腦機接口何時可以實作人機合一
“如同在豆腐上立一根針，還不能傷害豆腐”，難度極高的腦機接口技術正在迎來突破。不久前埃隆·馬斯克的神經科技初創公司Neuralink宣布，其首次人體臨床試驗已獲得美國食品和藥物管理局（FDA）準許。而大陸也成功進行了全球首例非人靈長類動物介入式腦機接口試驗。腦機接口已成全球科技競争的高地。
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腦機接口技術讓科幻走進了現實。借助這項技術，得以讓四肢癱瘓者重新站立和行走，漸凍人可以用“意念”打字，普通人也可以用腦電波回郵件……
近日，埃隆·馬斯克第十次訪華備受關注。此前，他的神經科技初創公司Neuralink（神經連接配接）在腦機接口領域的“大動作”讓業界震動。Neuralink宣布，其首次人體臨床試驗已獲得美國食品和藥物管理局（FDA）準許。
“這代表腦機接口進入了一個新時代。”清華大學醫學院長聘教授高小榕表示，Neuralink的最新消息表明高速的腦機接口将進入人體臨床試驗階段。
他談到，腦機接口在過去半個世紀實作了從科幻到産業落地的突破，實作了從“0”到“1”，再從“1”生“2”。他希望，業内相關方可以協同攻關，克服挑戰，在未來50年推動腦機接口實作質變。
腦機接口作為未來産業的重要分支，已成為全球科技競争的高地。日前，在“2023中關村論壇|腦機接口創新發展分論壇”上，大咖雲集，共謀腦機接口産業發展的未來，推動實作共建、共治、共享、共赢。
5月28日，觀衆在2023中關村論壇展覽（科博會）上體驗腦機接口手功能康複訓練與評估系統。視覺中國供圖
中國腦機接口裝置發展迅速
腦機接口（BCI）指在人或動物大腦與外部裝置之間建立的直接連接配接，實作腦與裝置的資訊交換。随着Neuralink的腦機接口獲得人體臨床試驗準許，很多人關心國内腦機接口技術發展情況，以及國内何時能夠進入人體臨床試驗階段。
在高小榕看來，中國腦機接口的裝置發展很快，而且與國際水準齊頭并進。在腦機接口資料集方面，中國有最大的公開資料集，對推動腦機接口應用十分有意義。
資訊傳輸速率被視為腦機接口最核心的評價名額。高小榕認為，全球腦機接口的資訊傳輸速率進步也很快。其中，腦機接口領域有一個摩爾定律，大概以每10年提高4倍的速度增長着，并且其中不少增長點是中國腦機接口學者貢獻的。
例如，作為中國神經工程及腦機接口學科的主要建立者，高小榕提出并實作了基于穩态誘發電位的腦機接口技術，這是業内的裡程碑事件之一。
5月4日，全球首例非人靈長類動物介入式腦機接口試驗在北京取得成功。試驗在猴腦内實作了介入式腦機接口腦控機械臂，這也意味着大陸腦機接口技術跻身國際領先行列。
高小榕指出，這個試驗是在血管上做的，有很大的創造性。他解釋，這就像人在豆腐上爬或踩，肯定會把豆腐踩壞，而這個試驗找到了相對來說比較硬的組織——血管，然後把電極放上去，就像“腳還能挨着豆腐，但不至于把豆腐踩塌”。
腦機接口通過在腦與機器之間建立連接配接，可以替代、恢複、增強、補充腦功能，為腦功能損傷患者康複帶來福音。是以，未來腦機接口在醫療領域的應用前景十分廣闊。
中國科學院院士、世界神經外科聯盟執委趙繼宗介紹，在臨床醫學中，腦機接口技術已經應用于治療癫痫、漸凍症、脊髓損傷、癱瘓以及抑郁症等。他還介紹，目前，關于腦機接口對治療阿爾茨海默病是否有作用也在研究中。
中國腦機接口的人體臨床試驗何時會到來？趙繼宗表示，“我覺得這很近，中國人能辦大事兒，在理論、技術及倫理方面的差距不大，有一定的政策支援，這有利于腦機接口在國内的發展和應用。”
此外，在論壇上，工業和資訊化部總工程師趙志國指出，目前，在産業界的共同努力下，大陸已經形成覆寫基礎層、技術層與應用層的腦機接口全産業鍊，并在醫療、教育、工業、娛樂等領域應用落地，将展現出強大的創新驅動力和巨大的發展潛力。
5月29日，在北京中關村國家自主創新示範區展示中心，醫療級全植入式無線腦機接口系統在展示。視覺中國供圖
“如同在豆腐上立一根針，還不能傷害豆腐”
