最近,埃隆·馬斯克和他的一只猴子占據(jù)了科技新聞的頭條,猴子大腦被植入芯片,使得它可以依靠意念打字、要到了零食。馬斯克宣布,他的一家公司最快將在6個月后進行這項侵入式腦-機接口的人體試驗。
天津大學醫(yī)工院副院長許敏鵬教授看到此新聞依然保持著冷靜:“科學實驗太‘網(wǎng)紅’可能并非好事?!?/p>
許敏鵬,1988年出生,浙江臺州人,首位以腦-機接口項目獲批國家優(yōu)秀青年科學基金的青年科學家。盡管都叫“腦-機接口”,許敏鵬正在攻關的項目是無創(chuàng)非侵入式腦-機接口,這種技術不需要向大腦中植入芯片,避免了手術創(chuàng)傷和生物相容性等各類風險,是一種被認為會最早變成消費級產(chǎn)品的腦-機接口技術。
盡管許敏鵬很年輕,但他已經(jīng)經(jīng)歷了腦-機接口技術從一個冷門方向到如今備受追捧的發(fā)展過程。在早期缺少經(jīng)驗可供借鑒的階段,許敏鵬遇到問題只能“硬著頭皮去死磕”,而如今,腦-機接口是科研領域和產(chǎn)業(yè)界的熱點,無論政府還是市場都投入了大量資源,他認為,當前國內腦-機接口領域遇到的問題是人才儲備不足,影響了這個領域的快速發(fā)展。
“科技的競爭歸根到底還是人才的競爭。在我所在的這個領域,中國具備培養(yǎng)高層次科技人才的能力,得益于國家集中力量辦大事的制度優(yōu)勢,能保障科技攻關聚焦于國家重大戰(zhàn)略需求,這是一種戰(zhàn)略層面的科技競爭力?!?/p>
今年在杭州參加“科學Talk”活動時,許敏鵬介紹了腦-機接口技術從誕生到目前最新的進展情況。
許敏鵬介紹,腦-機接口技術最初的目標是改善患者的大腦控制能力,比如說截癱患者,身體不能動了,但是大腦是完好的,那么腦-機接口能夠幫助他們實現(xiàn)運動代償,比如借助腦控機械臂完成喂食、腦控輪椅等;再比如說中風偏癱患者,部分大腦運動相關皮層出現(xiàn)壞死,腦-機接口技術就能夠幫助他們修復受損的運動控制通路,重獲運動能力。
在侵入式腦-機接口領域,中國起步比西方晚,技術進展也整體落后于發(fā)達國家?!?020年國內才完成了首例侵入式腦-機接口的臨床實驗,讓高位截癱患者實現(xiàn)腦控機械臂完成喂食動作,美國早在2012年就已經(jīng)實現(xiàn)了這項技術。”許敏鵬說。
但在非侵入式腦-機接口領域,中國與發(fā)達國家水平相當,甚至在某些技術方面還領先國外。許敏鵬介紹,他所在的團隊在腦-機解碼精度和速度方面處于國際領先。
天津大學醫(yī)工院副院長許敏鵬教授(左一)。
許敏鵬認為,非侵入式腦-機接口的發(fā)展目前正處于瓶頸期,亟需新原理、新技術帶動相關領域的研究進入下一個快速發(fā)展期。非侵入式腦-機接口的技術難點,在于設備獲取的腦電信號質量比較差,這是因為電極放在頭皮外,捕捉目標信號的準確度和穩(wěn)定性都受到影響,從而制約了非侵入式腦-機接口系統(tǒng)的性能。
“但這個問題是可以攻克的。比如說,以往只有侵入式腦-機接口技術能實現(xiàn)在二維空間中對目標進行自然的連續(xù)運動控制。而我們團隊的最新研究成果使用非侵入式腦-機接口技術完成該項功能,并且其性能接近侵入式腦-機接口的控制效果。我將會在12月17日的‘科學Talk’上向大家介紹該成果?!痹S敏鵬告訴《新民周刊》記者。
