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今年年初，兩則新聞引爆了網絡。一是馬斯克宣布完成了首次腦機接口人體實驗，患者恢復良好。緊接著，清華大學也公布了自己的研究成果——通過植入腦機接口，讓兩位高位截癱患者分別實現了用意念控制電腦光標、用意念控制手套喝水。

仿佛乘上了時間加速器，在許多人都還說不清楚腦機接口到底是什么的時候，那些電影中才有的景象竟已經近在咫尺。

對于企業家而言，一個新的行業賽道、新的投資風口敞開了；但對普通人來說，更基礎的問題或許是，腦機接口是什么？現實和科幻作品有什么區別？從科幻走向現實后，腦機接口打開的究竟是潘多拉的魔盒，還是通天大道？

想象的一公里，現實要走多久

往身邊人的大腦里插進一根芯片，他就可以通過意念控制電腦，聽起來很不可思議。但如果把這個人的身份換成星際電影里的超級戰士，別說控制電腦鼠標了，就是控制機甲和其他人類，大家也已經司空見慣。

事實上，大多數人對于腦機接口的認知還停留在科幻層面，聽說這項技術變成現實的驚訝程度，恐怕不亞于在路上看到外星人對你 say “hi”。

科幻作品中的腦機接口近乎無所不能——小到連接義肢、開動機甲，大到讀取記憶、操縱心靈，甚至復活逝者，實現數字永生。

一言以蔽之，基礎款至少也能讓人過把高達癮，進階版直接邁向虛擬現實紀元，幫助全人類實現賽博飛升，難怪被默認是個超現實的東西。

不過，回歸現實，如果說科幻作品里的腦機接口是馬拉松難度，那么現實的腦機頂多還在蹣跚學步，許多人連身邊什么東西算腦機接口、到底是什么原理都說不清楚。

舉一個簡單的例子，去醫院體檢時常看到的腦電圖設備，已經可以算作腦機接口的雛形。 [1]

理解了腦電圖的原理，就能明白腦機接口的關鍵機制：大腦活動會產生電信號，通過在人身上安放電極，可以在人腦和計算機之間建立聯系以采集這種信號。

當然，光能收集信號肯定不夠，腦機接口更重要的使命是要促成大腦和機器之間的交流。[2] 具體地說，要在獲取、整理、解碼腦信號的基礎上，將大腦思維轉化為計算機能夠識別的信號，或者將計算機信號轉化為大腦可以理解的指令。實現了相互理解后，更進一步走向大腦與機器之間的相互控制。

弄清楚了基本原理，現在開始實操。第一個問題是——怎么在兩者之間建立聯系？

科幻電影中常出現的媒介包括但不限于感應艙、頭盔、腦后插管、電子芯片，現實使用的設備沒那么高端，但思路差不多。

一類是要給大腦開個口子，將檢測設備放進去；還有一類只需要貼在頭皮外面就能運作。據此延伸出了腦機接口最基本的分類標準，前者叫侵入式接口，后者叫非侵入式接口。部分腦機接口項目還做了更具體的劃分，將深入顱骨，但沒到大腦皮層的稱為半侵入式接口。[3]

至于具體用哪一種，安全問題是目前最主要的考量因素。

由于顱骨對神經信號的傳導有衰減作用[4]，相較而言，侵入式接口獲得的信號質量更高，但因為涉及開顱手術，風險也更高，簡單理解的話，把檢測設備植入大腦這件事而言，難度差不多等于把一根針立在豆腐上[5]，后續還可能引起人體的排異反應，所以當前已落地的腦機接口應用，大都還是非侵入式的。

然而，無論是哪種接口，就當前的技術水平來看，大多還在處理“從腦到機”方向最基礎的輸出和控制問題[6]，距離科幻小說里戴個頭盔或裝個腦后插管就可以把意識上傳到虛擬世界的程度，還有很長的路要走。

如何打開“腦世界”的大門？

腦機接口面臨的第二個問題是，怎么搞清楚人腦編解信息的機制？

人的大腦是一臺極其復雜的機器，大腦皮層中有超過800億個神經元，每秒能夠處理的信息大約為1億比特[7]，相當于600多萬漢字。而腦機接口涉及的問題，如在大腦的什么部位收集信號、如何做到低時耗甚至無時耗地傳遞海量信息、信號采集后又如何解讀等——都建立在對大腦機制深入了解的基礎上，要精準構想并實現以上環節的難度可想而知。

因此，盡管任何人都能從宏觀上設想腦機接口的應用，當下我們尚未能夠從微觀上具象化腦機接口的技術操作細節，如果說科幻電影中關于腦機接口的想象是一座瑰麗宏偉的大廈，現實生活中對其的探索還只處于打地基階段。

那么，這一地基打得如何了？

回顧腦機接口技術短短50年的發展歷史，其研究和應用正不斷取得突破。

1973年，“腦機接口”概念被正式提出[8]，隨后是近20年的理論萌芽和科學論證階段，這一概念逐漸成為學界共識。研究者們研發出“P300拼寫器”、基于運動想象的腦機接口等技術應用模型，初步打通了人與環境交互所必須依賴的身體壁壘。

