《中國經(jīng)濟(jì)周刊》 記者  謝瑋丨北京報(bào)道

腦機(jī)接口（BCI）火了。

5月26日，特斯拉首席執(zhí)行官埃隆·馬斯克旗下的公司“神經(jīng)連接”(Neuralink)宣布，已獲得美國食品藥物管理局批準(zhǔn)，將啟動首次腦植入設(shè)備人體臨床試驗(yàn)。

這是科技領(lǐng)域最引人注目的賽道之一。在A股市場，腦機(jī)接口概念板塊掀起了一股熱潮，多只概念股先是連續(xù)漲停后又大幅回落。

腦機(jī)接口的商業(yè)化產(chǎn)品似乎已經(jīng)萌芽。在5月末舉辦的2023中關(guān)村論壇上，不少公司展示了消費(fèi)級腦機(jī)接口產(chǎn)品，應(yīng)用范圍涵蓋兒童教育、娛樂、醫(yī)療、健康等多個(gè)領(lǐng)域。

不過，作為一項(xiàng)“打開”大腦的“黑科技”，腦機(jī)接口技術(shù)不僅關(guān)系科技的進(jìn)步，也對人類倫理道德提出了考驗(yàn)。

“一小部分人將會擁有前所未有的權(quán)力，他們很可能會與機(jī)器融合成為科技人（scibots），他們的大腦可能直接與電腦相連，因而擁有更高級的物理能力。”《人類簡史》作者尤瓦爾·赫拉利（Yuval Noah Harari）此前在接受《中國經(jīng)濟(jì)周刊》記者采訪時(shí)就曾表示憂心，“在未來2%乃至5%的人類會成為‘權(quán)勢物種’。”

不過，不論存在何種可能風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)展腦機(jī)接口技術(shù)已成為全球科技發(fā)展的共識和競爭的高地。

“腦機(jī)接口將成為人類不可或缺的技術(shù)。”清華大學(xué)長聘教授高小榕說。

腦機(jī)接口現(xiàn)在發(fā)展到何種程度？關(guān)于腦機(jī)接口風(fēng)險(xiǎn)的擔(dān)心是危言聳聽還是未雨綢繆？該如何應(yīng)對可能發(fā)生的不平等？

不是你想的那樣

“嵌入到頭蓋骨，每日一充電”“戴一頂帽子，立刻變超腦”“用意念打字，用意念開車”——這往往是大眾對于腦機(jī)接口的想象，但這遠(yuǎn)非“腦機(jī)接口”真正的內(nèi)涵。

事實(shí)上，業(yè)界普遍認(rèn)為，人工耳蝸是迄今為止應(yīng)用最普及的腦機(jī)接口。人工耳蝸將收到的聲音轉(zhuǎn)化為電信號，再傳送至耳蝸中的電極，電極通過刺激耳蝸神經(jīng)從而讓大腦產(chǎn)生聽覺。

那么，究竟什么是腦機(jī)接口？

清華大學(xué)長聘教授高小榕直言，實(shí)際上，腦機(jī)接口到現(xiàn)在為止也沒有一個(gè)完全很嚴(yán)格的科學(xué)的定義。根據(jù)相關(guān)定義，腦機(jī)接口是一個(gè)通過檢測中樞神經(jīng)系統(tǒng)活動并將其轉(zhuǎn)化為人工輸出來替代、恢復(fù)、增強(qiáng)、補(bǔ)充或改善中樞神經(jīng)系統(tǒng)正常輸出，由此改變中樞神經(jīng)系統(tǒng)與內(nèi)外環(huán)境之間持續(xù)交互作用的系統(tǒng)，“就是腦與外設(shè)之間的聯(lián)系”。高小榕是我國最早開展腦機(jī)接口研究工作的學(xué)者之一。他從事的穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位腦機(jī)接口范式是腦機(jī)接口三大范式之一。

