美国企业家埃隆·马斯克和他的“三只小猪”日前在线直播展示了小猪大脑被植入脑机接口设备的情况。这场全球瞩目的直播再次激发了人们对脑机接口技术的热情和期待。
这场发布会主要展示了脑机接口技术在工程学上的新进展，展示了脑机接口产品未来有望更加便捷易用。但脑机接口在一些关键技术方面仍有待突破，距离科幻作品中的“存储和提取记忆”“超级人类”依然十分遥远。
什么是脑机接口技术
脑机接口，就是在大脑与外部设备间创建全新信息交换通路，一方面将大脑信号转化为机器可识别的信号，实现对机器的有效控制；另一方面，将外部设备信号转化为大脑可识别信号，从外部对大脑进行直接干预。
“神经连接”公司植入脑机接口设备的专用机器人。“神经连接”公司供图
早在20世纪20年代科学家发现脑电波后，对脑机接口的探索就已经开始。此后数十年，这项技术逐渐带来一些实用产品，比如为失聪者植入人工耳蜗可恢复听力。总体来看，脑机接口较为成熟的应用主要集中在神经康复和辅助医学领域，在重症医学领域的应用还十分有限。
近年来，随着人工智能等技术的发展，脑机接口在多个领域开展了应用尝试，比如基于神经信号解码的机器翻译、意念控制机械臂、脑控电子游戏等。马斯克认为，脑机接口技术可大幅提高人机交互速度，有望最终解决“人机共生”问题。
马斯克的“神经连接”做了什么
脑机接口近几年“大热”，全球几家科技公司的巨额投资及技术创新成果是主要推动力。去年夏天，美国社交媒体脸书投资的“语音解码器”研究发布成果引发关注，马斯克创立的“神经连接”公司展示脑机接口技术也赚足眼球。
资料照片：马斯克。新华社/法新
而这次，主角除了马斯克，还多了三只实验小猪：一只在两个月前被植入了脑机接口设备，一只未植入任何设备，还有一只曾植入过脑机接口设备、后被取出。当植入了设备的小猪的口鼻碰触到物体时，脑机接口设备会获取神经元发射的信号，在显示屏上呈现点状图像并发出声音，这显示它的大脑信号可实时被采集。而植入设备后又取出的小猪表现得非常健康，与普通小猪并无差异。
这次展示的亮点主要在于：实验动物从去年夏天的大鼠“升级”为小猪，后者与人类的相似度更高；植入物仅有硬币大小；植入手术由一台专用机器人完成，全过程仅需一小时，并可“当天出院”。
应该说，新成果主要展示了在实现脑机接口的技术路径方面的探索，而非基本原理或技术应用上的突破。英国纽卡斯尔大学教授安德鲁·杰克逊指出，这次展示中并没有什么“革命性”的内容，主要展示了在解决多电极植入的工程挑战方面取得的新进展。
目前，实现脑机接口的路径主要分为“侵入式”和“非侵入式”。前者是将脑电波检测电极植入大脑，这样采集到的脑信号强且稳定，但会对人体造成创伤；后者主要通过可穿戴的脑电波检测设备获取信号，对人体无伤害，但有信号稳定性弱、速度慢、正确率低和穿戴不便等问题。
马斯克和“神经连接”希望在这两条路径之间找到最优平衡：尽可能的低损伤和高效信号传输。有专家评价，“神经连接”展示的新品在封装、集成、植入器件的微型化和无线传输等工程设计与实现方面做得很好，手术机器人也大大改进。
挑战与风险如何
脑机接口技术近几年备受关注，也取得了一定成果，但要想早日实现多领域大规模应用，甚至产生科幻作品中那样的“超级人类”，还面临诸多挑战。
首先需要基础科学进展。人类对于大脑的了解还远远不够，生物学领域的生命活动基础仍是未解之谜。专家指出，尽管了解不同的脑电波大致有一个代表的方向，但“读懂”脑信号很难。基础研究如果得不出准确的数学模型，后续的软件设计、应用开发等就缺乏可靠基础。
“神经连接”公司专用机器人植入脑机接口设备。“神经连接”公司供图
第二是关键技术突破。业界认为，脑机接口技术将经历“脑机对接”“脑机交互”“脑机融合”三个发展阶段，当前正由第一阶段向第二阶段过渡，主要技术瓶颈包括传感精度低、集成计算效率差、编解码能力弱、互适应手段少等。
第三需要更多的实验和数据。技术研究需要以大量的实验和数据为基础，特别是人工智能相关研究，而脑机接口技术实验还十分缺乏。据介绍，这类技术通常要先以猴子为实验对象，然后才能以截瘫病人进行临床试验，但目前全球只有少数团队能做猴子实验，能做临床试验的机构更是屈指可数。
除了这些挑战，脑机接口技术的安全风险也不容忽视。比如，电极植入、信号输入或输出的过程，都有可能造成脑部伤害，而脑电波信息收集和使用，有可能涉及对个人隐私的侵犯等。
爱尔兰沃特福德理工学院通信软件和系统小组研究负责人萨西塔兰·巴拉苏布拉马尼亚姆对媒体说，脑机接口可能让我们更容易受到黑客的攻击，相关信息的泄露“将比我们见过的所有数据泄露都更为严重”。
“控脑”技术的伦理问题也需要规范化。有专家提出，使用脑机接口技术至少应该遵循知情同意、患者自主性和必要性原则，以及对人有利、不会对他人和社会造成伤害等原则。
