《中國經濟周刊》 記者 謝瑋丨北京報道
腦機接口（BCI）火了。
5月26日，特斯拉首席執行官埃隆·馬斯克旗下的公司“神經連接”(Neuralink)宣布，已獲得美國食品藥物管理局批準，將啟動首次腦植入設備人體臨床試驗。
這是科技領域最引人注目的賽道之一。在A股市場，腦機接口概念板塊掀起了一股熱潮，多只概念股先是連續漲停后又大幅回落。
腦機接口的商業化產品似乎已經萌芽。在5月末舉辦的2023中關村論壇上，不少公司展示了消費級腦機接口產品，應用范圍涵蓋兒童教育、娛樂、醫療、健康等多個領域。
不過，作為一項“打開”大腦的“黑科技”，腦機接口技術不僅關系科技的進步，也對人類倫理道德提出了考驗。
“一小部分人將會擁有前所未有的權力，他們很可能會與機器融合成為科技人（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《中國經濟周刊》記者采訪時就曾表示憂心，“在未來2%乃至5%的人類會成為‘權勢物種’。”
不過，不論存在何種可能風險，發展腦機接口技術已成為全球科技發展的共識和競爭的高地。
“腦機接口將成為人類不可或缺的技術。”清華大學長聘教授高小榕說。
腦機接口現在發展到何種程度？關于腦機接口風險的擔心是危言聳聽還是未雨綢繆？該如何應對可能發生的不平等？
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接口的想象，但這遠非“腦機接口”真正的內涵。
事實上，業界普遍認為，人工耳蝸是迄今為止應用最普及的腦機接口。人工耳蝸將收到的聲音轉化為電信號，再傳送至耳蝸中的電極，電極通過刺激耳蝸神經從而讓大腦產生聽覺。
那么，究竟什么是腦機接口？
清華大學長聘教授高小榕直言，實際上，腦機接口到現在為止也沒有一個完全很嚴格的科學的定義。根據相關定義，腦機接口是一個通過檢測中樞神經系統活動并將其轉化為人工輸出來替代、恢復、增強、補充或改善中樞神經系統正常輸出，由此改變中樞神經系統與內外環境之間持續交互作用的系統，“就是腦與外設之間的聯系”。高小榕是我國最早開展腦機接口研究工作的學者之一。他從事的穩態視覺誘發電位腦機接口范式是腦機接口三大范式之一。
“簡單理解就是，人或者是動物與外部聯系，過去是通過神經網絡聯系，現在想通過機器聯系，這么一個過程。”中國科學院院士、世界神經外科聯盟執委趙繼宗說。
高小榕介紹，腦信號采集、計算機科學、神經科學可謂是腦機接口發展的“三塊拼圖”，各學科互相影響與進步共同促成了腦機接口概念的誕生。
“腦機接口的學術概念最早由Jacques Vidal教授于1973年提出，至今正好50周年。”高小榕介紹說，腦機接口從此進入了正式的學術領域。
經過50年的發展，腦機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/調控相結合的腦機交互(interaction)，以及（腦和智能系統協同工作）人工智能結合的腦機智能(intelligence)。
“腦機接口現在已經進入了一個快速的發展時期。”高小榕說，過去20年里，腦機接口技術研究不斷取得突破，相關出版物數量大大增加。
趙繼宗則指出，進入21世紀，腦機接口技術飛速發展，應用領域也在逐漸擴大。舉例而言，2012年巴西世界杯，一位完全截癱的病人憑借腦機接口和機械外骨骼開出了一球；2019年，高小榕協助漸凍人實現了通過意念打字；2020年，國內有團隊通過植入式腦機接口技術，運用大腦運動皮層信號控制器，幫助一位因車禍高位截癱的患者實現用意念喝水等。
目前，關于腦機接口的研究大致可分為非侵入式腦機接口（無創）和侵入式腦機接口（有創）兩大類。
這其中最為著名的莫過于埃隆·馬斯克旗下的腦機接口公司Neuralink。
Neuralink曾先后將腦機接口芯片植入老鼠、豬和猴子的大腦，還曾公開展示猴子通過腦機接口技術控制計算機游戲的場景，引起巨大轟動。2019年, Neuralink宣布腦機接口技術獲重大突破:神經外科醫師利用手術機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個電極。
今年5月26日，Neuralink宣布，他們的人腦與機器的接口技術將首次進行人體臨床試驗，并獲得了美國食品藥品監管局的批準。
“這代表腦機接口進入了一個新的時代。”高小榕說。
國內腦機接口領域實踐同樣走在前列，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接口試驗。