“簡單理解就是，人或者是動物與外部聯(lián)系，過去是通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系，現(xiàn)在想通過機(jī)器聯(lián)系，這么一個(gè)過程。”中國科學(xué)院院士、世界神經(jīng)外科聯(lián)盟執(zhí)委趙繼宗說。

高小榕介紹，腦信號采集、計(jì)算機(jī)科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)可謂是腦機(jī)接口發(fā)展的“三塊拼圖”，各學(xué)科互相影響與進(jìn)步共同促成了腦機(jī)接口概念的誕生。

“腦機(jī)接口的學(xué)術(shù)概念最早由Jacques Vidal教授于1973年提出，至今正好50周年。”高小榕介紹說，腦機(jī)接口從此進(jìn)入了正式的學(xué)術(shù)領(lǐng)域。

經(jīng)過50年的發(fā)展，腦機(jī)接口的概念也在不斷延伸，包括單向的交互控制，還有與反饋/調(diào)控相結(jié)合的腦機(jī)交互(interaction)，以及（腦和智能系統(tǒng)協(xié)同工作）人工智能結(jié)合的腦機(jī)智能(intelligence)。

“腦機(jī)接口現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)快速的發(fā)展時(shí)期。”高小榕說，過去20年里，腦機(jī)接口技術(shù)研究不斷取得突破，相關(guān)出版物數(shù)量大大增加。

趙繼宗則指出，進(jìn)入21世紀(jì)，腦機(jī)接口技術(shù)飛速發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域也在逐漸擴(kuò)大。舉例而言，2012年巴西世界杯，一位完全截癱的病人憑借腦機(jī)接口和機(jī)械外骨骼開出了一球；2019年，高小榕協(xié)助漸凍人實(shí)現(xiàn)了通過意念打字；2020年，國內(nèi)有團(tuán)隊(duì)通過植入式腦機(jī)接口技術(shù)，運(yùn)用大腦運(yùn)動皮層信號控制器，幫助一位因車禍高位截癱的患者實(shí)現(xiàn)用意念喝水等。

目前，關(guān)于腦機(jī)接口的研究大致可分為非侵入式腦機(jī)接口（無創(chuàng)）和侵入式腦機(jī)接口（有創(chuàng)）兩大類。

這其中最為著名的莫過于埃隆·馬斯克旗下的腦機(jī)接口公司Neuralink。

Neuralink曾先后將腦機(jī)接口芯片植入老鼠、豬和猴子的大腦，還曾公開展示猴子通過腦機(jī)接口技術(shù)控制計(jì)算機(jī)游戲的場景，引起巨大轟動。2019年, Neuralink宣布腦機(jī)接口技術(shù)獲重大突破:神經(jīng)外科醫(yī)師利用手術(shù)機(jī)器人給豬植入腦控芯片，28 mm2腦部植入96根直徑4～6微米“線”，含3072個(gè)電極。

今年5月26日，Neuralink宣布，他們的人腦與機(jī)器的接口技術(shù)將首次進(jìn)行人體臨床試驗(yàn)，并獲得了美國食品藥品監(jiān)管局的批準(zhǔn)。

“這代表腦機(jī)接口進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代。”高小榕說。

國內(nèi)腦機(jī)接口領(lǐng)域?qū)嵺`同樣走在前列，5月初，北京成功完成全球首例非人靈長類動物介入式腦機(jī)接口試驗(yàn)。

“腦機(jī)接口在很多領(lǐng)域，未來都是一個(gè)不可或缺的技術(shù)。”高小榕說，腦機(jī)接口是很多學(xué)科交叉形成的一個(gè)科學(xué)領(lǐng)域，“它是個(gè)硬核科技，不是其他領(lǐng)域研究對象的線性延長，而是重要的匯聚”。

