脑机接口，有时也被称为“大脑端口direct neural interface”，即“脑机融合感知brain-machine interface”，是一种直接连通人类或动物脑（或脑细胞培养物）与外界装置之间的直接联系。在单向的脑机接口中，电脑可以接收来自大脑的指令，也可以将信号传送给大脑（比如，视频重构），但是无法同时传输和接收这些信号。而双向的脑机接口则可以让大脑与外界的装置进行双向的交流。

目前，脑机接口由浅入深的研究已经进行了40多年。从20世纪九十年代中期开始，通过试验得到的这方面的知识有了很大的提高。经过多年的动物试验，研制和生产了一种适用于人类的早期植入装置，用以修复受损的听觉、视觉和肢体的活动。这项研究的主要线索是，脑皮质的异乎寻常的可塑性，这种可塑性与脑机界面相匹配，能够像正常的肢体一样，对植入的义肢进行控制。随着科技和知识的进步，脑机接口的研究先驱们有了很大的信心，他们可以用大脑和计算机界面来提高人类的能力，而不是单纯的恢复人类的机能。这是一项只有在科学幻想中才会出现的技术。

近代以来，早期Phillip Kennedy和他的同事们利用锥状营养性电极在猴子体内建立了首个皮质内脑机接口；布朗大学的研究组于2006年成功地完成了第一个脑部活动皮质装置的植入，该装置可以用于操作鼠标；2008年，美国匹兹堡大学神经生物学家宣布，通过脑机接口，猴子可以通过控制机器人手臂来进食。这意味着，这项技术的发展，可以让人类直接把动物的大脑和外界的仪器连接起来，到了2022年，中国神经外科将迎来一次重大的突破，一种可以提升手术精度，保护神经功能的重要技术，可以让医生更加准确地“看”到大脑的神经，保护大脑。

毋庸置疑的是，脑机接口技术的研发需要大量的资金投入和昂贵的技术设备支持，以及人类对脑机接口目前研究时间尚短，尚处于培育期，但可预测的是，其研发成熟后所带来的医学、科技乃至社会的影响，必定是人类探索史上的一重要研究发现。

1、医学史上又一步的科技化，脑机接口凸显优势

脑科学是当今世界科技领域中最主要的竞争力量，而脑部疾病给人类带来的巨大的医疗负担也日益沉重。脑机接口、人工智能和微纳传感器方面的权威专家陶虎曾表示，他们已经研发出了一种可免于开颅手术的微创型的柔性脑机接口技术，将作用于治疗渐冻症、截瘫、失明、失语等临床重要疾病。

虽然现在的技术还没有科幻小说中所说的那么厉害，但近二十年来，各国的实验室都在做动物和人体的实验：

2005年，Cyberkinetics公司在美国FDA的批准下，由九名患者接受了首次脑机接口的运动皮层临床实验。肢体麻痹的Matt Nagle是首个利用植入式脑机接口控制机械臂的患者，他实现了根据自己的脑电意图进行机械臂控制和计算机指针控制。

2020年8月29日，埃隆·马斯克自己旗下的脑机接口公司Neuralink举行发布会，找来“三只小猪”向全世界展示了可实际运作的脑机接口芯片和自动植入手术设备。

诸多事例都证实了，如脑机接口技术发展成熟的一定阶段，是非常有可能可以让人在现实生活中，通过与大脑相连，让人具备一定的行为能力的实用型现实意义科技。

2、脑机接口链接元宇宙，可预见式科技浪潮或将掀起

近年来，大脑科学已经成为硬技术投资的一个热点。根据动脉网的数据，2016年，脑科学公司的投资规模出现了拐点，在过去的18个项目中，有18个项目被投资，而在2017年-2021年，这些项目的投资规模都在30起以上，2021年更是达到了38起的历年高峰。国内脑科学领域的企业100多家，国内90多家科研机构，投资200多家，投资过百亿。在这六个项目中，有66个是脑电相关项目，占了50%以上，是脑科领域的主流。

