每(mei)經記者(zhe)｜文(wen)巧    每(mei)經編輯(ji)｜蘭素(su)英(ying)    

想象一下(xia)，無需(xu)任何言語，僅靠意念(nian)就能控制外界(jie)事物(wu)，僅與同伴眼(yan)神交流就能交換想法(fa)——在(zai)關(guan)于腦(nao)機接口（Brain Computer Interfaces）技(ji)術的暢想中(zhong)，這些只(zhi)存在(zai)于科幻小說中(zhong)的場景都(dou)將成為現(xian)實(shi)。

上世(shi)紀70年(nian)代，美國(guo)加州大學(xue)(xue)洛杉(shan)磯(ji)分校(xiao)的(de)(de)計算機(ji)科學(xue)(xue)家雅克·維達爾首次提出腦機(ji)接(jie)口的(de)(de)概念。此后，腦機(ji)接(jie)口技術不斷發展，從使(shi)用電(dian)極(ji)帽用意念驅動光標，到(dao)首次將電(dian)極(ji)植入中(zhong)風患者(zhe)大腦，再到(dao)成功使(shi)癱瘓者(zhe)進行更復雜的(de)(de)動作，科學(xue)(xue)家們一(yi)步一(yi)步跨越壁壘，實現了重(zhong)大進展。

縱觀全球(qiu)，Meta（原(yuan)Facebook）、谷歌(ge)、亞(ya)馬(ma)遜，以及(ji)特斯(si)拉創始人埃(ai)隆(long)·馬(ma)斯(si)克旗下的Neuralink等商業巨頭都在積(ji)極(ji)布局腦機接口(kou)領域。那如今腦機(ji)接(jie)口已經(jing)發展到了什么階段？大腦信號(hao)如何(he)被檢測和解讀？“意念控制”離普通人到底還(huan)有多遠(yuan)呢？

《每日經濟新(xin)聞》（以下簡稱NBD）記者(zhe)就此專訪到兩位腦機接(jie)口領域“大牛”——國際電(dian)氣(qi)電(dian)子工程(cheng)師(shi)協會(hui)院士、得克薩斯大學奧斯汀(ting)分校電(dian)氣(qi)和計算機工程(cheng)教(jiao)授(shou)何塞•米(mi)蘭（José Millán），以及卡耐(nai)基梅隆大學生物醫學工程(cheng)教(jiao)授(shou)賀斌。

賀斌領(ling)導(dao)多項美國(guo)(guo)(guo)國(guo)(guo)(guo)立衛生研究院(yuan)和(he)國(guo)(guo)(guo)家科學基金會資(zi)助的培訓項目，其實驗室在(zai)2013年首次展示人類使用非侵入式腦(nao)機(ji)接(jie)口操縱無人機(ji)和(he)控制機(ji)械手臂(bei)。圍(wei)繞腦(nao)控機(ji)器人設計，何塞•米蘭在(zai)基于腦(nao)電(dian)圖信號的腦(nao)機(ji)接(jie)口領(ling)域做出了多項開創(chuang)性貢(gong)獻，并因此(ci)評為國(guo)(guo)(guo)際電(dian)氣電(dian)子工程師(shi)學會院(yuan)士以及國(guo)(guo)(guo)際醫學和(he)生物工程學院(yuan)院(yuan)士。

解碼大腦“意圖”

圖(tu)片來源：攝圖(tu)網(wang)-307064405

NBD：能(neng)否向(xiang)大眾介紹(shao)下腦(nao)機(ji)接口這(zhe)項(xiang)技(ji)術？大腦(nao)傳遞出來的信號是如(ru)何被機(ji)器檢測和解讀(du)出來的？目前這(zhe)項(xiang)技(ji)術的研究處(chu)于什么階段？

