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1800年，亞歷山德羅·伏特—就是那位發(fā)明伏特電堆的意大利物理學家—將一組電池的兩極引出，插入自己的雙外耳道內(nèi)。電路接通后，他聽到的聲音像是“帶著電火花的噼啪聲”，又好像“濃湯煮沸后的咕嘟聲”。他覺得這聲音太嚇人了，以后再未做過類似“人體實驗”。

然而正是這項實驗，成為后來造福數(shù)十萬聽障人士的人工耳蝸技術的來源。同時這也堪稱人類對“腦機接口”的最早期探索之一，因為人工耳蝸正是目前其中一種應用最廣泛的腦機接口技術。

體內(nèi)植入物

說起腦機接口，普通人的第一反應可能是科幻電影《黑客帝國》中將人帶進虛擬世界的插口，或是《阿凡達》中助殘疾人遠程控制克隆有機體的“化身”技術。為了視覺效果，科幻電影往往將腦機接口設計成復雜的儀器，而現(xiàn)實生活中，一塊小小的芯片加上簡單的外置裝置，已經(jīng)可以組合成腦機接口。

從概念上看，腦機接口是一種連接大腦和外部設備的實時通信系統(tǒng)。系統(tǒng)把大腦發(fā)出的信息，直接轉(zhuǎn)換成能夠驅(qū)動外部設備的命令，并代替人的肢體或語言器官，實現(xiàn)人與外界的交流以及對外部環(huán)境的控制，最終實現(xiàn)人與計算機之間或人與外部環(huán)境之間的通信。

根據(jù)信息讀取手段的不同，腦機接口主要有“侵入式”和“非侵入式”兩種。侵入式腦機接口需要采用手術手段，將讀取裝置直接與大腦或者神經(jīng)系統(tǒng)連接;非侵入式腦機接口則無需在人體上開啟創(chuàng)口，而是用一套外置裝置采集腦電信號。

正如伏特在雙耳通電后聽到“噼啪聲”“咕嘟聲”，腦機接口與電能的使用密切相關，因為電流可以刺激大腦和神經(jīng)系統(tǒng)的運作。在侵入式腦機接口中，植入人體的物件帶有電極。而非侵入式腦機接口中，使用者通常佩戴由多個電極組合成的腦電帽。

人工耳蝸可以大概歸類為“半侵入式腦機接口”，讀取裝置無需植入到顱內(nèi)，但仍然需要以微創(chuàng)手術的方式放置在耳蝸中。植入裝置包括接收器、解碼器和刺激電極。其中電極用于刺激使用者仍然完好的聽覺神經(jīng)。聽覺神經(jīng)受到電刺激后，聽覺信息的傳遞能力得到強化，從而能讓使用者的大腦讀取相關信息，最終讓其恢復一定程度的聽覺。

《黑客帝國》劇照

人工耳蝸還包括外部裝置，一般由方向性麥克風、言語信號處理器和傳送器組成。從20世紀70年代發(fā)展至今，人工耳蝸技術日益成熟，外部裝置的大小與普通助聽器無異。所以以人工耳蝸為例，腦機接口并非像科幻電影描述的那樣必須是花里胡哨的儀器設備。有企業(yè)還在研究無外部裝置的人工耳蝸，佩戴者在外表上與常人無異。這意味著腦機接口未來或?qū)⒁匀踩肴梭w的“低調(diào)”方式來運作。

意大利物理學家亞歷山德羅·伏特

“硅谷鋼鐵俠”馬斯克就以此為目標。2020年8月，馬斯克參與創(chuàng)立的神經(jīng)連接公司（Neuralink）展示了全新腦機接口設備LINK V0.9。設備直徑僅23毫米，可以安裝在顱頂位置，使用者用頭發(fā)就能遮住設備，成為不容易被察覺的“改造人”。展示會上，馬斯克和一頭被植入了設備的小豬互動，電腦成功顯示出小豬相應的腦部活動數(shù)據(jù)。

