與馬斯克NeuraLink同賽道！國產(chǎn)芯片進(jìn)軍腦機(jī)接口，兩項自主

尤其難得的是，目前國內(nèi)腦電采集設(shè)備嚴(yán)重依賴進(jìn)口，在美國商務(wù)部將腦機(jī)接口列入出口管制清單的影響下，美國腦科學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)醫(yī)療產(chǎn)品正在逐步退出中國，這讓NeuraMatrix更顯珍貴。

許多科幻電影或作品都描繪了未來人們生活的場景。比如《黑客帝國》中，人通過后腦的接口連接到虛擬世界“矩陣”，充當(dāng)機(jī)器人的生物電池。比如《攻殼機(jī)動隊》，通過大腦皮層的植入納米機(jī)械，增強(qiáng)了信息處理能力，讓人們可以直接連接網(wǎng)絡(luò)。這些都是腦機(jī)接口的應(yīng)用。

什么是腦機(jī)接口？

20世紀(jì)50年代以來，人們一直在研究思想，希望用思想操縱物體，就像很多小說或電影中的超能力一樣。正是在這個時候，腦機(jī)接口的概念被提出，在英語中被稱為腦機(jī)接口。通過生物電信號，人腦思維和機(jī)械反應(yīng)之間有聯(lián)系。

早在1929年，漢斯伯杰就實現(xiàn)了人腦電信號的無創(chuàng)記錄，這被廣泛認(rèn)為是腦機(jī)接口的神經(jīng)生理學(xué)起源。1969年，科學(xué)家埃伯哈德費茨證明了猴子可以通過腦電圖信號控制外部設(shè)備的可能性。從那以后，直到現(xiàn)在，相關(guān)研究人員已經(jīng)發(fā)表了許多論文使用不同類型的腦電圖信號作為腦機(jī)接口設(shè)備。

來源：NeuraMatrix

到2019年7月，馬斯克宣布旗下NeuraLink已經(jīng)推出了一款產(chǎn)品，即微電腦芯片，植入大腦可以通過大腦的思維控制電腦，這意味著它可以在屏幕上控制軟件、輸入文字、購買創(chuàng)意，無需人工操作。

據(jù)了解，該芯片附著在嵌入直徑僅4-6m電極的導(dǎo)線上，由神經(jīng)外科機(jī)器人操作，將其精確嵌入腦組織。

不僅如此，根據(jù)馬斯克的說法，這種產(chǎn)品還可以讀取和解碼大腦皮層的神經(jīng)活動。參與者的情緒和想法甚至不用動嘴或露出面部表情就能及時反映出來。這款產(chǎn)品采用的技術(shù)是局域場電位(局域場電位信號)，這也是之前研究者討論的方向之一。

計算機(jī)技術(shù)的難點之一在于如何讀寫，即如何知道用戶的真實想法，如何將正確的信號傳遞給用戶。因此，有必要使用電極或探針。數(shù)量和密度越多，越準(zhǔn)確。簡而言之，有必要檢測神經(jīng)元的信號。

神經(jīng)鏈接的腦機(jī)接口(來源：神經(jīng)鏈接)

目前，信號檢測有兩種方式，一種是侵入式，另一種是非侵入式。NeuraMatrix認(rèn)為，神經(jīng)元信號的檢測需要覆蓋從低頻十分之一Hz到高頻幾十kHz的頻率范圍，但當(dāng)高頻信號釋放到外界時，大部分會被腦組織和顱骨屏蔽吸收。

如果用無創(chuàng)頭環(huán)或電帽采集信號，只能得到小于100 Hz的部分，相當(dāng)于損失了90%采集到的信號信息，信號精度差。因此，無創(chuàng)腦機(jī)主要集中在睡眠檢測、注意力檢測等方面，檢測過程容易受到干擾，需要在安靜的環(huán)境中進(jìn)行。

中國的NeuraMatrix和美國的Musk的Neurolink目前都選擇了侵入式腦機(jī)。例如，Neurolink的腦機(jī)接口系統(tǒng)植入，的傳輸線非常細(xì)，可以隨大腦移動而不損傷自身，從而將對大腦的損傷降到最低。NeuraMatrix還開發(fā)了一種芯片，可以讀取、清理和放大計算機(jī)信號。

NeuraMatrix目前也完成了片上系統(tǒng)的升級。100通道芯片只有指甲蓋的一半大。數(shù)據(jù)顯示，在抗噪性和無線性方面都要優(yōu)于Neuralink的產(chǎn)品。當(dāng)然，無論如何，目前的腦機(jī)接口仍然需要數(shù)據(jù)線連接，侵入式仍然存在人體安全風(fēng)險，無線非侵入式將成為未來的必然方向。

腦機(jī)接口，可以治愈疾病，并進(jìn)入元宇宙。

聽了上面的一些介紹，相信有些觀眾已經(jīng)很困惑了。畢竟，BCI能做什么？為什么要花這么多錢開發(fā)腦機(jī)接口？

馬斯克在接受媒體采訪時曾表示，短期目標(biāo)是治愈癲癇、阿爾茨海默病、帕金森病等腦部疾病，也是通過腦機(jī)接口改善記憶、強(qiáng)化大腦，后續(xù)可以和《戰(zhàn)斗天使：阿麗塔》中的類似。只有大腦才能操作機(jī)械身體，這意味著癱瘓或殘疾的人可以重生。

