流言
2024年1月30 日，埃隆·馬斯克在社交平台 X（原推特）上發表了一條訊息，「神經連線公司（Neuralink）成功進行了首例腦機介面人體植入手術，植入者的恢復狀況良好。而且，植入的腦機介面器材執行良好，已經接收到了植入者腦部的神經訊號。」
而首都醫科大學宣武醫院團隊與清華大學醫學院團隊，也於近日共同對外宣布，腦機介面取得階段性進展， 全球首例接受植入式硬膜外電極腦機介面輔助治療的四肢截癱患者，實作了自主腦控喝水。
圖片截自相關影片
這表明，腦機介面已經取得了不小的進步，很多網友甚至開始擔心會像【黑客帝國】【攻殼機動隊】那樣，有黑客借助腦機介面入侵別人大腦shi犯罪的事情發生。
分析
這種擔心有道理嗎？腦機介面究竟能派上什麽用場呢？
先說結論： 目前，我們還遠遠用不著擔心黑客透過腦機介面入侵。
下面咱們就來詳細聊聊。
腦機介面是個新概念嗎？
這次馬斯克的「神經連線公司」植入人體的器材，是下圖中這款叫做 Telepathy 的器材（神經連線公司官網稱之為 N1 植入體）。
神經連線公司的「N1植入體」，圖片截取自Neuralink官網
那麽，這是一項史無前例的突破嗎？
雖然很多媒體使用了「首例人體植入」之類的詞匯報道此事。但需要註意的是， 這只是神經連線公司的首次人體實驗，而不是腦機介面的首次實驗。 腦機介面這個概念則可以追溯到1973年，加州大學洛杉磯分校的雅各·維達爾（Jacques Vidal）首次提出了「腦機介面」（brain-computer interface，簡稱BCI）。
而 20 世紀 70 年代，就有團隊嘗試了腦機介面器材的人體植入實驗並成功了。而更早的時候，雖然沒有腦機介面的概念，很多人卻已經做了該領域的研究（見下圖）。
腦機介面研究歷史，圖片來源：參考文獻
所以說，馬斯克本次手術成功，準確地說是在前人基礎上又邁出了重要的一步。
近期的兩個成功案例，都做了植入，那麽機介面非得往腦袋賴恩個零件嗎？ 像很多科幻片裏那樣戴個頭盔就能接入不是更方便嗎？ 這就要講講腦機介面的兩種類別了——非侵入式腦機介面和侵入式腦機介面，下面就分別說說。
非侵入式腦機介面
非侵入式腦機介面聽著高大上，但很多朋友說不定用過，因為在醫院裏我們可能會接觸到腦電圖檢查， 腦電圖（EEG）就是很多非侵入式腦機介面的基礎。
醫生們可以用腦電圖來判斷大腦的功能，檢測疾病。而透過訓練，人們也可以透過調整自己的思緒，發出某些特定的腦電波，來實作特定功能。
比如 1965 年，實驗音樂作曲家阿爾文·盧西爾（Alvin Lucier）就 透過讓人腦產生Alpha波，來操縱打擊樂器，制作樂曲。
除了用來創作樂曲，非侵入式腦機介面還有更多實際用處。比如在20世紀90年代，神經生物學家尼爾斯·比爾鮑默（Niels Birbaumer）開始訓練10名幾乎癱瘓的癲癇患者透過腦電波來輸入字元，雖然輸入速度很慢，但對於幾乎癱瘓的病人來說，這已經是非常了不起的了。
在 2021 年，研究者們還透過基於腦電圖的非侵入式腦機介面，收集中風患者腦部的電訊號，對電訊號進行分析之後，讓機器人輔助患者進行手部運動，促進手部運動功能恢復。
除了檢測腦電波，非侵入式腦機介面也可以透過其他手段來判斷大腦的動態，一家叫做 Kernel 的公司，就透過一個像頭盔一樣的紅外器材檢測頭部的血液中某些成分的變化，從而間接推斷大腦的神經活動。這個器材可以辨識出一個人正在聽什麽歌曲，還能夠幫助醫生進行一些跟大腦有關的疾病篩查。
非侵入式腦機介面器材的特點是，可以直接從外部檢測大腦訊號，不需要進行手術，實驗比較方便，且風險比較低。但 因為頭骨、皮膚的幹擾，非侵入式的腦機介面的分辨率會受到影響。 如果能夠直接從大腦皮層接收訊號，能夠獲得更準確的神經訊號，這需要另一種腦機介面——侵入式腦機介面。
侵入式腦機介面
侵入式腦機介面需要進行手術，將電極植入到大腦皮層或者灰質中，從而獲取更準確的訊號，這次的N1植入體就屬於這一類。
早在 1978 年，侵入式腦機介面就已經進行了人體實驗。當時，科學家威廉·多貝爾（William Dobelle）希望透過侵入式腦機介面器材幫助非先天性失明患者「重建視覺」。
多貝爾在一位非先天性失明的患者視覺皮層內植入了電極器材。這個電極器材與患者眼鏡上的網絡攝影機相連線，網絡攝影機在采集到周圍環境的光訊號之後，把訊號發射到電極，電極刺激受試者大腦中的視覺皮層，讓失明的人重新「看到光」。這也是最早的侵入式腦機介面人體實驗。
