在美國(guó)加州舊金山的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室里，一位名叫安的來自加拿大的47歲女士坐在一個(gè)大屏幕前。屏幕上有一個(gè)看起來很像她的頭像。當(dāng)安想要說話時(shí)，這一“數(shù)字化身”會(huì)為她發(fā)聲，而且使用的是她本人的聲音。2005年，一次毀滅性的中風(fēng)讓安幾乎完全癱瘓，此后失語(yǔ)18年。現(xiàn)在，借助腦機(jī)接口（BCI），安終于能開口“說話”了。
安使用腦機(jī)接口將大腦信號(hào)轉(zhuǎn)化為虛擬人物的語(yǔ)言和動(dòng)作。圖片來源：《自然》網(wǎng)站
2022年，加州大學(xué)神經(jīng)外科醫(yī)生愛德華·張?jiān)诎驳拇竽X表面與說話相關(guān)的區(qū)域放置了253個(gè)電極。當(dāng)安試圖說話時(shí)，腦機(jī)接口便會(huì)攔截大腦信號(hào)，將其轉(zhuǎn)化為單詞、語(yǔ)音。該系統(tǒng)能以每分鐘78個(gè)單詞的速度將語(yǔ)音轉(zhuǎn)換為文本，雖不及常規(guī)語(yǔ)音平均每分鐘150個(gè)單詞的速度，但相較之前的BCI技術(shù)已有很大進(jìn)步。
這項(xiàng)研究發(fā)表在今年稍早時(shí)間的《自然》雜志上，是2023年多項(xiàng)激發(fā)人們對(duì)植入式BCI興趣的研究之一。同時(shí)，該領(lǐng)域的其他公司也在取得長(zhǎng)足進(jìn)步。例如，由企業(yè)家埃隆·馬斯克創(chuàng)立的神經(jīng)技術(shù)公司Neuralink招募癱瘓患者參與其植入式BCI的首批試驗(yàn)。
兩種腦讀取技術(shù)
所有的腦讀取技術(shù)，無論是植入式還是非植入式，都基于相同的基本原理：它們記錄與語(yǔ)音或注意力等功能相關(guān)的神經(jīng)活動(dòng)，“翻譯”該活動(dòng)的含義，并使用它來控制外部設(shè)備，或者只是將其作為信息提供給用戶。
植入式BCI比非植入式能記錄更多信息豐富的大腦信號(hào)。大多數(shù)非植入式BCI是在頭皮上放置電極，使用“腦電圖”（EEG）方法檢測(cè)穿過頭骨的微小電場(chǎng)，這些電場(chǎng)反映出海量分布在大腦區(qū)域上的數(shù)百萬神經(jīng)元的平均放電情況。
發(fā)展中的植入式技術(shù)
許多公司都在開發(fā)植入式BCI并將其商業(yè)化。
黑巖神經(jīng)科技、ParadRomics和Neuralink公司已開發(fā)出可穿透大腦皮層，并記錄單個(gè)神經(jīng)元信息的電極系統(tǒng)。這幾家公司的接口是由數(shù)百個(gè)堅(jiān)硬筆直的電極組成的網(wǎng)格，單個(gè)人體內(nèi)可植入多個(gè)陣列。
到目前為止，Neuralink公司的植入裝置由多條長(zhǎng)而靈活的聚合物線組成。這些電極包含許多記錄位點(diǎn)，比剛性電極陣列植入皮層更深。
相反，Synchron和精密神經(jīng)科學(xué)公司研究的是放置于大腦表面的電極。Synchron的BCI裝置只包含16個(gè)電極，與追求更大帶寬的趨勢(shì)相悖，其植入不需要神經(jīng)外科手術(shù)，但低帶寬導(dǎo)致該裝置無法解碼人的思想。
非植入式裝置聚焦消費(fèi)者
非植入式消費(fèi)級(jí)頭戴設(shè)備的開發(fā)商面臨著一系列不同的障礙?！蹲匀弧肪W(wǎng)站指出，EEG存在的局限是無法解碼使用者的想法，它更善于指示一個(gè)人的總體心理狀態(tài)。
有幾家公司研發(fā)了頭帶、耳機(jī)等腦電傳感產(chǎn)品。這些產(chǎn)品可推動(dòng)用戶進(jìn)入更深層次的冥想狀態(tài)，或者幫助人們進(jìn)入更專注、更有效率的狀態(tài)。2022年，英國(guó)利物浦足球俱樂部宣布，德國(guó)神經(jīng)科技公司Neuro11的產(chǎn)品能幫助球員在壓力大的情況下保持冷靜專注。
利物浦足球俱樂部球員在訓(xùn)練期間檢測(cè)大腦電活動(dòng)。圖片來源：《自然》網(wǎng)站
一些產(chǎn)品旨在直接操縱腦電波，希望改變用戶的精神狀態(tài)。英國(guó)Neudio初創(chuàng)公司使用一種算法記錄用戶的EEG，并實(shí)時(shí)生成合成音樂，旨在引導(dǎo)大腦活動(dòng)，使人放松或集中注意力。其他公司也在使用類似的方法來改善睡眠質(zhì)量。
與此同時(shí)，元宇宙平臺(tái)公司和蘋果公司已推出了包含眼動(dòng)追蹤技術(shù)在內(nèi)的頭戴式設(shè)備。今年7月，蘋果獲得了一項(xiàng)專利，可將腦電傳感器集成到AirPods耳機(jī)中。
倫理和法律問題不容忽視
隨著讀腦神經(jīng)技術(shù)的加速發(fā)展，倫理學(xué)家和監(jiān)管機(jī)構(gòu)越來越多地質(zhì)疑這些設(shè)備會(huì)帶來的獨(dú)特風(fēng)險(xiǎn)。
美國(guó)哥倫比亞大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家拉斐爾·尤斯特稱，大腦是產(chǎn)生人類思想的器官，是身體的一部分，它應(yīng)該是人類身份的庇護(hù)所。
《自然》網(wǎng)站指出，植入式醫(yī)療技術(shù)可能會(huì)產(chǎn)生倫理問題。例如，考慮到人工智能軟件有助于將用戶的大腦活動(dòng)轉(zhuǎn)化為決策，因此存在有關(guān)用戶的權(quán)力和責(zé)任問題。關(guān)于非植入式設(shè)備，消費(fèi)設(shè)備記錄的腦電信號(hào)的質(zhì)量仍然存在疑問。這些技術(shù)可能不僅僅意味著增強(qiáng)個(gè)人計(jì)算體驗(yàn)的新方法，同時(shí)提出了一個(gè)問題，即一個(gè)人的大腦數(shù)據(jù)，甚至是精神隱私，是否會(huì)被商業(yè)化。
目前，智利是世界上唯一立法保護(hù)神經(jīng)權(quán)利的國(guó)家。此外，巴西、墨西哥、西班牙和澳大利亞政府正在討論如何制定神經(jīng)技術(shù)相關(guān)立法。
來源：科技日?qǐng)?bào)
原標(biāo)題：腦機(jī)接口正“接入”現(xiàn)實(shí)
作者：本報(bào)記者 張佳欣
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是什么原因讓腦機(jī)接口技術(shù)有如此魅力，令馬斯克、扎克伯格等業(yè)界大佬決心在這一領(lǐng)域投入大量資源呢？主要原因在于其巨大的潛在應(yīng)用場(chǎng)景。
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