“腦機接口在很多領域，未來都是一個不可或缺的技術。”高小榕說，腦機接口是很多學科交叉形成的一個科學領域，“它是個硬核科技，不是其他領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展，人機交互將會越來越重要，而腦機接口是人機交互、人與人工智能交互的終極形態。人應當如何與機器交互，人類智慧應當如何與人工智能交互結合，也將是腦機接口要解決的核心問題。
已經“從無到有、從一生二”
“腦機接口作為生命科學和信息技術深度交叉融合的前沿新興技術，是面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求、面向人民生命健康的重要領域，也是培育經濟發展新動能、打造競爭新優勢的未來產業領域。”在2023中關村論壇同期舉辦的“腦機接口創新發展”分論壇上，工業和信息化部總工程師趙志國指出。
我國高度重視腦機接口技術發展。“十四五”規劃中就將類腦計算與腦機融合技術研發列入需要攻關的科技前沿領域。
趙志國介紹，在產業界共同努力下，我國已經形成覆蓋基礎層、技術層與應用層的腦機接口全產業鏈，并在醫療、教育、工業、娛樂等領域應用落地。工信部接下來將把腦機接口作為培育未來產業發展的重要方向，加強腦機接口應用場景的探索，加速推動腦機接口產業蓬勃發展。
高小榕介紹，近年來腦機接口技術進步主要表現在幾大方面：一是電極技術，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備，更加具有便攜性、可穿戴性、無線通信；三是腦機接口范式的不斷更新；四是腦機接口數據集的擴大。
談及腦機接口相關技術在臨床醫學的相關研究應用，趙繼宗向《中國經濟周刊》記者介紹，目前無論國際還是國內，腦機接口技術在臨床中仍屬于試驗階段。未來在醫療上的應用主要在四個方向：一是能否借助技術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，腦機接口系統評估意識障礙。對有意識障礙的患者，通過腦機接口技術可判斷患者是否有清醒的可能。
“意識障礙，說得通俗點就是植物人。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，過去是依靠神經外科和神經內科“拿錘子敲一敲，叫一叫”。而如今在臨床上，通過腦機接口技術來判斷這個病人能不能醒，術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脊髓電刺激系統。對脊髓損傷導致癱瘓的患者，應用腦機接口技術，在損傷節段植入電刺激器，可以通過電刺激器發出的信號促進患者行走等。趙繼宗說，但這是刺激器發出的電信號，還需探索能否真正做到腦脊髓接口，也就是利用腦機接口，“通過意念使患者實現想走就行，走得快還是走得慢”。
例如，基于腦機接口的神經調控在帕金森氏病合并帕金森癡呆的相關探索。DBS（腦深部電刺激術）是目前治療帕金森氏病的常用手段，也是腦機接口技術的一種。“DBS實際上就是一個植入的腦機接口，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治療合并帕金森癡呆。
趙繼宗表示，腦機接口應用還處在臨床試驗階段，許多技術和倫理問題尚待解決。隨著腦研究深入，未來腦機接口在醫療領域的應用前景廣闊。
他向《中國經濟周刊》記者直言，在臨床試驗過程中最重要的技術問題就是安全問題，（如侵入性腦機接口）避免植入之后對于人體的損害，“比如放進一個東西是不是致癌？本來沒腦瘤，擱進一個東西過兩年長腦瘤了。” 因此，相關技術還需要時間的驗證。至于非侵入腦機接口，問題則在于一是得時時佩戴，二是感知腦電信號的準確度不高。
至于相關非侵入型的消費類助眠產品，在趙繼宗看來，“這些東西都可以歸類為腦機接口，但是距離我們說的真正的腦機接口還差得很遠”。
他指出，在腦機接口領域國內與國際發展是同步的，“國外做到的，國內也能做到”。腦機接口的發展需要加強“政、產、學、研、醫”的通力合作以及人才培養，共同推進腦機接口的健康快速發展。
“經過半個世紀的發展，腦機接口已經從科幻到了產業落地的突破。已經實現了從無到有，實現了從一生二。”高小榕說，“未來我們將克服更多的挑戰，在未來50年能實現二生三、三生萬物的這樣一個過程。”
技術照進現實的萌芽與挑戰
腦機接口并不像想象的那樣遙不可及，當前腦機接口技術有其重要應用場景。
比如，在航天員太空環境適應訓練中，因為離心機高強度的刺激環境，在訓練中人常常會來不及喊停便陷入眩暈。腦機接口系統即可以在離心機實驗環境中檢測受訓人的大腦意識狀態，分辨出受訓人是否清醒。
北京師范大學人工智能學院教授和博士生導師鄔霞舉例說，便攜、無創、安全、高效的非侵入式的腦機接口技術更適合應用在工業安全監測領域。比如，在隧道施工場景中對于人員的安全的監測尤為重要，在此情形下，可以用腦機接口技術來實現實時監測。