除了能夠解決視覺問題，侵入式腦機介面在移動光標和控制假肢方面也有很多套用。 比如，在 1998 年，一位患「釘選症候群」（幾乎完全癱瘓，不能移動四肢）的患者植入了腦機介面器材，透過這個器材，患者能夠用「意念」操縱電腦光標。
而 2024 年 1 月神經連線公司的侵入式腦機介面器材，能夠學習使用者的腦電波和意圖之間的關系。按照馬斯克的說法，這個器材能夠幫助使用者操控手機電腦，以及手機電腦連線著的任何器材。
當然了，侵入式腦機介面也並非沒有缺點。最顯而易見的就是手術風險了，而且手術後，傷口處可能會產生瘢痕組織，影響電極接收到的訊號。另外，人體可能會對植入物產生排異反應，這可能會對植入者的身體產生負面影響，還可能造成感染。所以， 侵入式腦機介面和非侵入式腦機介面並沒有絕對的誰好誰壞，要綜合判斷效果和風險。
人的念頭紛繁蕪雜，想弄明白主人到底想幹啥，對腦機介面來說，確實是個艱巨的任務，無論是侵入式還是非侵入式腦機介面，都需要收集大腦發出的訊號，將這些訊號轉換成特定的意圖，這個過程需要對大量的訊號數據進行分析處理，而這正是人工智能技術特別是深度學習技術所擅長的。
隨著深度學習技術的發展，人工智能填補了混亂的腦電圖數據的空白，大大降低了解碼記錄中的錯誤率。因此，隨著深度學習技術的發展，腦機介面技術也突飛猛進。
腦機介面將成為黑客的後門？
【黑客帝國】【攻殼機動隊】這樣的科幻作品裏，黑客高手輕易就能透過腦機介面獲取別人的資訊，甚至操縱被入侵者，很多人反對腦機介面也是出於這個原因。
這不，馬斯克關於腦機介面的訊息一出，評論區立即出現了對於腦機介面安全性的擔憂，比如點贊最高的是下圖中這樣一條訊息：「當你的腦機介面芯片被黑客入侵時（你的狀態）」。
圖片來源：訊息截圖（註：圖片是網絡上流行的一首著名洗腦神麴mv截圖）
除了安全性，腦機介面也可能會帶來一些倫理問題，比如腦機介面領域有一個研究方向是情緒辨識和情緒調控。比如腦機介面器材能夠辨識出一個人不願意表露出的真實的情緒，同時可以透過電流刺激特定的腦區，從而「調節情緒」。如果我們不想被人知道自己的想法，不想在悲傷的時候被強行變得開心，這樣的腦機介面器材會不會存在倫理問題？
好訊息是， 目前來看，還遠遠不用擔心這些問題，因為目前的腦機介面技術還遠做不到科幻電影中的程度，而且腦機介面技術目前並不面向普通人， 大部份腦機介面僅僅是用來幫助有障礙人士更好地生活。那未來呢？隨著腦機介面技術的進一步發展，它大概終究會有進入普通人生活的一天。
但我們可以借鑒2009年【自然】（Nature）論文中提到的一句話： 「腦機介面確實帶來了一些倫理問題，但是這些問題從來就不是新鮮的挑戰。」 在醫學、科學領域，已經有太多類似的案例，在一項技術真正步入大眾市場前後，與之相關的規範約束也會日漸完善， 我們只需密切關註，不必提前恐慌。
結論
我們可以借鑒2009年【自然】（Nature）論文中提到的一句話：「腦機介面確實帶來了一些倫理問題，但是這些問題從來就不是新鮮的挑戰。」在醫學、科學領域，已經有太多類似的案例，在一項技術真正步入大眾市場前後，與之相關的規範約束也會日漸完善，我們只需密切關註，不必提前恐慌。
參考文獻：
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[2]https://www.reuters.com/science/elon-musks-neuralink-gets-us-fda-approval-human-clinical-study-brain-implants-2023-05-25/
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[9] Clausen J. Man, machine and in between[J]. Nature, 2009, 457(7233): 1080-1081.
出品｜中國科協科普部
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責編｜劉嚴瞳（實習）
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