2000年以來，腦機接口領域迎來技術爆發期。一方面，早期的技術模型進入臨床應用階段，為個別運動障礙患者帶來了自主行動的可能性；另一方面，研究人員也在不斷更新迭代腦機接口范式。

有了上述兩個階段的鋪墊，近四、五年來，國內外涌現出一批腦機接口初創企業，其研究成果使得人與機器的交互性能得到很大提升，可感“觸覺”的機器人假肢、全球首例人體腦機接口芯片植入手術等均使這一領域吸引了更多關注。

站在腦機接口技術的最前沿，當下應用可分為從腦到機的輸出型和從機到腦的輸入型。

以近期熱度較高的清華團隊成果為例，脊髓損傷患者利用腦機接口控制機械臂實現自主喝水是典型的輸出案例。在這一過程中，患者通過腦機接口，將運動腦區的神經信號傳遞給外界的電腦或手機，經解碼算法破譯后，對氣動手套進行控制。

腦機設備還可以反向刺激腦內神經活動。比如，用腦機接口治療抑郁癥的患者在接入神經調控裝置后，可通過電腦或手機遠程控制刺激信息的輸入，一鍵調整腦波節律，從而切換到平靜、快樂的情緒狀態。

當然，對比上述案例，科幻作品對于腦機接口的想象已經一騎絕塵而去，馬拉松和蹣跚學步的比喻令人沮喪，但或許，這已經是這一技術在現實世界“一路狂飆”后實現的最好結果。

腦機的未來，走向何方

面向未來，腦機接口領域是一片值得開發的藍海市場，投資者們用大筆的資金注入表達了對這一市場的信心。

創業邦《2023中國腦機接口行業研究報告》的數據顯示，2020年8月到2023年8月，即使是在疫情沖擊、保守主義盛行的投資市場中，腦機接口也獲得了不菲的融資額，值得注意的是，醫療機器人、BCI芯片、電源和分析軟件這四個細分領域雖融資事件不多，但單筆投資數額大，總融資處于有利位置。

從長期趨勢來看，2014年以來中國腦機接口行業的一級市場投融資趨勢呈明顯的上升態勢，尤其是近五年來，一些名人名企的入局使得腦機接口從實驗室一步步被推向了公眾視野。例如，Facebook曾計劃以約 10 億美元收購腦機接口創企 CTRL-Labs，馬斯克創辦腦機接口企業Neuralink等。

“（未來人類）只需要思考，就可以控制手機或電腦，并通過它們控制幾乎任何設備。想象一下，如果霍金能比一位快速打字員或拍賣員更快地交流，這就是我們的目標。”[9]馬斯克如是設想。

跳出投資者對腦機接口樂觀的展望，也有許多人對腦機持保留態度。科技與人的拉扯，就像葉公與龍，恐懼與期待共存在無數個可能改變人類的瞬間。

就像我們當下會問：互聯網會加劇社會不平等嗎？大數據技術會侵犯隱私嗎？ChatGPT會讓我失業嗎？同樣的問題也指向腦機接口，腦機接口會加劇社會不平等嗎？會侵犯隱私嗎？會讓我失業嗎？

每個懸而未決的困惑拷問的都是人類本身——該如何對待技術、對待他人？如何定位人類、定位自己？

清華大學美術學院的研三學生張昊天正在參與一項腦機研究項目，名為“想象力控制器”，希望腦機探索藝術和科技融合的可能性。

在他看來，“關鍵不在于機器會不會取代人類，或者人類會以什么樣的形式存在。人之所以是人，之所以發展科技，就是因為我們有獨立的意識，有更高維的意志。正是因為我們有這樣的能力，才可以去進行對未來的想象。”

受訪者張昊天、李悅楊對本文亦有貢獻。

參考文獻

[1] 阮梅花,張麗雯,凌婕凡,袁天蔚,張學博,朱成姝,傅璐,韓雪 & 熊燕. (2024). 2023年腦機接口領域發展態勢. 生命科學(01),39-47.

[2] 同 [1]

[3] 葛松,徐晶晶,賴舜男,楊娜娜,林衍旎 & 許勝勇. (2020). 腦機接口：現狀，問題與展望. 生物化學與生物物理進展(12),1227-1249.

[4] 清華五道口國際金融研究院. (2023). 腦機接口行業圖譜

[5] 經濟觀察報. (2023). 高小榕：腦機接口50年. https://mp.weixin.qq.com/s/bTOsH3JgjnCy91wqtIGicw

[6] 同[4]

[7] 李驍健.(2024).腦機接口的物理學. 物理(01),56-58.

[8] Vidal, J. J. (1973). Toward direct brain-computer communication. Annual review of Biophysics and Bioengineering, 2(1), 157-180.

[9] 氨基觀察. (2024). 馬斯克的野心，腦機接口“奇點臨近”？

https://www.jiemian.com/article/10837746.html

數據收集和分析：陳存 何雨萍 高雨曦

祝歐文 單子郁 吳儀

可視化：陳存 何雨萍 祝歐文 單子郁 吳儀

手繪：祝歐文

采訪：高雨曦

文案：陳存 何雨萍

美編：吳儀

統籌：陳存 何雨萍

原標題：《腦機接口，如何“讀懂”你的心》

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