賀斌：腦(nao)機(ji)(ji)接口是(shi)一種(zhong)將(jiang)大腦(nao)與(yu)計算機(ji)(ji)或(huo)外部(bu)設(she)備集成在一起的(de)神(shen)經(jing)技(ji)術，主要(yao)應用是(shi)解碼大腦(nao)信號(hao)(hao)并使用解碼后的(de)信號(hao)(hao)來控制設(she)備。大腦(nao)“意(yi)圖”被(bei)編碼在神(shen)經(jing)回路中(zhong)，該神(shen)經(jing)回路產生小的(de)電信號(hao)(hao)，信號(hao)(hao)通過腦(nao)組織傳播，由傳感器（例如植入大腦(nao)內部(bu)或(huo)頭皮(pi)上的(de)電極(ji)）記錄。腦(nao)機(ji)(ji)接口研究仍處(chu)于其(qi)發展的(de)早期(qi)階段，但(dan)已經(jing)顯示出(chu)巨(ju)大的(de)應用前(qian)景(jing)。

何塞·米蘭：腦(nao)機接口(kou)是一種可以檢測大(da)(da)腦(nao)活動的技術，分(fen)為侵入式（在(zai)(zai)大(da)(da)腦(nao)內植(zhi)(zhi)入電(dian)(dian)極(ji)）和非侵入式（不需要在(zai)(zai)大(da)(da)腦(nao)中植(zhi)(zhi)入任何(he)東(dong)西）。非侵入式腦(nao)機接口(kou)從外部(bu)檢測大(da)(da)腦(nao)活動，一種方法是使(shi)用心電(dian)(dian)圖，將(jiang)電(dian)(dian)極(ji)簡(jian)單地(di)附(fu)在(zai)(zai)人的頭(tou)部(bu)，另一種方法是使(shi)用FMRI（功(gong)能性(xing)磁共(gong)振成(cheng)像）技術。

獲得的(de)大腦(nao)信號將傳遞給(gei)電(dian)腦(nao)，再通過(guo)信號處理(li)進行(xing)轉換。我們會應用機器學習和人工(gong)智能技(ji)術來建立一個(ge)關于大腦(nao)如何解碼不同心理(li)指(zhi)令的(de)模(mo)型，對大腦(nao)信號進行(xing)解碼，這樣人的(de)意圖就被傳遞給(gei)電(dian)腦(nao)，電(dian)腦(nao)再發送(song)給(gei)下一級，如輪(lun)椅，如此一來就可以移動到任何地方。

NBD：非(fei)侵入(ru)式(shi)與(yu)侵入(ru)式(shi)腦機接口之間有什么區別？當(dang)前的研究主要(yao)集(ji)中在侵入(ru)式(shi)還(huan)是非(fei)侵入(ru)式(shi)？

賀斌：侵入(ru)(ru)式腦(nao)機接口(kou)可以通過將電(dian)極植入(ru)(ru)腦(nao)內靠(kao)近(jin)神經回路的(de)位置，以高保真(zhen)度和信噪(zao)比記錄大腦(nao)信號。這引領了許(xu)多重要(yao)的(de)神經科(ke)學發現，但代價是有創的(de)，也(ye)因(yin)此(ci)對大多數人的(de)應(ying)用(yong)相當有限(xian)。

而非侵入(ru)(ru)式腦機(ji)接口(kou)可以很(hen)容易地應用于(yu)人類，不(bu)會造(zao)成倫理或安全問(wen)題。但其(qi)限制(zhi)在于(yu)信號質量低，解(jie)碼具有難度。目前，侵入(ru)(ru)式和非侵入(ru)(ru)式腦機(ji)接口(kou)的研究(jiu)都受到廣(guang)泛關注。

何塞·米蘭：兩種腦(nao)機接口具(ju)有不同(tong)的(de)優缺(que)點。侵入式(shi)腦(nao)機接口可以非常接近腦(nao)電(dian)活動的(de)源頭，但是需(xu)要通過手術(shu)植入電(dian)極(ji)，最終(zhong)只能(neng)得到關于(yu)大腦(nao)很小(xiao)一部分(fen)的(de)高分(fen)辨率(lv)圖像。