目前，腦機接口應用正處在臨床試驗階段，還有許多技術和倫理問題尚待解決。
趙繼宗指出，大腦結構複雜，腦機連接配接難度大。因為大腦有800億-1000億個神經元，每個神經元約有1萬個神經元連接配接，分析腦機接口采集的資料非常困難：哪些信号有用，哪些信号沒用，信号之間如何互相作用知之甚少。
具體來看，腦機接口可分為非侵入式腦機接口和侵入式腦機接口兩大類，兩種類型正在同步發展。
不少人認為，非侵入式腦機接口擷取的腦電信号相對品質較差，容易受到外界幹擾。在高小榕看來，使用非侵入式腦機接口就像在大腦周圍通過裝置接收天上發射的衛星信号，雖然接收的面積大，但單從通訊速率來看，隻要比對得好，非侵入式不比侵入式的通訊速率差。
相對而言，侵入式的腦機接口門檻更高。高小榕打了一個比方，在大腦中植入進去的晶片的主要材質是矽，是最硬的東西之一，而腦組織是人體裡最軟的組織之一，這兩個東西要在一起工作，就如同“在豆腐上立一根針”，這根針既要能接觸上豆腐，又不能傷害豆腐，這個難度很大，涉及多項技術突破。
“侵入式腦機接口發展的關鍵‘攔路虎’是如何避免生物學反應。”趙繼偉在接受采訪時表示，在避免生物學效應問題上，現在“卡脖子”的主要是材料，如果能把這個解決，腦機接口發展就會往前走一大步。
趙繼偉指出，目前，在腦機接口領域裡，國内與國際發展是同步的，國外做到的，國内也能做到。但更重要的是如何讓政府參與協調産、學、研、用整條系統性鍊條的連接配接和運轉。
高小榕指出，這兩種類型的腦機接口實際上真正的、最終的應用場景并沒有差别。
目前，國内以發展非侵入式腦機接口為主；美國則以動物實驗為主的侵入性實驗為主。在他看來，這兩種方案是珠峰的南坡與北坡，最終都會彙集到一起，形成一個腦機接口全新的方案，這在未來50年可以預見。
另外，随着腦機接口技術的應用越來越深入，倫理問題逐漸凸顯。趙繼宗指出，一旦開始大面積推廣腦機接口應用，采集人們的腦信号，就涉及大量隐私。對于這個問題，業内需要未雨綢缪。
此外，腦機接口領域的人才儲備也很關鍵。高小榕談到，這涉及諸多領域，例如計算機資訊處理、生物技術以及材料等，涉及複合型人才的培養，這可能也是行業的一個短闆。
未來已來 腦機合一何時實作
作為一名神經外科醫生，這一次趙繼宗再次站在腦機接口臨床轉化的最前沿。對于腦機接口的未來，趙繼宗希望，腦機接口技術為患有意識障礙、認知障礙、偏癱截癱、漸凍症等疾病的患者減輕甚至消除痛苦。
高小榕也認為，未來腦機接口最早的應用場景可能是以醫療和助老為核心。到時候，腦機接口可以幫助像霍金這樣的漸凍症患者便于行動。當老人漸漸喪失行動能力後，也可以通過機器做一些事。
在現場，趙繼宗指出，高性能腦機接口、雙向腦機接口以及資訊安全是腦機接口閉環調控技術未來需要發力的方向。“目前腦機接口的通信速率仍較低，在大腦與機器之間建立高效的資訊交流通道，是實作高性能腦機接口的關鍵。”
趙繼宗指出，腦機接口的發展需要加強“政、産、學、研、醫”的通力合作，加強人才培養，神經外科學理當成為腦機接口臨床轉化研究的主力軍。
趙志國指出，在新征程上，工信部将把腦機接口作為培育未來産業發展的重要方向，加強腦機接口應用場景的探索，加速推動腦機接口産業的蓬勃發展。尤其是增強腦機接口産業的創新能力，加強腦機接口基礎理論、信号采集、先進算法等前沿技術的研發能力，加快關鍵核心技術與重要應用産品的攻關，穩步提升腦機接口相關晶片、關鍵元器件等基礎工業的能力水準。
趙志國還指出，将關注腦機接口技術對相關産業安全、倫理等方面帶來的重大風險挑戰，做好必要的制度建設、倫理規範、立法研究，推動建立醫療、教育等分級倫理管理制度，确定合理的科研和應用的邊界，確定相關技術的安全應用。
腦機接口什麼時候可以真正實作人機合一？高小榕指出，腦機接口最後的目标是實作腦機智能，即腦和機的智能的合一。
“腦機接口肯定是未來的不可或缺的手段，現在還沒有一個能夠替代它的東西。”高小榕表示，腦機接口發展已經走過了50年，這樣的情況在下一個50年有望實作。
來源：中國青年報