路西

大腦控制機(jī)器的技術(shù)

用意念打開(kāi)電視機(jī)、駕駛汽車(chē)、控制機(jī)器人，這些場(chǎng)景在科幻電影中經(jīng)常出現(xiàn)，但實(shí)際上，未來(lái)20年，用我們的大腦控制機(jī)器會(huì)是一件非常普通的事。

這需要“腦機(jī)接口”技術(shù)，它是目前比較前沿的研究方向。2017年，美國(guó)科技狂人伊隆·馬斯克成立了神經(jīng)連接公司（Neuralink），這家科技企業(yè)致力于把人腦與電腦連起來(lái)，讓我們隨時(shí)隨地都能和任何帶有電腦芯片的設(shè)備進(jìn)行交流。2018年，美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局也計(jì)劃開(kāi)發(fā)下一代腦機(jī)接口技術(shù)，目的是提高軍事人員的能力。因?yàn)槟X機(jī)接口技術(shù)可以讓軍事人員通過(guò)大腦控制無(wú)人機(jī)等設(shè)備，同時(shí)還可以增強(qiáng)軍事人員的記憶力等。

神經(jīng)與機(jī)器的相互影響

腦機(jī)接口（Brain-Computer Interface）是能夠讀取來(lái)自大腦神經(jīng)細(xì)胞的電信號(hào)，并將電腦的信息傳遞給大腦的裝置。腦機(jī)接口的任務(wù)包括兩項(xiàng)：記錄和刺激。

腦機(jī)接口記錄大腦電信號(hào)，將電信號(hào)傳送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)解碼電信號(hào)并執(zhí)行相應(yīng)的指令。例如，大腦下達(dá)一個(gè)打開(kāi)空調(diào)的指令并產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)，腦機(jī)接口記錄了這個(gè)電信號(hào)，把它傳給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)分析電信號(hào)，將它轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的指令，再告訴空調(diào)。

目前腦機(jī)接口主要應(yīng)用于幫助癱瘓的人。癱瘓病人腦部依舊能思考，但是肢體卻不聽(tīng)使喚，這時(shí)機(jī)器可以根據(jù)病人腦部活動(dòng)的指示，幫助病人控制假肢和表達(dá)想法等。

腦機(jī)接口還可以通過(guò)計(jì)算機(jī)輸入信號(hào)，這些信號(hào)會(huì)刺激神經(jīng)元，將計(jì)算機(jī)信息告訴大腦。例如，當(dāng)我們想要了解某一信息的時(shí)候，我們可以通過(guò)意念下達(dá)任務(wù)，等計(jì)算機(jī)找到網(wǎng)頁(yè)后，腦機(jī)接口可以將網(wǎng)頁(yè)上的內(nèi)容“寫(xiě)入”我們的腦內(nèi)。

像盲人和聾啞人，看不到東西或聽(tīng)不見(jiàn)聲音，但他們的腦部是正常的。給他們戴上助聽(tīng)器（人造耳蝸）或人造視網(wǎng)膜，這些裝置通過(guò)腦機(jī)接口，就將聲音和圖像等轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，傳達(dá)給大腦。

腦機(jī)接口還有一個(gè)用途，就是可以治療神經(jīng)疾病，比如緩解偏頭痛和治療癲癇等。這些疾病的產(chǎn)生有其相應(yīng)的大腦電信號(hào)，腦機(jī)接口可以下達(dá)反向的電信號(hào)，最終達(dá)到抑制這些疾病的效果。

雖然目前腦機(jī)接口主要應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，但隨著技術(shù)發(fā)展，人們用意念操控汽車(chē)的夢(mèng)想也將很快實(shí)現(xiàn)。伊隆·馬斯克的設(shè)想非常遠(yuǎn)大，他憧憬著一個(gè)全民普及腦機(jī)接口的社會(huì)，到那時(shí)，腦機(jī)接口將娛樂(lè)、辦公、遠(yuǎn)程控制、增強(qiáng)記憶等多項(xiàng)功能融合在一起，進(jìn)一步提高人們的生活質(zhì)量和幸福指數(shù)。

“腦機(jī)接口”連接大腦

腦機(jī)接口有兩種連接大腦的方式：腦電波和植入法。腦電波技術(shù)廣泛用于臨床醫(yī)療，是一種間接測(cè)量神經(jīng)活動(dòng)的工具。該裝置的傳感器接觸我們的大腦，檢測(cè)大腦電信號(hào)的變化，最后將大腦的活動(dòng)以腦電波的形式展示出來(lái)。由于腦電波的傳感器只能接觸大腦的外部，所以它檢測(cè)電信號(hào)的效果比較差，只能讓神經(jīng)學(xué)家大致了解大腦的哪個(gè)區(qū)域在說(shuō)什么。

高效讀取大腦神經(jīng)活動(dòng)信息的方式是將設(shè)備植入大腦中。植入越多用來(lái)感受電信號(hào)的電極，讀取效果越好。但將電極插到人類(lèi)最精密的器官中有很大的風(fēng)險(xiǎn)，一不小心就會(huì)導(dǎo)致人癱瘓，或者死亡。

目前，植入腦機(jī)接口的臨床試驗(yàn)主要集中在癱瘓患者身上，因?yàn)樗麄冊(cè)敢獬袚?dān)這樣的風(fēng)險(xiǎn)。植入腦機(jī)接口的四肢癱瘓患者在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的練習(xí)后，就可以用大腦操作電視、控制電腦屏幕上的光標(biāo)、發(fā)送電子郵件和打字。這種腦機(jī)接口需要將100多個(gè)電極和一組非常粗的電線(xiàn)直接插入頭骨，感染的風(fēng)險(xiǎn)非常大，并且只能實(shí)現(xiàn)一部分的腦機(jī)交互（大腦和計(jì)算機(jī)相互連結(jié)）。要想實(shí)現(xiàn)完全的腦機(jī)交互可能需要更多的電極。

腦機(jī)接口技術(shù)要想進(jìn)一步發(fā)展，就必須解決電池的問(wèn)題。因?yàn)橹踩氪竽X的腦機(jī)接口需要?jiǎng)恿?，就必須配置電池，因此首先要求腦機(jī)接口的電池在大腦的水環(huán)境中不能被腐蝕。其次，給腦機(jī)接口充電不需要?jiǎng)邮中g(shù)把電池拿出來(lái)。前者可以通過(guò)植入模仿神經(jīng)組織的軟電池解決，后者需要找到一種無(wú)線(xiàn)的供電方式。

神經(jīng)塵埃

美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的工程師開(kāi)發(fā)出了一種沙粒大小的微型傳感器——神經(jīng)塵埃（Neural Dust）。神經(jīng)塵埃不需要電池，超聲波可以為它提供動(dòng)力。實(shí)際上，神經(jīng)塵埃是一種特殊的晶體，它可以將超聲波的能量轉(zhuǎn)化為電力，他們還在進(jìn)一步設(shè)計(jì)更小的、可以用于人體的神經(jīng)塵埃。如果想在不打開(kāi)頭骨的情況下將神經(jīng)塵埃植入大腦，神經(jīng)塵埃的尺寸必須更小。

神經(jīng)塵埃滿(mǎn)足了可植入無(wú)線(xiàn)設(shè)備的要求。隨著它的出現(xiàn)，我們?cè)僖膊恍枰恐氐碾姵亍Ｎ磥?lái)，我們可以通過(guò)納米大小的腦機(jī)接口設(shè)備控制任何電器，增強(qiáng)人的記憶力。