在許敏鵬看來,侵入式腦-機接口技術只適合用于嚴重神經(jīng)功能障礙的患者,未來廣泛應用的可能性不是很大。美國已經(jīng)開展了多年的研發(fā),但至今也沒有產(chǎn)品獲批上市,其原因是顯而易見的,在植入芯片的創(chuàng)傷性手術風險和收益之間,患者和醫(yī)生都要考慮更多。而非侵入式腦-機接口技術,如果解決了信號采集和解讀精度問題,那么將能夠滿足眾多的應用場景。
三十出頭的年紀,許敏鵬已經(jīng)是國內腦-機接口領域最優(yōu)秀的青年科學家之一,目前主持國家級重大項目在內的十余項項目。除了日常從事自身的科學研究,許敏鵬近年來也積極與各領域交流。“作為科技工作者我很有興趣了解別的領域的專家在做什么。要了解自己領域之外的信息,一種常用的方式是查閱文獻,但文獻太多了,需要花很多時間。而像‘科學Talk’這樣不限制學科的交流平臺,就是一種了解其他學科最新進展的高效方式?!?/p>
許敏鵬說,他也非常愿意與企業(yè)家們溝通?!翱萍脊ぷ髡叨枷M约旱难芯砍晒玫絼e人的認可,也希望研發(fā)的科研成果能真正解決一些實際的問題。要解決問題就需要把科研成果變成產(chǎn)品,但怎么做產(chǎn)品不是我們擅長的,而交流活動則有可能促成未來的合作?!?/p>
提到腦-機接口,總讓我們聯(lián)想起科幻片、虛擬世界,作為研究腦-機接口的科學家,許敏鵬卻說自己更熱愛真實的世界。
提到腦-機接口,總讓我們聯(lián)想起科幻片、虛擬世界,作為研究腦-機接口的科學家,許敏鵬卻說自己更熱愛真實的世界。
“上學之前,父親教我走象棋,我每走一步棋的時候,父親會問我為什么走這一步,有沒有更好的選擇,久而久之,就養(yǎng)成了自己問自己的習慣?,F(xiàn)在每作一個決定之前,我都會反復問自己還有沒有其他更好的選擇。我覺得這是掌握創(chuàng)新精神的第一步:挑戰(zhàn)自我,否定自我。如果連過去的自我都超越不了,怎么可能創(chuàng)造一個新的自我?!?/p>
許敏鵬說,上學之后他偏科很嚴重,父母還是以鼓勵為主,學習環(huán)境很寬松。但是父母有一個很嚴格的規(guī)定:不允許看電視?!靶W階段每天可以看一會兒,上初中之后完全不讓看了。讓我把多出來的時間投入到與真實世界的交流互動之中,比如說運動、郊游、做手工等等。我覺得這是我人生中的關鍵一步,引導我產(chǎn)生了對認識世界、改造世界的興趣?!?/p>
如今許敏鵬家里也沒有電視,特別是嚴格控制他的兩個孩子使用電子產(chǎn)品的時間和方式?!懊總€小朋友的想象力都很豐富,但想象出來的東西大部分是不切實際的,是脫離這個物理世界而產(chǎn)生的幻想。我覺得,從做科研的角度來看,想象力很重要,但是真正有價值的想象力不是毫無邏輯的幻想,應該是以物理規(guī)律為基礎的。這就需要我們對這個真實的物理世界有充分的感性認識,而電子產(chǎn)品構建出來的虛擬世界難以實現(xiàn)替代。”
對于新技術,許敏鵬始終保持著自己的警惕和思考。他認為,任何新技術誕生后都會對人群進行一次分流,有些人會因為新技術帶來的便利性而加速進步,而有些人可能會更容易陷入沉淪和懶惰?!叭魏渭夹g都是工具,我們需要站在真實的世界里去看待它們?!?/p>