然而，從治療疾病的角度來看，帕金森病、癲癇等的病變。都在腦深部，病灶腦區(qū)釋放的信號屬于高頻，這意味著目前只能采用侵入式技術(shù)連接腦機(jī)接口。

來源：Neuralink

另一方面，在治療癱瘓患者時，已經(jīng)可以讓患者通過腦機(jī)接口控制機(jī)械手完成簡單的動作，如抓握動作。但是，暫時不可能完成太精細(xì)的操作，比如用機(jī)械手指剝橘子皮。

這并不是說目前的技術(shù)無法解碼如此復(fù)雜的動作，而是這些動作本身對于只有視覺反饋的人來說太難了。想象一下，光靠視覺，沒有觸覺，剝香蕉有多難。

同時，在市場上推廣這項技術(shù)還有很長的路要走。最大的障礙是機(jī)械肢體太貴，不能醫(yī)保。比如一個連接腦機(jī)接口的機(jī)械臂就要50萬美元，普通人很難承受。

除了在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，腦機(jī)接口在游戲領(lǐng)域也大有可為。比如瑞典神經(jīng)科學(xué)公司MindMaze就受到資本的追捧。該公司主要致力于將虛擬現(xiàn)實和運(yùn)動捕捉與腦機(jī)接口相結(jié)合，幫助患者從創(chuàng)傷中恢復(fù)。

同時，近期大火的元宇宙概念是想象未來人類將生活在虛擬世界中，腦機(jī)接口與AR/VR設(shè)備的結(jié)合將為用戶帶來更高的沉浸感。

通過腦機(jī)接口，用戶可以徹底解放雙手，只有大腦才能控制虛擬世界中的角色，大大提升了用戶的游戲體驗。

一般來說，通過腦機(jī)接口，不僅有可能治愈癲癇、阿爾茨海默病、帕金森病等腦部疾病，還有可能使癱瘓患者蘇醒。同時，在遠(yuǎn)程控制、娛樂和社交方面，腦機(jī)接口技術(shù)可以帶來革命性的突破。

走向永生的深淵

我們已經(jīng)知道，目前研究腦機(jī)接口有非侵入性的方法，只在顱骨外測繪腦電波信號；無創(chuàng)，可檢測大腦皮層的腦電波信號；更深層次的是植入，在那里，植入傳感器被用于腦組織以獲取腦電波信號。

這些方法的優(yōu)缺點是顯而易見的。侵入大腦越深，信號檢測越準(zhǔn)確，但危險系數(shù)越高。腦機(jī)接口的本質(zhì)是在人腦和機(jī)器之間建立直接的溝通橋梁。信號越準(zhǔn)確，操作越精細(xì)。

2021年4月，馬斯克在社交媒體上發(fā)布了一段視頻，視頻中展示了一只訓(xùn)練有素的猴子通過腦機(jī)接口玩游戲，并表示他的產(chǎn)品會讓癱瘓患者比手指更快地使用智能手機(jī)。

隨著腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展，未來人們的社會生活模式必然會發(fā)生變化。比如科幻電影中，很多外星人不再通過文字交流，而是通過腦電波交流信息。在大腦中，雙方只有使用帶有植入腦機(jī)芯片的腦電波才能進(jìn)行交流。

另一方面，腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展可以治愈腦部疾病，給癱瘓患者帶來福音。另一方面，也意味著人類的生物部分可以隨時更換，成為人工“鋼鐵俠”也不是不可能。

就在前段時間，中國科學(xué)院動物研究所發(fā)現(xiàn)了一種保持細(xì)胞年輕的分子開關(guān)，可以通過重置衰老的表觀遺傳時鐘來減緩細(xì)胞衰老的節(jié)奏。據(jù)相關(guān)研究人員介紹，這是一種表觀遺傳酶。我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)這個開關(guān)打開時，人體細(xì)胞會變得衰老，如果這個開關(guān)關(guān)閉，人體干細(xì)胞的衰老速度會減慢，甚至在某種程度上，細(xì)胞衰老會逆轉(zhuǎn)。

如果結(jié)合腦機(jī)接口，意味著在未來，人們可能會保持超人的體質(zhì)，同時壽命也會大大增加，甚至有可能長生不老。

但是腦科學(xué)還處于起步階段，人類對自己大腦的認(rèn)知太淺。安裝BCI時仍可能出現(xiàn)一些未知的風(fēng)險，如未知的神經(jīng)機(jī)制、倫理、失控等問題。甚至可能因為成本問題導(dǎo)致社會分層。如果這些問題得不到解決，那么腦機(jī)接口可能會把人類引向深淵。

有這些瓶頸的腦機(jī)接口技術(shù)，十年內(nèi)很難看到革命性的突破，腦機(jī)接口市場化還存在巨大問題。每一個人的大腦都是獨一無二的，這意味著即使腦機(jī)接口的位置相同，不同人的效果也可能大不相同，所以需要為每個客戶單獨提供一套神經(jīng)解碼方法，成本無疑是巨大的。

總結(jié)

如今，隨著馬斯克以及開發(fā)腦機(jī)接口的相關(guān)公司的出現(xiàn)，腦機(jī)接口技術(shù)再次站在了大家的面前。的確，腦機(jī)接口可以給一些患有腦部疾病和癱瘓的人帶來好消息，但目前的技術(shù)還在實驗室。腦機(jī)接口商業(yè)化可能需要幾十年的時間，就像科幻電影一樣。