人類用大腦控制設備的想法已經(jīng)持續(xù)了數(shù)十年。然而，直到最近幾年，腦機接口才開始顯示出實際的潛力。
“一位下身癱瘓的退役士兵，意外加入科學實驗，通過頭戴設備，用意念操控人造的混血生物，代替他完成各種行動。”這是2009年上映的科幻電影《阿凡達》為我們描繪的場景，而這種看似天馬行空的橋段，正從銀幕走向現(xiàn)實，實現(xiàn)這種現(xiàn)象的技術便是腦機接口。
在介紹腦機接口之前，我們有必要先了解一下人類大腦。
大腦，是人類體內結構和功能最復雜的組織，同時也是精巧和完善的信息處理系統(tǒng)。
其中大腦皮層作為控制和調節(jié)軀體運動的最高級中樞，分為精神功能區(qū)、視覺區(qū)、聽覺區(qū)、機體感覺區(qū)、語言區(qū)等五個功能區(qū)域，主導機體內一切活動過程，并調節(jié)機體與周圍環(huán)境的平衡。也就是說，不同類型的腦機接口需要獲取不同功能區(qū)域的大腦皮質層發(fā)出的信號。
什么是腦機接口？
腦機接口的實現(xiàn)方式就是通過信號采集設備從大腦皮層采集腦電信號、讀取至計算機、分析和提取其中攜帶的特征信息，然后對信號進行預處理，提取特征信號，再利用這些特征進行模式識別，最后轉化為控制外部設備的具體指令，實現(xiàn)對外部設備的控制。
實際上，腦機接口這一概念早在1973年就已經(jīng)提出，但由于當時技術的限制，彼時的腦機接口更多地還是處于科學幻想階段。近幾年，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、神經(jīng)生物學、傳感器等技術的進步，腦機接口迎來新突破，開始進入快速發(fā)展的階段。
目前，腦機接口的落地場景主要在醫(yī)療、娛樂、教育等領域，具體來看：
在醫(yī)療領域，用于運動控制的腦機接口系統(tǒng)記錄與思維、感知和運動意圖相關的神經(jīng)活動，將腦信號解碼為用于輸出設備的命令，并通過輸出設備執(zhí)行用戶的預期動作。用于感覺增強的腦機接口系統(tǒng)將環(huán)境刺激轉換為中樞神經(jīng)系統(tǒng)可解釋的神經(jīng)信號。
這兩種類型的系統(tǒng)都有可能通過促進用戶與環(huán)境的交互來減少殘疾。腦機接口技術被用于康復環(huán)境中，既可作為神經(jīng)假體來替代失去的功能，也可作為旨在加速神經(jīng)恢復的潛在可塑性增強治療工具。受益于運動和體感腦機接口系統(tǒng)的人群包括脊髓損傷、運動神經(jīng)元疾病、肢體截肢和中風患者。
在娛樂領域，當腦機接口技術發(fā)展成熟后，使用者將無需佩戴任何AR或VR等體外成像設備，而是在腦部植入一顆芯片，通過模擬神經(jīng)信號接入虛擬世界，就可以獲得逼真的體驗。
此外，有投資機構預測，腦機接口或將成為下一代人機交互技術腦機接口，也將成為元宇宙的終極接入方式。
在教育領域，腦機接口將有助于緩解師資緊缺的問題，可以使學生的認知能力得到延伸，增強學習體驗感。同時腦機接口可以通過測量腦信號、控制腦信號，提高學生的學習能力，增強學生的自我管理等。
科技巨頭加速搶灘
廣闊的商業(yè)化前景引起了科技巨頭的關注，比較有代表性的就是埃隆·馬斯克創(chuàng)立的Neuralink，該公司成立于2016年，主要從事研發(fā)計算機與人腦融合技術，向人腦植入也許未來能夠上傳下載思想的微型電極。
近年來，Neuralink發(fā)布多項研究成果引發(fā)人們廣泛關注，最近的一次進展是在2021年4月，Neuralink對外發(fā)布了一段三分多時長的視頻。
視頻中，一只大腦被植入了芯片的猴子，用其大腦控制光標在屏幕上移動，通過意念玩電子乒乓球游戲，這一演示視頻呈現(xiàn)出了Neuralink的階段性成果。同年12月，馬斯克表示，希望2022年能在人類身上使用Neuralink的腦機接口裝置。
當然，除了Neuralink之外，還有許多科技企業(yè)也進入到腦機接口賽道：成立于2015的Paradromics的公司，致力于讓患有失明、耳聾和癱瘓的患者通過腦機接口技術與外界重新獲得溝通和聯(lián)系。成立于2017年的Synchron公司致力于微創(chuàng)神經(jīng)接口技術開發(fā)，該公司在2022年5月宣布，開始進行名為“COMMAND”研究的首次人體臨床試驗……
我們認為，腦機接口是一個具有重大科學意義和廣闊應用場景的技術。雖然目前腦機接口產(chǎn)業(yè)處于商業(yè)探索階段，但隨著加入者的不斷增多，必將推動該產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。
不過需要指出的是，科學的發(fā)展總歸是把雙刃劍，腦機接口在造福于民的同時，也面臨著安全、倫理等重要挑戰(zhàn)，腦機接口可能導致身體排異反應、感染，以及對腦信號理解錯誤等問題。與此同時，腦機接口能夠讀取大腦信息，這就可能帶來信息泄露、惡意操控等風險。
因此，我們在對腦機接口報以掌聲的同時，也要保持謹慎，確立腦機接口的適用禁區(qū)，推動腦機接口的合理發(fā)展。
寫在最后：
根據(jù)《腦機接口標準化白皮書2021》數(shù)據(jù)顯示，2019年，全球腦機接口市場規(guī)模達12億美元，預計到2027年市場規(guī)模達36億美元，年復合增長率約為14.7%。
當前，腦機接口正處在高速發(fā)展時期。可以預見的是，隨著科技持續(xù)進步，腦機接口必將應用于更多領域，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟和社會效益。
文章來源：快科技