通(tong)過(guo)非(fei)侵入式腦(nao)(nao)機接(jie)口(kou)，能洞察到關于大(da)(da)腦(nao)(nao)活動的(de)全局。當我們在計(ji)劃(hua)和執行(xing)(xing)身體動作(zuo)時，大(da)(da)腦(nao)(nao)的(de)許多(duo)區(qu)域需要(yao)(yao)協(xie)調才能執行(xing)(xing)這些(xie)動作(zuo)。因此，雖(sui)然沒(mei)有(you)關于單個神經元活動的(de)高分辨率視圖，也可(ke)以重建大(da)(da)腦(nao)(nao)的(de)活動（信號）。此外，非(fei)侵入式腦(nao)(nao)機接(jie)口(kou)不(bu)需要(yao)(yao)手(shou)術，費用更便(bian)宜(yi)，更易于普通(tong)人使用。

在一(yi)定程度上，侵入式腦機接口(kou)能更精(jing)確地檢(jian)測(ce)到大(da)腦信號，但只(zhi)能看到其中很小一(yi)部分。如果需(xu)要一(yi)個更大(da)的視(shi)野，它則(ze)無法(fa)提供(gong)更多額外的信息源。

情緒、記憶能否解碼？

NBD：在(zai)研(yan)究過程(cheng)中，如何評估腦機接口（尤其是侵(qin)入式）對人的健康風險(xian)？

賀斌：目前(qian)的(de)侵入式腦(nao)(nao)(nao)機(ji)接(jie)(jie)口需(xu)要(yao)將電極植入大腦(nao)(nao)(nao)，可(ke)能會對腦(nao)(nao)(nao)組織造(zao)成(cheng)損(sun)傷(shang)。侵入式腦(nao)(nao)(nao)機(ji)接(jie)(jie)口的(de)人體試(shi)驗主要(yao)針對有嚴重癱(tan)瘓(huan)或其他疾病的(de)患者。目前(qian)沒有使用侵入式腦(nao)(nao)(nao)機(ji)接(jie)(jie)口對人類健康(kang)的(de)風險數據，風險因素(su)主要(yao)依手術過(guo)程而定(ding)。

何塞·米蘭：據我從事侵入式腦(nao)機接(jie)口工作的同事，他們(men)(men)尚(shang)未觀察到患者因此(ci)失(shi)去(qu)以前(qian)的任(ren)何(he)能(neng)力(li)。雖然可能(neng)產生(sheng)一些局部損傷，但尚(shang)不足以造成額(e)外的能(neng)力(li)損失(shi)，因而這種(zhong)風(feng)險似乎非(fei)常(chang)有限(xian)。對(dui)于非(fei)侵入式腦(nao)機接(jie)口，我們(men)(men)沒有觀察到任(ren)何(he)風(feng)險。

NBD：科學家們對運動功(gong)能的(de)解(jie)碼已經做了(le)很多(duo)嘗(chang)試，未來通過腦(nao)機接(jie)口解(jie)碼情緒、疼痛和記憶(yi)等(deng)其他功(gong)能是否(fou)可能實現？

賀斌：腦(nao)機接口(kou)當然可(ke)以幫助解碼(ma)運動功能以外(wai)的(de)(de)大(da)(da)腦(nao)狀態和功能。例如(ru)，我(wo)的(de)(de)實(shi)驗(yan)室通過非侵(qin)入式(shi)腦(nao)電解碼(ma)人類(lei)受試者的(de)(de)疼痛水平(ping)，但(dan)這些研究目前處于相對早期的(de)(de)階段。在我(wo)看來(lai)，最(zui)重(zhong)要的(de)(de)挑戰是如(ru)何在不受約(yue)束的(de)(de)條件下(xia)解碼(ma)大(da)(da)腦(nao)的(de)(de)功能和狀態，不僅僅是運動功能。

何塞·米蘭：認(ren)知決策(ce)和記憶過(guo)程(cheng)這些高級(ji)功(gong)能被(bei)編碼(ma)在我們(men)的大(da)(da)腦(nao)(nao)(nao)皮(pi)(pi)層（大(da)(da)腦(nao)(nao)(nao)最外面的一部分）中，但人(ren)類情緒大(da)(da)部分是在大(da)(da)腦(nao)(nao)(nao)皮(pi)(pi)層下(xia)區(qu)域(yu)進行編碼(ma)的，由于位(wei)于皮(pi)(pi)層下(xia)方，腦(nao)(nao)(nao)機接口很(hen)難進入(ru)這個區(qu)域(yu)。因此，解碼(ma)情緒相對更難，但可以通過(guo)大(da)(da)腦(nao)(nao)(nao)皮(pi)(pi)層的次級(ji)效應來判斷。

