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日前，有报道称，马斯克脑机接口公司透露，其脑机接口首试者的植入式芯片出现问题，一些接线脱落，工作人员已进行了修复。尽管目前这一问题并未直接威胁到受试者人身安全，但脑机接口的安全性问题再次引发关注。

脑机接口，相信许多人对于它的了解，是从科幻电影开始的：一根数据线，将我们的大脑和机器连接，凭借意念实现“随心而动”。究竟什么是脑机接口，如何做到的，安全吗？它将给我们生活带来哪些改变？人机共生会是必然吗？

什么是脑机接口

人类大脑中约有1000亿个神经元细胞，这些神经元细胞通过突触连接在一起，组成了复杂的神经网络。你听到的、看到的、感受到的，你做什么、说什么，都是通过神经元细胞“放电”来完成的，相邻的神经突触把这些加密的神经电信号传递给下一个神经元细胞，最终实现看、说、听、思考等目的。

而脑机接口，就是让大脑神经信号和外部设备之间直接进行信息交互的一种技术，省略了无数的神经元传导。可以简单理解为：这是一种让大脑与外部设备直接“对话”的技术。一名脑机接口领域研究人员解释称，脑机接口一方面是读，一方面是写，“写相对于读还难一些”。

“读”的目的是完成解码和控制。

“通过特制的电极，脑机接口可以读到大脑中的神经信号，如果用图呈现，就是许多不停震荡的线，就是我们日常看到的脑电图。”该研究人员介绍道，接下来就需要研究大脑究竟想让你干什么。在正常的人脑中，我们的脸、手、腿等身体各处的肌肉和骨骼等能认识这种信号，作出相应反应，而脑机接口捕捉到这种信号后会进行分析处理，翻译成机器能明白的指令，从而实现脑-机连接，这就是解码。

接下来就是机器帮助实现控制。翻译好的信号被送到各种设备，比如机械手臂、轮椅等，这些设备会随人的心意而动。

而所谓“写”，就是把外部信息“写”入大脑，对其进行刺激。“像对中风、癫痫、帕金森等神经性疾病的治疗，都是通过写入来完成的。”

“读和写很好地体现了脑机接口的交互性。”该研究人员如是说。

脑-机

如何连接？

脑机接口，大脑和机器的连接方式是关键。

“目前，脑机接口主要有三大技术路径：非侵入式、侵入式和半侵入式。”这名脑机接口领域研究人员表示，三大路径，各有利弊，最大区别在于信噪比（接收到的有用信号的强度与接收到的干扰信号的强度的比值）和安全性之间的取舍。

非侵入式，在头皮上就可以做，优点很明显：无感染，几乎没风险。“但它只能监测到神经信号的整体活动，信号差、不精准。”该研究人员解释说，“另外，隔着头发采集脑电一般情况下还要涂导电膏来增强信号，但导电膏几小时就干了，信号又会变差。”

“侵入式需将电极植入大脑皮层，直达神经元细胞群体之中，数据量巨大，读取的脑电波精准，信号好。”这名研究人员表示，但长期来看，电极还会因排异反应而慢慢失效——人体的自我保护机制会想办法，把这个外来物给挤出去，渐渐地，类似疤痕组织的东西会把电极包裹起来，信号会越来越差直至失效，而且无法取出。

被“失效”电极覆盖的神经元对应的功能，还能用脑机接口实现吗？

“这就是半侵入式要解决的痛点。”这名脑机接口领域研究人员解释，“半侵入式，就是把电极放在了脑硬膜外，不会引起排异反应，可以避开头骨的屏蔽，直接获取到比非侵入式更清晰的神经信号。”据悉，清华大学团队自主研发的设备选择的就是这条技术路径。

目前，我们国家三种发展路径都在积极推进。“之前，我们脑机接口领域在国际上处于追赶阶段，但经过二十多年发展，近些年在某些领域我们已经追上，甚至赶超了。”该研究人员如是说。

生活中哪些领域

已被“接”入？

尽管脑机接口目前没有像智能手机、智能家居一样实现普及，但在一些特殊领域已被“接”入。

医疗：

目前，脑机接口在医疗领域表现出了强大生命力。脑机接口可以成为连接瘫痪患者大脑和外部“躯干”的桥梁，帮助他们用意念取物，也可以使残疾人的假肢更精准地执行大脑指令。由于大部分药物难以通过血管进入大脑，传统药物对于治疗帕金森、癫痫等神经类疾病效果不佳，通过脑机接口技术可对大脑神经直接调控干预，起到意想不到的治疗效果。

