腦機(jī)接口迎合了人類“愛智慧”的內(nèi)心向往，是人類對智能不斷追求的產(chǎn)物，是信息技術(shù)長期演進(jìn)的必然選擇。人機(jī)融合是未來十年發(fā)展的必然趨勢，如果說人工智能在打造“半人類”的機(jī)器，那么腦機(jī)接口就是在發(fā)展“半機(jī)器”的人類。

　　人機(jī)智能互通成必然趨勢

　　近日，埃隆·馬斯克成立了一家醫(yī)療公司Neurallink，旨在開發(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)代下人類社會發(fā)展的必然趨勢。其中，互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)的重要手段。遍布于機(jī)器和人體的傳感器、手機(jī)、平板等各類智能終端，把人與機(jī)器緊密地連接起來。人類通過敲擊鍵盤、觸摸屏幕、生物識別、語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。

　　腦機(jī)接口通過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)，包括腦電信號采樣、信號放大與傳輸、腦電信號解碼、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。其中，植入式是指向人腦植入控制芯片，對腦電信號進(jìn)行高級表達(dá)；而非植入式是指在人腦頭皮安裝腦電電極，實(shí)現(xiàn)對腦電信號的初級捕捉。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Grey Walter醫(yī)生利用腦電電極采集癲癇病人大腦神經(jīng)信號，并把神經(jīng)信號轉(zhuǎn)換為電信號，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)動輪椅行進(jìn)。

　　20世紀(jì)90年代以來，隨著人體植入設(shè)備的問世，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)體聽覺、視覺和肢體等功能。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，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，英國研究人員開發(fā)出用于控制飛船模擬器的“腦機(jī)接口”裝置，美國科研人員創(chuàng)建了能夠意念控制飛船飛行的程序。2016年，脊髓損傷患者通過機(jī)器人手臂神經(jīng)接口系統(tǒng)獲得了觸覺；肌萎縮側(cè)索硬化患者依托新型大腦植入體具有了語言能力。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。

　　世界各國高度重視腦機(jī)接口技術(shù)。20世紀(jì)90年代，美國提出了“腦的十年計(jì)劃”，歐盟成立了歐洲腦十年委員會，日本政府投入200億美元實(shí)施了以“認(rèn)識腦、保護(hù)腦、創(chuàng)造腦”為主題的腦科學(xué)時(shí)代計(jì)劃。2013年，美國開展了人腦研究計(jì)劃，歐盟啟動了為期10年的“歐洲人類大腦研究計(jì)劃”，我國也啟動了中國腦計(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，但對腦部活動感知不夠靈敏；而植入式設(shè)備對腦部感知靈敏，但研發(fā)周期長、商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)高。

　　腦外式產(chǎn)品主要應(yīng)用于外部設(shè)備控制和人類情緒追蹤。美國科技公司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，從而控制飛行器運(yùn)動；2014年，Emotiv又推出了腦電圖監(jiān)測頭盔Insight，用于監(jiān)測用戶腦電活動，追蹤和改善用戶注意力、情緒。BrianCo公司開發(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)了識別用戶情緒的可穿戴腦電產(chǎn)品。我國云睿智能公司研發(fā)的腦電產(chǎn)品可實(shí)時(shí)采集、分析和顯示大腦狀態(tài)，判斷用戶情緒狀態(tài)，匹配情緒推送音樂或圖像。

　　植入式設(shè)備主要應(yīng)用于人體機(jī)能增強(qiáng)。美國國防高級研究計(jì)劃局（DARPA）啟動了顱內(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與既有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)展開良好協(xié)作，可增強(qiáng)人類學(xué)習(xí)識記、邏輯運(yùn)算等功能。Kernel公司通過植入人腦內(nèi)的微型裝置激活神經(jīng)元，把輸入大腦的外界信息轉(zhuǎn)化為長期記憶，提升用戶記憶力。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)，都未戳中廣泛用戶的痛點(diǎn)需求，用戶消費(fèi)意愿和頻次都不強(qiáng)，無法形成2C級大規(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)營環(huán)節(jié)。二是市場資本介入謹(jǐn)慎，技術(shù)外融發(fā)展動力不足。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；而市場資本顧忌于該技術(shù)研發(fā)鏈條長、商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)高等問題，在沒有看到熱點(diǎn)產(chǎn)品問世以前，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?、區(qū)塊鏈、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的應(yīng)用方向，它們無不是與經(jīng)濟(jì)社會重大需求緊密結(jié)合的。其中，人工智能解決了社會腦力替代的問題，區(qū)塊鏈加快了經(jīng)濟(jì)活動運(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。

　　做大云腦移動互聯(lián)。腦機(jī)接口應(yīng)與移動互聯(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。人類可通過腦電波泛在、即時(shí)控制汽車、電器、手機(jī)等設(shè)備運(yùn)行，也可通過腦電波完成遠(yuǎn)程社交，而不用訴諸鍵盤。同時(shí)，大腦不再是孤立的思想島嶼，而將成為云平臺的一部分，完成信息的迅速生產(chǎn)、匯聚、交互和加工。

　　做深娛樂領(lǐng)域。從爆款游戲口袋妖怪引爆增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)來看，游戲娛樂仍是新興技術(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)備提升用戶在游戲中的感官體驗(yàn)，為用戶提供接近真實(shí)的視覺、嗅覺、觸覺等復(fù)合感官效果，力爭成為游戲娛樂領(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。未來應(yīng)進(jìn)一步向臨床診斷領(lǐng)域拓展，通過對大腦特定區(qū)域進(jìn)行電流誘導(dǎo)，完成對病變區(qū)域的探測診療。此外，在教育領(lǐng)域，通過對學(xué)習(xí)用戶腦部記憶區(qū)域電流刺激，實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)變臨時(shí)記憶為長期記憶，提升學(xué)習(xí)人群識記能力；同時(shí)，還可研究在學(xué)習(xí)用戶腦中實(shí)時(shí)展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容圖像，增強(qiáng)用戶感性認(rèn)識。

　　做足資金支持。鑒于腦機(jī)接口企業(yè)內(nèi)外交困、市場資本逡巡不前，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、貼息等形式推動產(chǎn)品在醫(yī)療、教育、娛樂等領(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、應(yīng)用領(lǐng)域狹窄、資本支持力度不足等問題限制其發(fā)展。未來，腦機(jī)接口應(yīng)從明確應(yīng)用定位和發(fā)展路線、做大云腦移動互聯(lián)、做深娛樂領(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

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