腦機(jī)接口迎合了人類(lèi)“愛(ài)智慧”的內(nèi)心向往，是人類(lèi)對(duì)智能不斷追求的產(chǎn)物，是信息技術(shù)長(zhǎng)期演進(jìn)的必然選擇。人機(jī)融合是未來(lái)十年發(fā)展的必然趨勢(shì)，如果說(shuō)人工智能在打造“半人類(lèi)”的機(jī)器，那么腦機(jī)接口就是在發(fā)展“半機(jī)器”的人類(lèi)。

　　人機(jī)智能互通成必然趨勢(shì)

　　近日，埃隆·馬斯克成立了一家醫(yī)療公司Neurallink，旨在開(kāi)發(fā)腦機(jī)接口。而Facebook也于2016年成立了一個(gè)神秘的研究部門(mén)研發(fā)腦機(jī)接口技術(shù)，扎克伯格希望造出一款擁有“讀心術(shù)”，能讓人們通過(guò)腦電波進(jìn)行交流的電子設(shè)備……

　　人腦與機(jī)器進(jìn)行直接信息交互（腦機(jī)接口）被認(rèn)為是提高人機(jī)互通效率的行之有效的方式。人與機(jī)器智能互通是信息化時(shí)代下人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。其中，互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)的重要手段。遍布于機(jī)器和人體的傳感器、手機(jī)、平板等各類(lèi)智能終端，把人與機(jī)器緊密地連接起來(lái)。人類(lèi)通過(guò)敲擊鍵盤(pán)、觸摸屏幕、生物識(shí)別、語(yǔ)音控制等方式間接與機(jī)器建立聯(lián)系，傳遞決策指令，指揮機(jī)器運(yùn)行。然而，這類(lèi)方式仍顯效率不足，人機(jī)連接仍需多跳（如果人機(jī)交互執(zhí)行被算作一跳）才能完成。以打字為例，手指打字速度約為每秒10bit/s(即Bits per Second，比特/秒)，而機(jī)器處理速度則為每秒萬(wàn)億比特，二者間存在巨大的通信速率剪刀差。人腦是高度復(fù)雜的信息處理系統(tǒng)，有數(shù)十億神經(jīng)元進(jìn)行互連通信，速度高于機(jī)器20個(gè)數(shù)量級(jí)。

　　腦機(jī)接口通過(guò)在生物大腦中安裝微腦電極，建立大腦與外部設(shè)備間的連接通路，形成人類(lèi)與機(jī)器的一跳連接。腦機(jī)接口是一個(gè)“腦-機(jī)-腦”閉環(huán)反饋系統(tǒng)，包括腦電信號(hào)采樣、信號(hào)放大與傳輸、腦電信號(hào)解碼、編碼反饋等四步。目前腦機(jī)接口主要分為植入式和非植入式兩類(lèi)。其中，植入式是指向人腦植入控制芯片，對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行高級(jí)表達(dá)；而非植入式是指在人腦頭皮安裝腦電電極，實(shí)現(xiàn)對(duì)腦電信號(hào)的初級(jí)捕捉。二者成為人機(jī)互通的有效通路。

　　控制外物與機(jī)體增強(qiáng)擴(kuò)展協(xié)同發(fā)展

　　腦機(jī)接口研究作為前沿科技，一直為業(yè)界關(guān)注。其研究歷經(jīng)“由外而內(nèi)、內(nèi)外兼進(jìn)”的過(guò)程，即首先從控制外物向機(jī)體增強(qiáng)擴(kuò)展，最后二者協(xié)同發(fā)展。

　　早期的突破主要是意念控制方面。1963年，英國(guó)Grey Walter醫(yī)生利用腦電電極采集癲癇病人大腦神經(jīng)信號(hào)，并把神經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳輸至幻燈片播放器，實(shí)現(xiàn)病人用意念控制幻燈片播放。1988年，腦機(jī)接口技術(shù)又取得突破，美國(guó)和瑞典科學(xué)家分別實(shí)現(xiàn)用人腦控制虛擬打字機(jī)和驅(qū)動(dòng)輪椅行進(jìn)。

　　20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著人體植入設(shè)備的問(wèn)世，腦機(jī)接口技術(shù)被用于人體機(jī)能增強(qiáng)，即恢復(fù)損傷機(jī)體聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)和肢體等功能。2006年，日本科學(xué)家研制出“混合輔助腿”，幫助殘疾人以每小時(shí)4公里的速度行走，并能托起40千克重物。

