“人機交互”、“FDA突破性設備認證”、“大腦里的Fitbit”、“獲人體實驗批準”、“人腦安裝芯片”、“準確預測實驗豬動作軌跡”……昨日，當馬斯克公布了他的腦機科學公司Neuralink旗下腦機接口技術的最新進展后，這些詞瞬間刷爆了朋友圈。

作為馬斯克早期布局醫(yī)療領域的重要產品之一，他于2017年接手了致力于開發(fā)“神經織網(wǎng)”技術公司Neuralink。在那之后，雖然Neuralink幾經人員流動，但每年都有新話題流出。從去年的“類縫紉機”機器人到今年的硬幣大小的腦機芯片，馬斯克每一次關于腦機接口的信息公布，都將引發(fā)狂歡。

在昨日發(fā)布會上，馬斯克再度將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。“而Neuralink的價值就在于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。通過植入電子設備到腦部來解決這些問題，已經被醫(yī)學證明是可行的了�！�

不過，藍圖是美好的，但現(xiàn)實真如馬斯克所想？

根據(jù)海外媒體報道，當年的馬斯克開發(fā)腦機接口，是出于對人工智能的恐懼。他認為，按照目前AI的發(fā)展速度，用不了多久，人類就會被AI所統(tǒng)治，淪為傀儡。因此，他希望找到一種方法，讓人類對抗AI。唯一的方法，就是讓人類變得更強，于是他提出了一個比移民火星更“科幻”的想法——大腦強化。馬斯克曾表示：“人類需要與機器相融合，成為‘半機械人’，才能避免在人工智能（AI）時代被淘汰。”

不過，實際的產品確乎是擺在了這里，那么BCI技術到底是賽博龐克愛好者的狂歡，還是神經患者的救世主？動脈網(wǎng)采訪了多家企業(yè)、多位專家，將其觀點整合于此，希望能從中立的角度描述BCI的發(fā)展未來。

算法難題：將BCI應用于實際的4個步驟

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。

那么，要實現(xiàn)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。

神經學家常常用體育館的類比來描述腦部信號的采集過程：在球場外，你可能會聽到背景噪音，并從歡呼聲中判斷是否有球隊進球了；當你坐在球場山頂位置，你能夠知道哪個球隊取得了這一分；但只有當你坐得足夠近，且足夠了解足球的合作邏輯，你才能知道，到底是怎樣一套協(xié)同動作，幫助球隊進了這個球。

這也是Neuralink的BCI由“縫紉機”發(fā)展成今天的“侵入式硬幣”的重要原因之一——只有將電極網(wǎng)絡靠神經元足夠近，我們才可能獲得足夠高分辨率的信號。

從馬斯克發(fā)布的小豬視頻可以看出，它的植入電極確乎解決了這個問題，在演示之中，工作人員實時讀取并在大屏幕上同步展示小豬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，他演示了用腦電波進行運動軌跡的預測。圖表顯示，預測的運動軌跡和真實的運動軌跡基本吻合。

Neuralink已經能夠一定程度上預測小豬的動作姿態(tài)，這意味著其采集的信號一經達到相當高的精度

不過，盡管馬斯克在信號采集方面獲得了重大突破，但在BCI實現(xiàn)的第二個階段——信號解碼階段，我們似乎沒有看到太大的突破。

“這次發(fā)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�！鼻迦A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(guī)模人體臨床試驗，但都沒有取得預期效果。”

“同時，這類研究在國內也有進行，主要是浙江大學與清華大學在從事相關研究。浙江大學采用的是馬斯克在演講中提到的美國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(xiàn)了對機械手的腦機接口控制。清華大學則是和301醫(yī)院、宣武醫(yī)院合作在癲癇病人上開展的微創(chuàng)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(wěn)定采集顱內腦電，已經實現(xiàn)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(yī)療器械許可。主要技術瓶頸和Neuralink團隊碰到的一樣，神經信號的無線傳輸、對神經細胞創(chuàng)傷的控制、植入電極的長期安全有效性等�！焙椴ń淌谙騽用}網(wǎng)解釋道。

那么，如果馬斯克能在接下來的工作中完成解碼問題，那么步驟三中的編碼過程可能沒那么困難。不過，步驟四的反饋過程將必然是另一座難以逾越的大山。

反饋環(huán)節(jié)即利用BCI獲得環(huán)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(huán)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響的處理之中，三維影像數(shù)據(jù)量大、難以編碼等問題，都成為反饋過程中的巨大障礙。

因此，從這次發(fā)布會中，我們確實該為馬斯克成功的高分辨率神經元信號采集而狂歡，精確、高分辨率的信號能夠極大推動解碼工作的進展。但我們也需理性，BCI算法僅是問題之一，而信號采集只是算法問題中的問題中的一部分——馬斯克離成熟的BCI還有很長的路要走。

材料難題：尋找能夠留存于顱內環(huán)境的可植入物

與人體的其他環(huán)境不同，美國韋斯中心的克勞德克萊門特教授將大腦比擬于海邊叢林：潮濕、炎熱、多鹽，“這絕不是個搞技術的好地方�！�

與口腔、腸道、腹腔等環(huán)境不同，人類大腦的結構更為精妙，充滿著神秘，甚至承載著“靈魂”。要在這個地方放置一個傳感器可不容易，既需要考慮大腦環(huán)境的排異反應，還需要考慮植入物的耐用性，避免頻繁的替換進而造成莫名的顱內損傷。植入物的芯片也同樣需要高工藝，一方面，它需要滿足對百萬級神經元信息的采集處理；另一方面，它還需要足夠小，避免壓迫損傷顱內的其他組織。種種原因可見，植入體的設計同樣需要企業(yè)深思熟慮。

經濟學人的《植入體》一文曾描述了植入體設計的兩個方向，第一是重新思考目前的小型導電電極技術，第二是朝著新的非電氣方向前進。

哥倫比亞大學電氣與生物醫(yī)學工程系的Ken Shepard教授曾在CMOS（互補金屬氧化物半導體）電子技術來實現(xiàn)這一點。他認為：任何插入式電極都可能造成細胞損傷，于是他試圖研制出一個置于皮層頂部、包裹大腦的膜之下的集成設備。2018年時，他設計的第一代CMOS芯片原型僅1cm2，包含了65000個電極，而第二代的版本將包含100萬個電極。值得注意的是，他并非把傳感器堆疊在芯片上，而是加入了相同數(shù)量的放大器對信號進行轉換，以及一個無線鏈路來向頭皮上的中繼器發(fā)送數(shù)據(jù)。

這個芯片在當時沒有解決供電問題，畢竟將電池這樣的包含諸多危險化學物質的設備置于腦部實在難以保證安全。但從發(fā)布會上看，馬斯克則似乎在這一方面更進一步。不過，發(fā)布會上僅表示該設備擁有無線充電功能，卻沒有解釋這一功能如何實現(xiàn)。在過去的演講中，Neuralink曾表示其植入物的電池能夠持續(xù)24小時，并能像手機一樣無線充電。這一點，單從視頻來看，我們無法驗證。

視頻中僅展示了植入物的樣式與大小

回到植入物的話題，從非電氣方向出發(fā)，哈佛大學的洪國松博士嘗試制造一種SU－8柔性聚合物制成的多孔網(wǎng)，上面鑲嵌著傳感器與導電金屬。這一網(wǎng)狀結構模仿了神經組織彈性而柔軟的形態(tài)，并允許神經元和其他類型細胞在其中生長，這意味著它可以解決大腦對于異物的免疫反應。相比傳統(tǒng)的方案，這種解決方案模糊了生物學與電子學的界限。