在他看來，隨著人工智能的飛速發(fā)展，人機(jī)交互將會越來越重要，而腦機(jī)接口是人機(jī)交互、人與人工智能交互的終極形態(tài)。人應(yīng)當(dāng)如何與機(jī)器交互，人類智慧應(yīng)當(dāng)如何與人工智能交互結(jié)合，也將是腦機(jī)接口要解決的核心問題。

已經(jīng)“從無到有、從一生二”

“腦機(jī)接口作為生命科學(xué)和信息技術(shù)深度交叉融合的前沿新興技術(shù)，是面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康的重要領(lǐng)域，也是培育經(jīng)濟(jì)發(fā)展新動能、打造競爭新優(yōu)勢的未來產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。”在2023中關(guān)村論壇同期舉辦的“腦機(jī)接口創(chuàng)新發(fā)展”分論壇上，工業(yè)和信息化部總工程師趙志國指出。

我國高度重視腦機(jī)接口技術(shù)發(fā)展。“十四五”規(guī)劃中就將類腦計(jì)算與腦機(jī)融合技術(shù)研發(fā)列入需要攻關(guān)的科技前沿領(lǐng)域。

趙志國介紹，在產(chǎn)業(yè)界共同努力下，我國已經(jīng)形成覆蓋基礎(chǔ)層、技術(shù)層與應(yīng)用層的腦機(jī)接口全產(chǎn)業(yè)鏈，并在醫(yī)療、教育、工業(yè)、娛樂等領(lǐng)域應(yīng)用落地。工信部接下來將把腦機(jī)接口作為培育未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向，加強(qiáng)腦機(jī)接口應(yīng)用場景的探索，加速推動腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。

高小榕介紹，近年來腦機(jī)接口技術(shù)進(jìn)步主要表現(xiàn)在幾大方面：一是電極技術(shù)，從濕電極、耳電極、針電極、干電極、凝膠電極到噴墨印刷電極；二是腦電信號采集設(shè)備，更加具有便攜性、可穿戴性、無線通信；三是腦機(jī)接口范式的不斷更新；四是腦機(jī)接口數(shù)據(jù)集的擴(kuò)大。

談及腦機(jī)接口相關(guān)技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)的相關(guān)研究應(yīng)用，趙繼宗向《中國經(jīng)濟(jì)周刊》記者介紹，目前無論國際還是國內(nèi)，腦機(jī)接口技術(shù)在臨床中仍屬于試驗(yàn)階段。未來在醫(yī)療上的應(yīng)用主要在四個(gè)方向：一是能否借助技術(shù)喚醒存在意識障礙的病人；二是幫助脊髓損傷病人重新動起來；三是采集信號；四是如何用意念把中國的方塊字打出來。

例如，腦機(jī)接口系統(tǒng)評估意識障礙。對有意識障礙的患者，通過腦機(jī)接口技術(shù)可判斷患者是否有清醒的可能。

“意識障礙，說得通俗點(diǎn)就是植物人。什么樣的植物人能醒，什么樣的植物人醒不了，這是我們需要判斷的。”趙繼宗直言，過去是依靠神經(jīng)外科和神經(jīng)內(nèi)科“拿錘子敲一敲，叫一叫”。而如今在臨床上，通過腦機(jī)接口技術(shù)來判斷這個(gè)病人能不能醒，術(shù)后通過電極刺激病人蘇醒。

例如，腦出血意識障礙早期促醒閉環(huán)脊髓電刺激系統(tǒng)。對脊髓損傷導(dǎo)致癱瘓的患者，應(yīng)用腦機(jī)接口技術(shù)，在損傷節(jié)段植入電刺激器，可以通過電刺激器發(fā)出的信號促進(jìn)患者行走等。趙繼宗說，但這是刺激器發(fā)出的電信號，還需探索能否真正做到腦脊髓接口，也就是利用腦機(jī)接口，“通過意念使患者實(shí)現(xiàn)想走就行，走得快還是走得慢”。

