主要從事BCI相關研究。浙江大學采用了馬斯克提到的美國Utah電極陣列，已經在猴子和病人大腦皮層植入該電極陣列，成功實現了對機械手的腦機接口控制；清華大學則是和301醫院、宣武醫院合作在癲癇病人上開展的微創植入腦機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，因而不破壞神經細胞，可以長期穩定采集顱內腦電，已經實現了腦機接口打字等。需要說明的是，這兩個研究組都還還在臨床前試驗階段，沒有獲得醫療器械許可。”

不同于馬斯克在BCI領域所繪下的偉大藍圖，國內的腦研究更為關注腦疾病的診斷治療與腦啟發的人工智能。目前，中國在科學界形成了“一體兩翼”腦計劃研究方向的基礎共識。

“一體”即“認知腦”，關注和理解人類大腦的認知功能是怎么來的。核心是認知腦區結構和功能神經網絡的實質，嘗試闡明大腦的工作原理。

中國腦計劃的領軍者和倡導者蒲慕明院士介紹：“我們看到計算機，要分析它的功能就必須知道計算機的結構，對于大腦的功能，我們必須要知道大腦的網絡結構，這叫做‘全腦介觀神經聯接圖譜’，也是我們這個大計劃的關鍵部分”。

“兩翼”則指向“保護腦”和“創造腦”兩大主攻方向。

其中，“保護腦”主要是更好地診斷和治療各類重大腦疾病，包括阿爾茨海默癥、癲癇、帕金森、抑郁癥等疾病，在神經系統疾病這條賽道上，將有機會誕生千億級獨角獸企業。

“創造腦”主要實現類腦人工智能的研究與開發，核心戰略目標是開發仿腦計算機，將由兩部分組成：一是發展腦型器件和結構；二是腦型信息產生和處理系統的設計和開發。

中國腦計劃的巨大價值在于其在未來五到十年的持續實施，會全力推動人工智能與腦科學的深度融合發展，其研究成果，將會極大的促進類腦人工智能技術的發展，這一領域的研究突破，將引領新一輪的科技革命。

基于這項計劃，我國正全力發展阿爾茨海默、帕金森、癲癇、精神分裂、抑郁癥等社會重大負擔疾病的治療。如今，這一方向的研究已經有了極大進展。同時，利用人口上的優勢，我們將隨著時間推移獲得更多的腦部疾病大數據，進而找到治愈腦部疾病的更多方法。

穩步，商業BCI曙光已現

伴隨政策的推動與技術的發展，過去十年內我國在腦科學領域亦已產生一定成果，并延伸到了神經疾病、精神疾病、康復等領域。

國內首個將腦機接口產業化的公司博睿康科技就是腦機領域的代表企業，依托清華大學神經工程實驗室，其主要涉足神經科學、心理學、神經工程等領域的研究。

在神經系統疾病診斷應用中，博睿康產品包括腦電與誘發電位儀（腦功能監護儀）、高頻高導聯腦電采集系統，前者主要用于癲癇、腦出血等神經疾病的診斷監護，后者多用于神經外科手術輔助定位。在治療方面的產品，博睿康主要聚焦微創植入反饋治療和腦機智能主動康復。微創植入反饋治療是針對癲癇、老年癡呆等神經疾病的治療。

在今年的世界機器人大會“BCI腦控機器人大賽暨第三屆中國腦機接口比賽”中，博睿康為大賽提供腦機接口信號采集設備和數據分析平臺。來自天津大學的魏斯文以每分鐘在電腦屏幕輸出691.55比特（相當于每分鐘輸出69個漢字）的成績，創造了中國利用腦機接口技術打字的新紀錄。

國內除博睿康以外，妞諾科技、臻泰智能等企業也在BCI領域取得了突破。妞諾科技在產品線方面圍繞醫療腦電數據服務進行了以AI算法為核心基礎融合軟硬件雙向開發模式。臻泰智能則提供腦控智能康復解決方案，以輔助神經性疾病康復，并計劃將解決方案拓展至物理治療、作業治療等康復訓練全場景，通過全周期的腦電數據采集評估，為患者精準化定制康復治療方案，目前公司累積試用患者已達一千多例。

難題，破解之道

從BCI目前的研發速度來看，如何騙取免疫細胞信任，不讓其自動識別侵入物并形成疤痕組織；面對千億神經元，少量電極如何實行精確監測等仍是未解難題。

但一步接著一步，深積疾病數據庫，以應對腦疾病，推動BCI技術的進一步發展才是切實的可行之道。

在《未來簡史》中，赫拉利還曾提到過：“我們無法真正預測未來，因為科技并不會帶來確定的結果。同樣的科技，也可能創造出非常不一樣的社會。”

醫療領域終究是嚴肅的。

在政策和資本的推動下，若能持續研發腦機接口技術，找尋技術突破口，或許當前進展緩慢，但我們仍相信該項技術將為腦疾病治療帶來微光。