神經(jīng)連接公司希望運用這項技術，幫助癱瘓患者用腦部指令控制智能設備，以及探索治療帕金森癥、大腦或脊髓損傷等疾病的治療方案。

治療與強化

除了醫(yī)療目標之外，神經(jīng)連接公司自2017年創(chuàng)立起，就瞄準“增強人腦功能”的目標。馬斯克希望在植入設備芯片后，人腦可以直接讀取物理硬件的信息。有網(wǎng)友問到，植入設備后是不是意味著能直接用芯片聽音樂時，馬斯克言簡意賅地回答“是”。另外，植入設備者未來也能用意念控制特斯拉。馬斯克的描述，已接近《阿凡達》中的“化身”效果。

╱ 非侵入式腦機接口中，使用者通常佩戴由多個電極組合成的腦電帽。 ╱

而腦機接口所關注的內(nèi)容，也恰恰與神經(jīng)連接公司的近期目標和遠期目標相適應—人體的恢復與強化。

從人工耳蝸助聽開始，醫(yī)學治療、人體恢復一直是腦機接口領域的關鍵詞。不少疾病都與腦部對人體管理的能力下降有關。例如，老年人健康的心腹大患—中風，本質(zhì)上是腦部缺血造成腦細胞死亡，然后導致該部分細胞控制的肢體無法活動。國內(nèi)就有北京天壇醫(yī)院等醫(yī)療機構，研究采用腦機接口技術治療中風?；颊哳^部戴上腦電采集器、存在運動障礙的肢體貼上電極片，在虛擬場景系統(tǒng)的指導下訓練。在這個過程中，腦電采集器會采集信號，處理信號后刺激障礙肢體的神經(jīng)，驅(qū)動肢體運動。

另一種治療方向，嘗試加強“運動想象”療法的效果。運動想象是一種中風治療方案，患者不斷在腦海中想象、模擬障礙肢體的運動狀況，通過持續(xù)的想象行為，激活腦部相關區(qū)域的運作。羅馬薩皮恩扎大學在2015年發(fā)布的一項研究成果顯示，運用“運動想象”方式治療中風病人時，采用腦機接口輔助治療的病人，其康復情況比不采用腦機接口輔助的病人好。在研究中，采用腦機接口輔助的病人在想象手指的伸展活動時，腦機接口裝置將接收相關腦電信息，并以圖像形式呈現(xiàn)手指活動的效果。這似乎幫助建立起“聯(lián)想”與“運動效果”之間的關聯(lián)，從而帶來一定的療效。

除了中風，無論是與神經(jīng)系統(tǒng)有關的失明、失聰、癱瘓等疾病，還是癲癇、抑郁癥等腦部疾病，都有科研人員從腦機接口的方向研究治療方案。

2020年8月28日，美國加州，馬斯克旗下的腦機接口公司Neuralink舉行發(fā)布會

人體恢復屬于腦機接口當下的重要關注點，人體強化則是腦機接口要挑戰(zhàn)的未來奇跡。

2016年10月，瑞士物理學家Amine進行腦機接口測試

部分方案還是起源于治療需要。例如，漸凍病患者的一大病征是思維正常、但無法進行語言交流。澳大利亞墨爾本大學血管仿生實驗室找來兩名志愿患者，通過靜脈植入腦機接口，將其大腦與電腦連接。經(jīng)過培訓后，兩名患者可以以每分鐘20字左右的速度聊天，并完成網(wǎng)絡購物等動作。

在這個案例中，患者相當于用腦部指令取代人手，控制設備運作。顯然，按此推論，只要思維能力正常，被植入腦機接口的人也能用思維控制機器。假如一個人佩戴上特定的設備、并能像控制自己身體那樣隨意控制設備，那該設備可能通過機械功能，提升佩戴者的各項能力。典型例子如外骨骼，帶有一定的動力系統(tǒng)功能。佩戴支持腦機接口的外骨骼后，佩戴者的奔跑、跳躍、抬舉的能力將大幅提高。