例如，基于腦機(jī)接口的神經(jīng)調(diào)控在帕金森氏病合并帕金森癡呆的相關(guān)探索。DBS（腦深部電刺激術(shù)）是目前治療帕金森氏病的常用手段，也是腦機(jī)接口技術(shù)的一種。“DBS實(shí)際上就是一個(gè)植入的腦機(jī)接口，通過放電控制病人的抖動。”趙繼宗說，目前正在研究探索能否利用該技術(shù)治療合并帕金森癡呆。

趙繼宗表示，腦機(jī)接口應(yīng)用還處在臨床試驗(yàn)階段，許多技術(shù)和倫理問題尚待解決。隨著腦研究深入，未來腦機(jī)接口在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。

他向《中國經(jīng)濟(jì)周刊》記者直言，在臨床試驗(yàn)過程中最重要的技術(shù)問題就是安全問題，（如侵入性腦機(jī)接口）避免植入之后對于人體的損害，“比如放進(jìn)一個(gè)東西是不是致癌？本來沒腦瘤，擱進(jìn)一個(gè)東西過兩年長腦瘤了。” 因此，相關(guān)技術(shù)還需要時(shí)間的驗(yàn)證。至于非侵入腦機(jī)接口，問題則在于一是得時(shí)時(shí)佩戴，二是感知腦電信號的準(zhǔn)確度不高。

至于相關(guān)非侵入型的消費(fèi)類助眠產(chǎn)品，在趙繼宗看來，“這些東西都可以歸類為腦機(jī)接口，但是距離我們說的真正的腦機(jī)接口還差得很遠(yuǎn)”。

他指出，在腦機(jī)接口領(lǐng)域國內(nèi)與國際發(fā)展是同步的，“國外做到的，國內(nèi)也能做到”。腦機(jī)接口的發(fā)展需要加強(qiáng)“政、產(chǎn)、學(xué)、研、醫(yī)”的通力合作以及人才培養(yǎng)，共同推進(jìn)腦機(jī)接口的健康快速發(fā)展。

“經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，腦機(jī)接口已經(jīng)從科幻到了產(chǎn)業(yè)落地的突破。已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從無到有，實(shí)現(xiàn)了從一生二。”高小榕說，“未來我們將克服更多的挑戰(zhàn)，在未來50年能實(shí)現(xiàn)二生三、三生萬物的這樣一個(gè)過程。”

技術(shù)照進(jìn)現(xiàn)實(shí)的萌芽與挑戰(zhàn)

腦機(jī)接口并不像想象的那樣遙不可及，當(dāng)前腦機(jī)接口技術(shù)有其重要應(yīng)用場景。

比如，在航天員太空環(huán)境適應(yīng)訓(xùn)練中，因?yàn)殡x心機(jī)高強(qiáng)度的刺激環(huán)境，在訓(xùn)練中人常常會來不及喊停便陷入眩暈。腦機(jī)接口系統(tǒng)即可以在離心機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)境中檢測受訓(xùn)人的大腦意識狀態(tài)，分辨出受訓(xùn)人是否清醒。

北京師范大學(xué)人工智能學(xué)院教授和博士生導(dǎo)師鄔霞舉例說，便攜、無創(chuàng)、安全、高效的非侵入式的腦機(jī)接口技術(shù)更適合應(yīng)用在工業(yè)安全監(jiān)測領(lǐng)域。比如，在隧道施工場景中對于人員的安全的監(jiān)測尤為重要，在此情形下，可以用腦機(jī)接口技術(shù)來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測。

在中關(guān)村論壇期間，不少公司展示了消費(fèi)級腦機(jī)接口產(chǎn)品，包括腦控打字系統(tǒng)、腦控復(fù)健設(shè)備、輔助睡眠的腦機(jī)設(shè)備、能夠監(jiān)測佩戴人精神狀態(tài)的安全帽等。