未来，随着技术的不断升级，脑机接口可以使用外部干预来降低焦虑、抑郁、恐惧和疼痛，还可以通过安装外部视觉，直接让外部视觉信号插入大脑视觉皮层，让因眼部损伤而导致视网膜损伤或失明的人重见“光明”。

工业：

“工业领域是除医疗领域外，目前应用最广泛的一个领域。”北京华脑技术发展有限公司创始人唐再汐表示，像采矿、基建、石油石化、电网建设等都可以应用，以提高施工安全性和效率。

“我们使用的是干电极，无需涂导电膏。我们通过自研的自动滤波器，解决了噪音识别处理问题。”唐再汐介绍，把脑机接口硬件嵌入到日常的安全帽里，作业时可以通过这个安全帽进行预警和干预，实时对精细化操作的工人进行状态分析，根据其状态给予及时干预，避免由于状态不佳出现操作失误，造成重大损失。“目前，我国高原建设施工、地铁施工，像北京的13号线延长线，重庆、广州的地铁建设，都用到了脑机接口这个功能。”

学习：

脑机接口能够帮助我们提高学习效率吗？上述脑机接口领域研究人员对此给予了肯定：“尽管目前还没有广泛应用，但将脑机接口用于发掘人脑潜力是值得期待的。”

“目前来看，脑机接口对于运动员的专注力训练很有效，会用到一种经颅电刺激法来增强运动员的表现，听说美国NBA球员训练就是用的这个方法。”该研究人员说。

该研究人员笑说，类似机器猫中的记忆面包，吃一片面包上印的内容就全都会了，“要真能实现，就很有意思了，到时候比拼的就是大脑中芯片的内存大小了”。

心灵感应可以实现吗？

在科幻电影中看到的一些场景——用人的意念操纵另一个星球上的化身；穿戴好设备，在游戏中身临其境般畅游，并触感真实；人和人不用说话，通过心灵感应直接交流……可以实现吗？

“这些还是太科幻了，我们离这一天还有非常漫长的路要走。目前，由于人类对大脑的认知水平和科技水平的局限性，并不能做到这种程度。”这名脑机接口领域研究人员解释称，对人类大脑的解码非常难，语义解码更是难上加难。该研究人员表示，目前人们对于脑机接口设备的发展通常有一个明确目标，或者至少在运动控制层面有具体目标，比如要抬起机械手去拿杯水等。

很多人梦想，脑机接口可以成为普通人可以使用的技术，成为由我们思维控制的重要辅助设备，像使用手机、电脑一样方便。

“目前看，我们健康人使用的场景最多还是打游戏，主要是靠脑机接口增强人的认知和感官能力，来实现游戏控制。”该研究人员补充说，但由于绝大部分非侵入设备目前比较笨拙，需使用导电膏，打游戏体验并不好。“未来如果干电极领域即不需另涂导电膏能有重大突破，实现戴上就能用，当然成本也要降低，那时候，日常应用可能就会多起来。”

安全性究竟几何？

说了这么多应用场景，如果没有强大的安全性作保障，脑机接口不可能实现大范围应用。

脑机接口目前的安全性究竟怎样呢？上述脑机接口领域研究人员对此表示：“虽然脑机接口的安全性正在逐步提高，但离大规模、安全的应用还有一段距离。”

一方面是硬件安全性提升问题。目前植入式脑机接口仍没办法解决排异反应问题。“生物相容性上仍存在巨大挑战。如何能让电极植入后，排异反应降到最低甚至没有，相关材料需要再花大量时间去研究解决。”

另一方面，以目前医疗水平植入手术能确保基本没有问题，但植入后的长期安全性尚无法保证。目前的临床试验数据表明，脑机接口在小规模应用中是安全的，但大规模应用还需进一步验证，这包括术前评估、术中精确操作以及术后的恢复和监控。

“隐私问题也不可忽视。”唐再汐表示，脑机接口会读取大脑信号，涉及个人隐私数据，“就像手机里的隐私数据一样，脑机接口的数据也须防止被攻击和泄露”。这需多层次的安全防护措施，还需要制定严格的隐私政策和法律法规，确保用户数据不被滥用，我国相关的行业政策对此已有涉及。“但目前，脑机接口尚处于早期，应用基本在医疗领域，主要需确保病人信息不被泄露。”

“总的来说，脑机接口目前还在测试阶段，离真正安全无忧的‘全民普及’还有一些路要走。”这名研究人员表示。