刷手机是时下所有人每天必做的“功课”,但想象一下,在不远的将来,你的手机不需要用手去“刷”,只要动脑“想”一下,它就能自动执行你的命令,是不是很酷炫?一个最新的消息是,硅谷科技明星埃隆·马斯克在7月17日举行的发布会上称找到了高效实现脑机接口的新方法:芯片直连大脑,激光开颅放置,并且可以用iPhone操控,这个新的“脑机接口系统”将在2020年投入应用。但坏消息是,这项技术只能应用于瘫痪患者,恐怕大多数正常人还不愿接受——因为它要在使用者的脑壳上,开一个真正的“脑洞”。
　　齐鲁晚报·齐鲁壹点　
记者　王昱　　　　　　　　　

开脑洞的“缝纫机”
　　7月17日,在旧金山的一个公开活动中,马斯克带来了神经科学公司Neuralink在脑机科学领域的最新突破。为了这次重要发布,6天前,Neuralink特地在社交平台上做了预告,表示公司即将宣布近两年的工作成果。
　　首先被公布的是Neuralink为脑机接口系统特制的、由微小电极或传感器连接的柔性电线(thread)。据称,这种电线宽度仅为4至6微米,对大脑损害小且能传输更多数据。Neuralink脑机接口系统共有3072个电极,分布在大约100根柔性电线上,每根电线都由一个定制的、类似缝纫机的外科机器人单独插入老鼠的大脑中。
　　为了把如此细微的电线精准地植入大脑,Neuralink研制了一款配套的神经外科机器人系统。我们可以把它想象成一个“缝纫机”,在高端光学设备的帮助下,“观察”头骨上人为制造的四个直径为8毫米的微小孔洞,把电线“精准”植入大脑。
　　此外,Neuralink还定制了一款微小芯片,可以通过USB-C的有线连接方式传输数据。
　　据Neuralink称,该装置一次可以监测1000多个神经元的活动。而且这些元件足够坚固,能够通过大脑组织。与此同时,在镜片和计算机视觉软件的帮助下,机器人可以避免撞击血管,减少大脑损伤和疤痕组织的形成。
　　目前的手术方案是采用钻孔的方式在头骨打洞,但Neuralink的科学家在接受《纽约时报》采访时表示,未来,他们希望使用激光技术制造手术所需的孔洞。
　　据Neuralink在7月16日发布的白皮书显示,目前,这个系统已经对老鼠进行了动物实验。研究人员完成了至少19次手术,并在87%的情况下成功地放置了电线。
　　马斯克在问答环节中透露,Neuralink还与加州大学戴维斯分校的科学家合作,对猴子进行了实验。他表示,已经发现灵长类动物能够通过大脑来控制计算机。
　　Neuralink的神经外科主任对英国《卫报》介绍,Neuralink计划就其设备的一个版本向FDA申请批准,以期最早在2020年开始进行人类临床试验。该版本的设备“只适用于严重的未被治疗的疾病患者”。第一个临床试验将针对因脊髓上部损伤而完全瘫痪的人群,并将在患者的大脑中钻4个8毫米的孔,共安装四个Neuralink的植入物。这些植入物会记录大脑活动,将大脑信号传递给植入在耳后的一个小装置。该装置能够把数据传输到计算机。
　　对于这项发明的意义,马斯克满怀希望。马斯克声称,这套装置是对当前技术水平的重大改进。他希望,未来植入脑机接口芯片的过程,可以像眼科的准分子激光手术一样简单。
脑机接口系统不够灵敏
　　听了马斯克的介绍,也许会给我们一种感觉,那就是脑机接口似乎已经随时准备好要成为下一个居家旅行必备工具了。但事实上,情况远没有那么乐观。
　　脑机接口究竟是什么?它为何会让科学家和企业家如此痴迷?脑机接口指的是将大脑以某种形式与外部设备连接,实现脑电波信号与相关指令信号间的转换。这种方式已经被证明可以用来控制外部机械设备。
　　因此,这项技术若能彻底成熟,其意义非同小可。长久以来,人类技术的进步其实就是对自身器官的延伸和强化:工具、武器是对手的延伸,汽车、飞机是对脚的延伸,望远镜、摄像头是对眼睛的延伸。然而,对于人类最重要的器官大脑,却一直没有一种延伸技术可以应用于其上,所以对大脑的强化,已经成为了人类技术进步的瓶颈所在,而脑机接口正致力于突破这一瓶颈。
　　那么,脑机接口究竟怎样实现呢?其实目前科学界对其有争论,因为脑机接口主要分为侵入式和非侵入式两种形式。侵入式的脑机接口系统,需要通过手术在脑部植入芯片和电极。这种操作方式需要大量的医学知识,而且听上去就非常可怕,所以通常只能应用于少数瘫痪患者进行机能辅助。马斯克此次推出的设备突破性正在于一定程度简化了侵入式脑接口的难度,如果未来侵入式脑机接口的植入真的如其所说像做个眼科手术那样简单,估计受众会更容易接受一些。但开颅手术所造成的脑部感染的风险依然难以排除。除了瘫痪患者等病人,有多少人会为了不动手刷手机而做这种手术?这个问题恐怕是侵入式脑机接口无法克服的难关。
　　相比之下,非侵入式脑机接口似乎更温和些,而且技术也在迅速成熟中。同样在今年7月,卡内基梅隆大学与明尼苏达大学合作,取得了一项脑机接口领域的突破成果。研究人员利用无创神经成像技术和机器学习技术研发了一种新型脑机接口。实验中,使用新型脑机接口的人类受试者以无创的方式控制机械臂,机械臂以一条平滑、连续的路径跟踪计算机屏幕上的光标。这项技术据悉马上就将进入临床试验阶段。相比于真“开脑洞”,这种戴头套的方式似乎温和许多。
　　不过,不论侵入还是非侵入,眼下脑机接口技术的不成熟性都显而易见,相比健全人可以很轻易地操纵肢体,目前所有脑机接口系统都存在操作延迟、不灵敏等问题。造成这些问题的根本原因在于人类的大脑比机械电路复杂得多,每一个神经元跟它所连接的上万的邻近神经元共同组成了一个大到难以想象而且不断变化的神经网络,以目前的计算机运算量想真正“读懂”这个神经网络是相当困难的,想对其施加影响则更难。所以目前无论侵入还是非侵入的脑机接口仍然只停留在“模糊反应”的阶段,只能对大脑的简单命令做出反应。想要解读人类大脑更复杂的思维,目前学界猜测可能至少需要同时监测十万个左右神经元的活动。因此马斯克此次公布的技术进步离这个目标尚有相当的距离。
　　也许终有一天,我们能像电影《黑客帝国》描述的那样,通过脑机接口让大脑徜徉在虚幻的电子世界中,但这一天并不会立刻到来,人类距离实现它尚有数个难以翻越的技术山峰。