╱ 人體恢復屬于腦機接口當下的重要關注點，人體強化則是腦機接口要挑戰(zhàn)的未來奇跡。 ╱

腦機接口更有可能直接刺激腦部，從而讓人類大腦發(fā)揮更強潛能、成為“超腦”。早期的腦機接口研究中，腦機接口設備主要是“單向式”，即設備單向接收腦部信息。而假如腦機接口實現(xiàn)“雙向式”，大腦與設備的信息可以互相傳輸，大腦將能快速接收設備傳來的內(nèi)容。由于設備計算能力強，人類相當于多了一個甚至多個“AI大腦”，決策、思考的效率或?qū)⑻嵘狡胀ㄈ穗y以想象的級別。

倫理爭議

科幻電影《升級》描述的腦機接口，就是一款雙向式產(chǎn)品。主人公的大腦被植入一款人工智能芯片后，腦中多了一個“聲音”。在他的授權下，芯片可以控制他的身體行動。在這個過程中，“授權”是大腦向設備傳遞信息，“控制身體”是設備向大腦傳遞信息。

科幻電影《升級》中，格雷的身體被植入了人工智能程序STEM

而這種雙向溝通恰恰反映出腦機接口技術一大倫理爭議：假如有人可以通過腦機接口進化為“超腦”，人類群體是否會出現(xiàn)分裂？有能力進行腦機接口改造的人，以更強的大腦創(chuàng)造更多的工具和財富，從而占據(jù)更好的資源;沒有能力改造的人，其智力遠遠落后于改造者，長期下來無法與其競爭，成為受控制的“未來野蠻人”。

2017年，《自然》雜志發(fā)表文章，討論腦機接口與人工智能的“四大優(yōu)先關注倫理話題”，就有涉及類似的場景。文章提到的第三項爭議正是“人體增強”，指出腦機接口技術增強人體機能的特性，如果在軍事領域濫用將帶來巨大危害。文章“強烈建議”嚴格控制神經(jīng)技術在軍事上的使用。

文章另外提到的其他倫理爭議點，首先是“隱私和知情權”?，F(xiàn)在各類腦機接口研究，均需要分析研究對象的腦部活動信息，未來腦機接口推廣的話，相關信息量將更大。這類信息如被濫用，將對用戶的隱私構成威脅。同時，文章還擔心當腦機接口直接將用戶信息暴露在互聯(lián)網(wǎng)時，不懷好意的信息獲取者會著手利用信息影響用戶思維。

/ 2017年，《自然》雜志文章“強烈建議”嚴格控制神經(jīng)技術在軍事上的使用。 /

第二個爭議點是“能動性和身份認知”。由于腦機接口會干預大腦活動，干預的效果有可能以負面形式呈現(xiàn)。2016年，一名7年前開始用腦部植入物治療抑郁癥的男子表示，他覺得自己與人交流的一些不恰當?shù)姆绞?，似乎是植入物所導致，暗示腦機接口影響了其大腦判斷。更大的擔憂在于，腦機接口像《升級》中的芯片一樣，制造了使用者的“新人格”。

第四個爭議點是“偏見”。這個思考角度主要偏向人工智能角度，跟腦機接口關系相對不大，此處不贅。

除了《自然》文章提到的四點外，腦機接口常見的倫理問題還包括安全、事故責任、個人意志等。安全主要與開顱手術有關，包括手術風險，以及植入物與人體的排異反應。事故責任是安全問題的延伸，假如植入腦機接口后出現(xiàn)意外，該意外是向植入設備商、植入操作方追償，還是由個人自行承擔相關風險，這些可能成為糊涂賬。個人意志的倫理問題，集中于一些植入者無法個人表達的場景，例如想對失去語言能力的癱瘓者進行腦機接口實驗，但無法獲取患者的真實意愿。此時，誰能代表其決定允許實驗，成為一大疑問。

不過，相對于克隆、基因改造等前沿技術，腦機接口的倫理問題被重視的程度相對不高。也許這是因為腦機接口目前的主流研究，還是多針對“救死扶傷”。當腦機接口有機會幫助受大腦或神經(jīng)疾病困擾的人士回歸正常生活時，技術造福人類的樸素想法，大概會壓過“技術恐懼癥”。