也有公司表示，正在開發(fā)非侵入式腦機(jī)接口的小型化設(shè)備，希望應(yīng)用于康養(yǎng)中心、養(yǎng)老院、體檢中心、居家等場景。基于腦電多模態(tài)生物數(shù)據(jù)進(jìn)行部分神經(jīng)疾病的早期篩查以及相關(guān)神經(jīng)類疾病的量化，針對抑郁癥、帕金森氏病、老年癡呆癥、自閉癥相關(guān)患者進(jìn)行早期判斷和數(shù)據(jù)管理。

信通院發(fā)布的《腦機(jī)接口總體愿景與關(guān)鍵技術(shù)研究報(bào)告（2022年）》分析認(rèn)為，盡管當(dāng)前腦機(jī)接口核心軟硬件產(chǎn)品全球市場估算在10多億美元，神經(jīng)調(diào)控軟硬件產(chǎn)品全球市場規(guī)模約百億美元，但如滿足報(bào)告所提出的愿景，則有助于推動神經(jīng)系統(tǒng)疾病的數(shù)字療法走向應(yīng)用，屆時(shí)則撬動達(dá)到數(shù)千乃至萬億規(guī)模的睡眠調(diào)控、消費(fèi)娛樂、神經(jīng)疾病治療市場。

“展望未來，腦機(jī)接口技術(shù)除了在安全方面能夠?qū)I(yè)界有所幫助之外，也有可能通過腦機(jī)接口技術(shù)提高工業(yè)生產(chǎn)效率，或是通過腦控機(jī)械、腦控汽車等實(shí)現(xiàn)在儀器操作、設(shè)備駕駛方面提高人的效率。”鄔霞說。

不過，雖然腦機(jī)接口技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域研究價(jià)值重大，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，但其研發(fā)成本高、周期長，技術(shù)成熟度和產(chǎn)品化程度低，技術(shù)發(fā)展面臨諸多挑戰(zhàn)。

“包括大腦非常復(fù)雜、植入式電極有手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，隱私問題、倫理問題等。”趙繼宗指出，其一，大腦非常復(fù)雜。大腦有800億～1000億個(gè)神經(jīng)元，每個(gè)神經(jīng)元約10000個(gè)神經(jīng)元間連接。分析腦機(jī)接口采集的數(shù)據(jù)非常困難：哪些信號有用，哪些信號沒用，信號之間如何相互作用知之甚少。其二，植入式電極有手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，植入后的電極可能發(fā)生免疫反應(yīng)或感染，電極周圍形成神經(jīng)膠質(zhì)疤痕組織使神經(jīng)信號衰減。其三，非侵入方式獲取的腦電信號質(zhì)量較差，容易受到外界干擾。其四，腦機(jī)接口安全性。如探測到一些傷害或?qū)ι鐣斐赏{的想法，是否該采取相應(yīng)措施？其五，如何保護(hù)個(gè)人隱私等。

而從腦機(jī)接口的兩大技術(shù)路線“無創(chuàng)”和“有創(chuàng)”來看，不同的技術(shù)路線也面臨著各自的挑戰(zhàn)——侵入式BCI存在感染風(fēng)險(xiǎn)，而非侵入BCI感知腦電信號的能力太弱。

在高小榕看來，“這兩種方案好比是珠穆朗瑪峰的兩個(gè)方向，無論是從南坡爬，還是北坡爬，最終都會匯集到一起，之后會形成一個(gè)全新方案。”

他在接受媒體采訪時(shí)曾指出，實(shí)際上把電極植入大腦里非常困難，可謂面臨著“三座大山”。

一是“物理的山”。目前植入電極以硅為主要材料，這是世界上最硬的材料，而腦是人體里最軟的組織（除去作為液體的血液）。把設(shè)備植入腦部，“如同在豆腐上立根針，得做到既接觸又不傷害豆腐”，難度很大，涉及多項(xiàng)技術(shù)突破。二是“生物兼容性”。把一個(gè)物體植入人體組織里，人的免疫系統(tǒng)會發(fā)生排斥，從而引起感染風(fēng)險(xiǎn)。三是“信息的山”。將接口植入腦內(nèi)以后會收到海量信息，如何解讀信息同樣是一大難題。