重塑“神經可塑性” 恢復受損功能

圖(tu)片來(lai)源：賀斌團隊供(gong)圖(tu)

NBD：您(nin)所在的實驗室(shi)現在的研究重點是什么？

賀斌：我的實驗室研(yan)究系統神經工程(cheng)，開發新(xin)的傳(chuan)感(gan)、成像和刺激技術(shu)來(lai)研(yan)究中樞(shu)神經系統。目前，我們(men)專注于開發新(xin)型(xing)非(fei)侵入式神經技術(shu)，可以對(dui)大(da)(da)腦(nao)(nao)功能(neng)和功能(neng)障礙進行成像，調節(jie)大(da)(da)腦(nao)(nao)，并將(jiang)大(da)(da)腦(nao)(nao)與外部設(she)備(bei)連接起來(lai)，以實現“大(da)(da)腦(nao)(nao)控(kong)制的智能(neng)系統”。

何塞·米蘭：目(mu)前的(de)(de)研究重(zhong)(zhong)心主要(yao)有(you)兩(liang)點。我(wo)們(men)(men)已經開發了(le)可靠(kao)的(de)(de)腦機接口技術，如何讓其為臨床服務，使嚴(yan)重(zhong)(zhong)神經系統疾病的(de)(de)人受(shou)益(yi)是重(zhong)(zhong)點之(zhi)一。（腦機接口）不僅可以使癱瘓(huan)者駕駛自己(ji)的(de)(de)輪椅(yi)，而且還(huan)可以幫助他們(men)(men)恢(hui)復(fu)(fu)功能(neng)。我(wo)們(men)(men)正(zheng)在進(jin)行(xing)的(de)(de)臨床試驗顯示手(shou)部(bu)嚴(yan)重(zhong)(zhong)殘疾的(de)(de)患者可以恢(hui)復(fu)(fu)手(shou)部(bu)功能(neng)。

第(di)二(er)點(dian)更(geng)為基礎(chu)，腦機(ji)接口(kou)(kou)可以(yi)(yi)使人(ren)們(men)(men)學習以(yi)(yi)不同(tong)的(de)方式(shi)調節大腦活動，以(yi)(yi)便發送更(geng)好的(de)指(zhi)令(ling)，我們(men)(men)正在加速(su)腦機(ji)接口(kou)(kou)用戶的(de)學習過程。

NBD：腦機(ji)接(jie)口如何使患者恢復功能？

何塞·米蘭：當大腦受(shou)到損傷時(shi)，它實(shi)際上是有能(neng)力改變(bian)的(de)，我們(men)稱之(zhi)為“神經可塑(su)性”。這種可塑(su)性體現在生(sheng)活中的(de)每一天(tian)，比如(ru)當你學習(xi)或記憶(yi)新(xin)知(zhi)識的(de)時(shi)候。我們(men)正在用腦機接口去重(zhong)塑(su)這些(xie)未知(zhi)的(de)可塑(su)性過程，使喪失編碼功(gong)能(neng)的(de)大腦區域能(neng)夠恢復功(gong)能(neng)。

離普及還有多遠？

NBD：您在之(zhi)前(qian)的采訪中提到，侵入式腦(nao)機接口出(chu)現了一個(ge)新的方向(xiang)，即雙向(xiang)腦(nao)機接口。現在這個(ge)領域的研(yan)究狀況如(ru)何(he)？除此之(zhi)外還出(chu)現了什么新興的研(yan)究方向(xiang)嗎？