　　近五年來(lái)，意念控制和機(jī)能增強(qiáng)均有所發(fā)展。在意念控制方面，2013年，英國(guó)研究人員開(kāi)發(fā)出用于控制飛船模擬器的“腦機(jī)接口”裝置，美國(guó)科研人員創(chuàng)建了能夠意念控制飛船飛行的程序。2016年，脊髓損傷患者通過(guò)機(jī)器人手臂神經(jīng)接口系統(tǒng)獲得了觸覺(jué)；肌萎縮側(cè)索硬化患者依托新型大腦植入體具有了語(yǔ)言能力。不久前，腦機(jī)接口技術(shù)又有了一定進(jìn)展。埃隆·馬斯克計(jì)劃成立腦機(jī)接口公司Neuralink，研發(fā)治療癲癇、重度抑郁癥等腦部頑疾的先進(jìn)植入腦電產(chǎn)品。

　　世界各國(guó)高度重視腦機(jī)接口技術(shù)。20世紀(jì)90年代，美國(guó)提出了“腦的十年計(jì)劃”，歐盟成立了歐洲腦十年委員會(huì)，日本政府投入200億美元實(shí)施了以“認(rèn)識(shí)腦、保護(hù)腦、創(chuàng)造腦”為主題的腦科學(xué)時(shí)代計(jì)劃。2013年，美國(guó)開(kāi)展了人腦研究計(jì)劃，歐盟啟動(dòng)了為期10年的“歐洲人類(lèi)大腦研究計(jì)劃”，我國(guó)也啟動(dòng)了中國(guó)腦計(jì)劃。

　　產(chǎn)業(yè)化仍在探索

　　腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)化方向主要以腦外式和植入式設(shè)備的開(kāi)發(fā)為主，腦外式設(shè)備的發(fā)展成熟于植入式設(shè)備。腦外式設(shè)備研發(fā)成本較低、商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)較小，但對(duì)腦部活動(dòng)感知不夠靈敏；而植入式設(shè)備對(duì)腦部感知靈敏，但研發(fā)周期長(zhǎng)、商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)高。

　　腦外式產(chǎn)品主要應(yīng)用于外部設(shè)備控制和人類(lèi)情緒追蹤。美國(guó)科技公司Emotiv于2007年發(fā)布了腦電設(shè)備Emotiv EPOC，其可以將采集到的腦電圖轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，從而控制飛行器運(yùn)動(dòng)；2014年，Emotiv又推出了腦電圖監(jiān)測(cè)頭盔Insight，用于監(jiān)測(cè)用戶(hù)腦電活動(dòng)，追蹤和改善用戶(hù)注意力、情緒。BrianCo公司開(kāi)發(fā)了腦穿戴設(shè)備Focus 1，實(shí)現(xiàn)意念控制家居產(chǎn)品和醫(yī)療設(shè)備的關(guān)閉。NeuroSky公司研發(fā)了識(shí)別用戶(hù)情緒的可穿戴腦電產(chǎn)品。我國(guó)云睿智能公司研發(fā)的腦電產(chǎn)品可實(shí)時(shí)采集、分析和顯示大腦狀態(tài)，判斷用戶(hù)情緒狀態(tài)，匹配情緒推送音樂(lè)或圖像。

　　植入式設(shè)備主要應(yīng)用于人體機(jī)能增強(qiáng)。美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）啟動(dòng)了顱內(nèi)芯片研究項(xiàng)目靶向神經(jīng)可塑性訓(xùn)練，植入大腦的芯片通過(guò)與既有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)展開(kāi)良好協(xié)作，可增強(qiáng)人類(lèi)學(xué)習(xí)識(shí)記、邏輯運(yùn)算等功能。Kernel公司通過(guò)植入人腦內(nèi)的微型裝置激活神經(jīng)元，把輸入大腦的外界信息轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)期記憶，提升用戶(hù)記憶力。Synchron公司研發(fā)的Stentrode產(chǎn)品接入大腦后，可使癱瘓患者控制通信裝置、高級(jí)假肢和外骨骼等外部設(shè)備。

　　從Gartner公司發(fā)布的2016年度新興技術(shù)成熟度曲線看，腦機(jī)接口處于發(fā)展觸發(fā)期，距離商業(yè)化仍有距離。目前，腦機(jī)接口進(jìn)化成熟有兩方面桎梏。一是應(yīng)用領(lǐng)域狹窄，企業(yè)內(nèi)生發(fā)展能力薄弱。目前腦機(jī)接口應(yīng)用受眾有限，缺乏可引領(lǐng)規(guī)?；M(fèi)的應(yīng)用。無(wú)論是設(shè)備控制、情緒追蹤，還是機(jī)能增強(qiáng)，都未戳中廣泛用戶(hù)的痛點(diǎn)需求，用戶(hù)消費(fèi)意愿和頻次都不強(qiáng)，無(wú)法形成2C級(jí)大規(guī)模應(yīng)用，企業(yè)難以用內(nèi)生造血補(bǔ)給研發(fā)和運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié)。二是市場(chǎng)資本介入謹(jǐn)慎，技術(shù)外融發(fā)展動(dòng)力不足。腦機(jī)接口初創(chuàng)企業(yè)資金實(shí)力有限，亟須外部融資支持才能研制出拳頭產(chǎn)品；而市場(chǎng)資本顧忌于該技術(shù)研發(fā)鏈條長(zhǎng)、商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)高等問(wèn)題，在沒(méi)有看到熱點(diǎn)產(chǎn)品問(wèn)世以前，不敢押注投資。腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)發(fā)展陷入了“雞與蛋”的悖論。