脑机接口的两种接入模式，可分为侵入式与非侵入式，其中非侵入式接口只需要在头皮穿戴信号采集设备即可链接脑波电流接受感应，但受制于人的头骨材质不导电，天然想象空间受限。

而目前通往元宇宙的接口主要是虚拟现实眼镜，也就是VR头显，但是VR头显最大的不足就是需要佩戴在头上非常不方便，而脑机接口技术将弥补这一重大缺陷，并且将大大增强人在虚拟世界的诚信感，脑机接口让线下与线上、真实与虚幻、现实与梦境的界限逐渐消融，数字世界与物理世界共生共存，新的文明将由此诞生。

脑机接口技术的进一步发展，有望成为下一代人机交互技术，同时未来随着元宇宙的不断发展，以及脑科学的不断探索，脑机接口或将成为继VR、AR之后下一代元宇宙入口。

3、从幻想照进现实

如今，科学家们已经发明了多种获取脑电波的设备。已经投入应用的主要是针对健康人群的、精准性稍差一些的非植入式设备，比如大家经常在电视中见到的电极帽，或更加昂贵的磁共振成像仪等。

近些年来，科学家和工程师们则在开发用于特殊病人的植入式设备上花费了大量精力。这类设备被称为脑机芯片或干脆简称为脑机接口，它能获得更加精准的脑电信息，也能将外界电信号更加精准地输入大脑。实际上，早在1857年，植入式设备就被用于获取兔子和猴子的脑电波。但因为安全性、伦理性等考虑，一直没有在人类的临床上取得突破。但是随着人工智能相关技术和工程技术、材料技术的飞速发展，不少科学家又开始了这类尝试，例如马斯克即将推出的脑机接口就是植入设备的典型代表。

如今，学术界比较一致地根据控制信息的精准程度，将脑机接口分为宏观型、中观型和微观型三大类。其中，宏观型脑机接口传递的信息主要是脑电波。此类脑机接口的特点是：原理简单，一说就懂；实现不难，而且已经或正在许多领域中广泛使用；精度不够，既不能实现复杂而精准的意念控制，更不是今后意念通信的备选方案。

微观型脑机接口是与宏观型脑机接口相对的另一个极端，它们传递的信息主要是神经元个体或群体的电特性。它们将是未来研究的难点和重点，一旦实现，将极大地改变人类的现状，但我们也必须承认，或许在可见的将来，这都还只能是梦想。我们在《人工智能未来简史》一书中用四句话来描述微观型脑机接口：不是科幻胜似科幻，脑电之妙玄之又玄；人性自足不假外延，格物致知重在内涵。

中观型脑机接口介于宏观型和微观型之间。与宏观型相比，中观型脑机接口将宏观的体外脑电波替换为颅腔内的“大脑地图”，即大脑中与物理位置相关的一些电信号。若干年来，科学家们经过反复探测，获得了一些电信号。比如，刺激某个位置的神经时，受试者会有幸福感；刺激另一个位置，受试者则会在某个指尖上产生触摸感等。基于这类研究，科学家们不断绘制更详细的“大脑地图”。可以想见，只要能足够精准地获得某人某时的“大脑地图”，便可在一定程度上实时了解受试者的某些感觉；同样，只要掌握好电信号的刺激位置、时机、电流强度等，便可以让受试者产生相应的感觉，或对肢体发出相应的控制命令等。

如今，科学家们已经在中观型脑机接口上取得了突破性进展。比如，让盲人“看见”东西。具体来说，就是让摄像机将图像切割成20×20的400个点阵，并根据每个点阵的亮度，在皮肤的相应点阵位置上产生相应强度的震动。于是，经过适当训练后，受试者不用“眼见为实”，就能在头脑中形成明暗不同的点阵图像，从而以黑白图像的方式识别出不同的面孔，知道物体的远近，观察到物体的旋转及形状变化，了解当前的观察角度；甚至还能像常人那样，通过想象“看见”物体被遮挡的部分。

脑机接口展现了无限可能，吸引着科学家们前赴后继，不懈攻关，也将是国际竞争的焦点。

未来，就从今天开始。

文章来源： 新盟财经,光明网