賀斌：雙向腦(nao)機(ji)(ji)接(jie)(jie)口(kou)仍然還處于研究中。此外一個重要(yao)的研究方(fang)向是將人工智能(neng)（AI）和機(ji)(ji)器學習引入腦(nao)機(ji)(ji)接(jie)(jie)口(kou)研究，人工智能(neng)革命可(ke)能(neng)將顯著(zhu)推進腦(nao)機(ji)(ji)接(jie)(jie)口(kou)的研究。

我的實驗室最(zui)近(jin)證明，使用深度(du)學(xue)習，我們能夠在 62 名健(jian)康受(shou)試(shi)者中提高基(ji)于腦(nao)電的非侵(qin)入式(shi)腦(nao)機接口(kou)的性能。

NBD：目前，國內外都已(yi)有(you)將腦(nao)機接(jie)口植入人體(ti)的成功(gong)案(an)例。離這項技術的普(pu)及還(huan)距(ju)離多遠？

賀斌：確實有(you)成(cheng)功(gong)的(de)(de)例子，但侵入式(shi)腦機接(jie)口的(de)(de)受試者數量(liang)仍然很(hen)少。這是一項很(hen)有(you)前途(tu)的(de)(de)技術(shu)，但距(ju)離(li)廣(guang)泛應(ying)用(yong)于患(huan)者還(huan)有(you)很(hen)遠的(de)(de)距(ju)離(li)，更(geng)不用(yong)說健(jian)康人群(qun)了。無論是侵入式(shi)還(huan)是非侵入式(shi)腦機接(jie)口，都還(huan)需要付(fu)出很(hen)多努(nu)力才能實現廣(guang)泛的(de)(de)臨(lin)床應(ying)用(yong)，包括開發新穎可靠的(de)(de)硬件和解(jie)碼(ma)方式(shi)，從而可靠、準確地讀取神經(jing)代碼(ma)。

何塞·米蘭：一方(fang)面，腦(nao)機接(jie)口(kou)技術(shu)上存在(zai)一些局限性。我們知道(dao)在(zai)記錄大腦(nao)信(xin)號時有很(hen)大的不穩(wen)定性，如何保證信(xin)號的穩(wen)定還在(zai)研究(jiu)中。對(dui)于患者(zhe)來說，高昂的費用是(shi)最大的限制(zhi)。這也(ye)是(shi)所(suo)有研究(jiu)工作的目標——表明腦(nao)機接(jie)口(kou)具有足夠的優(you)勢，爭取讓(rang)社會(hui)健(jian)康保險(xian)可以(yi)覆(fu)蓋。

未來或走進智能汽車領域

圖片來(lai)源：攝圖網-300285662

NBD: 未(wei)來，腦機(ji)接口(kou)技術將如何改(gai)變人們(men)的日常生活(huo)？

賀斌：腦機(ji)(ji)接(jie)口可以(yi)幫助癱(tan)瘓(huan)患者(zhe)恢(hui)復活動能力，并幫助其(qi)他患有各種疾病的患者(zhe)。還可以(yi)幫助到(dao)普通(tong)人群，就(jiu)像智能手機(ji)(ji)一樣。正(zheng)是出于這個(ge)原因(yin)，我一直在研究非侵入式(shi)腦機(ji)(ji)接(jie)口，只有非侵入式(shi)腦機(ji)(ji)接(jie)口技術才能使普通(tong)人群受益。

何塞·米蘭：腦機接口可(ke)(ke)以提高殘疾群體的基本(ben)（行為）能力(li)，也可(ke)(ke)以幫(bang)助患有認(ren)知障(zhang)礙（如記憶力(li)障(zhang)礙、阿爾茲海默癥等）的群體改善認(ren)知能力(li)。