在中關村論壇期間，不少公司展示了消費級腦機接口產品，包括腦控打字系統、腦控復健設備、輔助睡眠的腦機設備、能夠監測佩戴人精神狀態的安全帽等。
也有公司表示，正在開發非侵入式腦機接口的小型化設備，希望應用于康養中心、養老院、體檢中心、居家等場景?；谀X電多模態生物數據進行部分神經疾病的早期篩查以及相關神經類疾病的量化，針對抑郁癥、帕金森氏病、老年癡呆癥、自閉癥相關患者進行早期判斷和數據管理。
信通院發布的《腦機接口總體愿景與關鍵技術研究報告（2022年）》分析認為，盡管當前腦機接口核心軟硬件產品全球市場估算在10多億美元，神經調控軟硬件產品全球市場規模約百億美元，但如滿足報告所提出的愿景，則有助于推動神經系統疾病的數字療法走向應用，屆時則撬動達到數千乃至萬億規模的睡眠調控、消費娛樂、神經疾病治療市場。
“展望未來，腦機接口技術除了在安全方面能夠對工業界有所幫助之外，也有可能通過腦機接口技術提高工業生產效率，或是通過腦控機械、腦控汽車等實現在儀器操作、設備駕駛方面提高人的效率。”鄔霞說。
不過，雖然腦機接口技術在醫療領域研究價值重大，應用領域廣泛，但其研發成本高、周期長，技術成熟度和產品化程度低，技術發展面臨諸多挑戰。
“包括大腦非常復雜、植入式電極有手術風險，隱私問題、倫理問題等。”趙繼宗指出，其一，大腦非常復雜。大腦有800億～1000億個神經元，每個神經元約10000個神經元間連接。分析腦機接口采集的數據非常困難：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，植入式電極有手術風險，植入后的電極可能發生免疫反應或感染，電極周圍形成神經膠質疤痕組織使神經信號衰減。其三，非侵入方式獲取的腦電信號質量較差，容易受到外界干擾。其四，腦機接口安全性。如探測到一些傷害或對社會造成威脅的想法，是否該采取相應措施？其五，如何保護個人隱私等。
而從腦機接口的兩大技術路線“無創”和“有創”來看，不同的技術路線也面臨著各自的挑戰——侵入式BCI存在感染風險，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，之后會形成一個全新方案。”
他在接受媒體采訪時曾指出，實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，涉及多項技術突破。二是“生物兼容性”。把一個物體植入人體組織里，人的免疫系統會發生排斥，從而引起感染風險。三是“信息的山”。將接口植入腦內以后會收到海量信息，如何解讀信息同樣是一大難題。
隱私保護的“最后一個堡壘”
有了腦機接口，如果探測到有人產生對社會造成威脅的意圖，是否應該采取相應措施？這可能是腦機接口技術面臨的典型倫理問題之一。
這也是腦機接口技術發展繞不開的問題。
高小榕提到，腦機接口技術是個硬核科技，不是傳統技術的延伸，而是一個全新的技術，要考慮如何規范機器的使用，如何避免對公平性的傷害，“比如獲取了腦機接口技術的人要比沒有的人對機器的控制能力更強，這樣會拉大人與人之間的差距”。
在中關村論壇上，腦機接口產業聯盟科普與科技倫理工作組主席、首都醫科大學附屬北京天壇醫院神經外科主任醫師何江弘發布了《腦機接口倫理原則和治理建議書》。
據悉，這是中國第一部面向腦機接口領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接口的應用場景以及在醫療領域主要的風險進行了歸類，大致分為“三個風險和四類熱點問題”，分別是神經干預的安全風險、非自主決策風險、腦隱私泄露風險，以及責任歸屬問題、身份認同問題、人類增強問題、分配公正問題等。
“腦機接口倫理其實已經是當下臨床階段所實際面臨的問題。”建議書核心起草人之一、清華大學信息國家研究中心助理研究員顧心怡稱，腦機接口倫理問題已在臨床過程中逐步顯現，例如在腦深部電刺激手術（DBS）植入過程當中，有隨訪臨床研究證明，這可能會造成自我疏離、自我異化現象。腦侵入和腦刺激帶來的安全風險較非侵入式會更多，如可能存在腦植入的手術感染風險，以及由于技術迭代或者生物相容性降低可能導致重復手術植入的風險。同時，神經干預也可能影響人類行為的自主性，產生非自主決策的風險。
她分析稱，“腦隱私”保護也是一大風險。目前人工智能的廣泛應用已經凸顯出隱私保護問題。例如通過日常瀏覽網站的痕跡、定位等產生用戶畫像，進而預測行為選擇。腦機接口則可能在行為意圖產生時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，“腦隱私是隱私保護的最后一個堡壘”。
“未來隨著技術不斷成熟，當腦機接口能夠較大程度實現人類認知增強時，還將涉及‘人類增強’限度的討論以及技術公平分配等問題。”顧心怡說。
（本文刊發于《中國經濟周刊》2023年第11期）