隱私保護(hù)的“最后一個(gè)堡壘”

有了腦機(jī)接口，如果探測到有人產(chǎn)生對社會造成威脅的意圖，是否應(yīng)該采取相應(yīng)措施？這可能是腦機(jī)接口技術(shù)面臨的典型倫理問題之一。

這也是腦機(jī)接口技術(shù)發(fā)展繞不開的問題。

高小榕提到，腦機(jī)接口技術(shù)是個(gè)硬核科技，不是傳統(tǒng)技術(shù)的延伸，而是一個(gè)全新的技術(shù)，要考慮如何規(guī)范機(jī)器的使用，如何避免對公平性的傷害，“比如獲取了腦機(jī)接口技術(shù)的人要比沒有的人對機(jī)器的控制能力更強(qiáng)，這樣會拉大人與人之間的差距”。

在中關(guān)村論壇上，腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟科普與科技倫理工作組主席、首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院神經(jīng)外科主任醫(yī)師何江弘發(fā)布了《腦機(jī)接口倫理原則和治理建議書》。

據(jù)悉，這是中國第一部面向腦機(jī)接口領(lǐng)域的倫理原則和治理建議書。

何江弘介紹，建議書對目前在腦機(jī)接口的應(yīng)用場景以及在醫(yī)療領(lǐng)域主要的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了歸類，大致分為“三個(gè)風(fēng)險(xiǎn)和四類熱點(diǎn)問題”，分別是神經(jīng)干預(yù)的安全風(fēng)險(xiǎn)、非自主決策風(fēng)險(xiǎn)、腦隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)，以及責(zé)任歸屬問題、身份認(rèn)同問題、人類增強(qiáng)問題、分配公正問題等。

“腦機(jī)接口倫理其實(shí)已經(jīng)是當(dāng)下臨床階段所實(shí)際面臨的問題。”建議書核心起草人之一、清華大學(xué)信息國家研究中心助理研究員顧心怡稱，腦機(jī)接口倫理問題已在臨床過程中逐步顯現(xiàn)，例如在腦深部電刺激手術(shù)（DBS）植入過程當(dāng)中，有隨訪臨床研究證明，這可能會造成自我疏離、自我異化現(xiàn)象。腦侵入和腦刺激帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)較非侵入式會更多，如可能存在腦植入的手術(shù)感染風(fēng)險(xiǎn)，以及由于技術(shù)迭代或者生物相容性降低可能導(dǎo)致重復(fù)手術(shù)植入的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，神經(jīng)干預(yù)也可能影響人類行為的自主性，產(chǎn)生非自主決策的風(fēng)險(xiǎn)。

她分析稱，“腦隱私”保護(hù)也是一大風(fēng)險(xiǎn)。目前人工智能的廣泛應(yīng)用已經(jīng)凸顯出隱私保護(hù)問題。例如通過日常瀏覽網(wǎng)站的痕跡、定位等產(chǎn)生用戶畫像，進(jìn)而預(yù)測行為選擇。腦機(jī)接口則可能在行為意圖產(chǎn)生時(shí)即讀取意圖以及選擇傾向，但這可能僅僅是想想但不會做的事，“腦隱私是隱私保護(hù)的最后一個(gè)堡壘”。

“未來隨著技術(shù)不斷成熟，當(dāng)腦機(jī)接口能夠較大程度實(shí)現(xiàn)人類認(rèn)知增強(qiáng)時(shí)，還將涉及‘人類增強(qiáng)’限度的討論以及技術(shù)公平分配等問題。”顧心怡說。

（本文刊發(fā)于《中國經(jīng)濟(jì)周刊》2023年第11期）

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