除此之外，為健康人群創建可用的(de)(de)腦(nao)(nao)機(ji)接(jie)(jie)口程序未(wei)來是(shi)一個很(hen)大(da)(da)的(de)(de)市(shi)場。顯然，健康人群的(de)(de)訴求并(bing)不(bu)(bu)是(shi)通過腦(nao)(nao)機(ji)接(jie)(jie)口去做本來就能(neng)(neng)(neng)夠(gou)完成(cheng)的(de)(de)事(shi)(shi)情，而是(shi)希望它能(neng)(neng)(neng)夠(gou)幫(bang)助我們做不(bu)(bu)能(neng)(neng)(neng)做到的(de)(de)事(shi)(shi)或預測我們即將(jiang)要做的(de)(de)事(shi)(shi)。目(mu)前的(de)(de)人工(gong)智能(neng)(neng)(neng)并(bing)沒有考慮(lv)到主體的(de)(de)認(ren)知狀(zhuang)態(tai)，如(ru)果我們能(neng)(neng)(neng)將(jiang)主體的(de)(de)認(ren)知系(xi)統納入人工(gong)智能(neng)(neng)(neng)，就能(neng)(neng)(neng)通過腦(nao)(nao)機(ji)接(jie)(jie)口來創造(zao)額外的(de)(de)價(jia)值。而在(zai)使用腦(nao)(nao)機(ji)接(jie)(jie)口的(de)(de)同時，你的(de)(de)大(da)(da)腦(nao)(nao)也會經歷不(bu)(bu)斷學習(xi)的(de)(de)過程。

NBD： “腦機接口+醫(yi)療”是我們(men)現在普遍(bian)提到的(de)一個應用方向(xiang)，除此之外，還可能有哪些應用場景？

何塞·米蘭：在(zai)智能汽(qi)車領域也大有可為(wei)，我(wo)們正在(zai)努力(li)的(de)(de)一個方(fang)向就是(shi)用腦機接口(kou)為(wei)智能汽(qi)車司機服務，讓智能汽(qi)車擁有傳(chuan)感器和“自主(zhu)權”，實(shi)現自動駕(jia)駛(shi)。最大的(de)(de)一個挑(tiao)戰是(shi)如何使汽(qi)車以人類(lei)的(de)(de)方(fang)式進行駕(jia)駛(shi)，做出(chu)符(fu)合人類(lei)想法(fa)的(de)(de)操(cao)作。我(wo)們已經進行了(le)8年(nian)的(de)(de)研(yan)究，結果顯示這是(shi)可行的(de)(de)。

NBD：環顧世界，臉書(shu)、谷歌(ge)、亞(ya)馬遜(xun)、Neuralink等許多商(shang)業(ye)巨頭(tou)都在積極布局腦機接(jie)口領域。您(nin)如何看待腦機接(jie)口的商(shang)業(ye)化？

賀斌：大(da)公司對未(wei)來(lai)(lai)(lai)技術很敏感(gan)，腦(nao)機接(jie)口就(jiu)是這(zhe)樣的(de)技術之一，所以這(zhe)并不奇怪。沒有產業化，就(jiu)無法將基礎研究(jiu)轉化為更(geng)大(da)的(de)社會效益。越來(lai)(lai)(lai)越多(duo)的(de)商業公司對此感(gan)興趣，表明腦(nao)機接(jie)口研究(jiu)的(de)優點和(he)巨(ju)大(da)的(de)前景，這(zhe)將推進腦(nao)機接(jie)口的(de)研究(jiu)，反(fan)過來(lai)(lai)(lai)也有助于將其帶入社會和(he)普通人(ren)群。

何塞·米蘭：我很高興(xing)大公司對(dui)這個研究領域感(gan)興(xing)趣，這證(zheng)實了這些研究有幫(bang)助人(ren)(ren)類(lei)的(de)(de)價(jia)值(zhi)。但我們需要注意的(de)(de)是(shi)，不應對(dui)此盲目(mu)期待過(guo)高。試想人(ren)(ren)工智能已經存在了多(duo)少年？70年之久。但直到近年我們才看(kan)到它的(de)(de)巨大成(cheng)功(gong)。

對于企業來(lai)(lai)說，這是商機(ji)。但當未來(lai)(lai)某一天(tian)他們停止了(le)對這項研究的投資，資助機(ji)構(gou)和(he)公眾會怎么看待？是因為腦(nao)機(ji)接口不再有價值了(le)嗎？我不這樣認(ren)為。因此我認(ren)為我們對此應保持謹慎。

記者：文巧 

編輯：蘭素英

視覺：蔡沛君

排(pai)版：蘭素英(ying) 王蜀杰