　　未來(lái)突圍路徑

　　明確應(yīng)用定位和發(fā)展路線?；仡欁罱鸨娜斯ぶ悄堋^(qū)塊鏈、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的應(yīng)用方向，它們無(wú)不是與經(jīng)濟(jì)社會(huì)重大需求緊密結(jié)合的。其中，人工智能解決了社會(huì)腦力替代的問(wèn)題，區(qū)塊鏈加快了經(jīng)濟(jì)活動(dòng)運(yùn)行效率，虛擬現(xiàn)實(shí)豐富了人機(jī)交互體驗(yàn)。因此，腦機(jī)接口發(fā)展應(yīng)首先明確應(yīng)用定位，切中社會(huì)普遍痛點(diǎn)需求，即提升人機(jī)交互體驗(yàn)和效率。

　　做大云腦移動(dòng)互聯(lián)。腦機(jī)接口應(yīng)與移動(dòng)互聯(lián)融合發(fā)展，變腦機(jī)分離為腦機(jī)互融，變?nèi)四X孤島為人云一體。人類(lèi)可通過(guò)腦電波泛在、即時(shí)控制汽車(chē)、電器、手機(jī)等設(shè)備運(yùn)行，也可通過(guò)腦電波完成遠(yuǎn)程社交，而不用訴諸鍵盤(pán)。同時(shí)，大腦不再是孤立的思想島嶼，而將成為云平臺(tái)的一部分，完成信息的迅速生產(chǎn)、匯聚、交互和加工。

　　做深?yuàn)蕵?lè)領(lǐng)域。從爆款游戲口袋妖怪引爆增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)看，游戲娛樂(lè)仍是新興技術(shù)迅速實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的主攻方向之一。腦機(jī)接口可以利用頭戴式腦外設(shè)備提升用戶(hù)在游戲中的感官體驗(yàn)，為用戶(hù)提供接近真實(shí)的視覺(jué)、嗅覺(jué)、觸覺(jué)等復(fù)合感官效果，力爭(zhēng)成為游戲娛樂(lè)領(lǐng)域比擬虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的重要方案。

　　做細(xì)垂直領(lǐng)域。腦機(jī)接口在醫(yī)療領(lǐng)域已有所斬獲，包括情緒感知、官能增強(qiáng)等，能治療抑郁癥、器官損傷患者。未來(lái)應(yīng)進(jìn)一步向臨床診斷領(lǐng)域拓展，通過(guò)對(duì)大腦特定區(qū)域進(jìn)行電流誘導(dǎo)，完成對(duì)病變區(qū)域的探測(cè)診療。此外，在教育領(lǐng)域，通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)用戶(hù)腦部記憶區(qū)域電流刺激，實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)變臨時(shí)記憶為長(zhǎng)期記憶，提升學(xué)習(xí)人群識(shí)記能力；同時(shí)，還可研究在學(xué)習(xí)用戶(hù)腦中實(shí)時(shí)展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容圖像，增強(qiáng)用戶(hù)感性認(rèn)識(shí)。

　　做足資金支持。鑒于腦機(jī)接口企業(yè)內(nèi)外交困、市場(chǎng)資本逡巡不前，政府應(yīng)從研發(fā)和應(yīng)用兩端加大資金支持力度。在潛力企業(yè)、科研院所中遴選一批應(yīng)用前景清晰、有一定研發(fā)實(shí)力的孵化項(xiàng)目進(jìn)行研發(fā)資助；加強(qiáng)腦電產(chǎn)品的商業(yè)化推廣，采用補(bǔ)貼應(yīng)用、貼息等形式推動(dòng)產(chǎn)品在醫(yī)療、教育、娛樂(lè)等領(lǐng)域的落地。

　　總之，腦機(jī)接口技術(shù)已發(fā)展了54年，但是仍在探索之中，學(xué)研產(chǎn)用周期長(zhǎng)、應(yīng)用領(lǐng)域狹窄、資本支持力度不足等問(wèn)題限制其發(fā)展。未來(lái)，腦機(jī)接口應(yīng)從明確應(yīng)用定位和發(fā)展路線、做大云腦移動(dòng)互聯(lián)、做深?yuàn)蕵?lè)領(lǐng)域、做細(xì)垂直領(lǐng)域、做足資金支持等方面實(shí)現(xiàn)突破。

　　文/劉鵬宇

關(guān)注讀覽天下微信， 100萬(wàn)篇深度好文， 等你來(lái)看……