随着技术的进步及商业领域的不断探索，脑科技热度逐年上升。其中，脑机接口技术是其重要研究方向之一。今年3月，北京大学一项利用脑机接口相关技术，“精准删除实验大鼠脑中特定记忆”的研究登上《Science》子刊。2019年，脑机接口技术公司Neuralink的CEO埃隆•马斯克（Elon Musk）也宣布已经成功在猴子大脑测试了脑机接口技术，预计2020年相关装置将首次植入人体。一系列技术突破，使得脑机接口再度被推向公众视野。

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何为“脑机接口”？

脑机接口（BCI，Brain-Computer Interface 或BMI: Brain-Machine Interface）是指通过在人脑神经与外部设备（比如计算机、机器人等）间建立直接通路，来实现神经系统和外部设备间信息交互与功能整合的技术。人类一方面可以将大脑信号转化为机器可识别的信号，实现对机器的控制；一方面也可以接受来自机器的反馈，从外部实现对大脑的干预。

脑机接口的技术实现可分为四步：信号采集、信息解码处理、再编码、反馈。

① 信号采集，即利用信号采集设备获取神经信号，经过放大、过滤、A/D转换等，处理为可被计算机识别的信号。

② 信号处理，即对信号进行预处理，提取信号特征。

③ 再编码，是指再利用信号特征，进行模式识别。

④ 反馈，即转化为控制外部设备的具体指令，实现对其控制。

脑机接口系统的输入信号可以分为三类：侵入式、半侵入式、非侵入式。

① 侵入式脑机接口需要通过开颅手术在大脑中植入电极或芯片，来记录局部电位、单个神经元和多个神经元的活动。侵入式脑机接口信息接收分辨率高，获取的大脑信号质量好。但因开颅植入存在技术局限，可能对人脑造成伤害。目前，侵入式脑机接口系统主要在动物身上应用，对人类的研究仅限于瘫痪病人等临床特殊群体。

② 非侵入式脑机接口无需手术，只需在头上带一个充满电极的帽子，即可直接从外部采集大脑信号。常见的非侵入式信号有头皮脑电、功能近红外光谱和功能核磁共振成像等。

③ 半侵入式则是将脑机接口植入到颅腔内，但是在大脑皮层之外。介于侵入与半侵入式之间，其获得的信号强度及分辨率弱于侵入式，但优于非侵入式，也可一定程度上降低免疫反应和愈伤组织的几率。

总而言之，脑机接口技术是一项融合了人类思维和机器的新型技术，是人机交互的终极手段。人脑与机器的融合，可以打破当前人类与机器、人类与环境的交互方式，让人类能够突破肉体与工具的局限。

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“脑机接口”的前世今生

脑机接口并非一项新技术，其发展已经持续了近百年。它的研究涉及神经科学、认知科学、神经工程、材料科学、人工智能等多个学科。

早在上世纪20年代，脑电波的发现开启了脑机接口技术的研究。经历了漫长的发展期后，20世纪60、70年代，脑接口技术才真正成型，相关研究和机构逐渐起步。

1970年，美国国防高级研究计划局（DARPA）开始组建团队研究脑机接口技术。而当时研究的主要目的，是帮助四肢残疾和脊髓受损的人重新行走或重新支配四肢，以完成各种生理功能。

20世纪90年代末和21世纪初期，脑机接口技术迎来发展高潮。相关技术、标准和方向逐渐明朗，2000年前后脑电波监测等技术的重大进展，更是为脑机接口研究注入了新的动力。

2005年起，脑接口技术步入临床试验阶段，不仅技术和企业数量进一步突破，其应用和热度也开始攀升。各国政府也纷纷启动脑计划，2013年，美国年启动BRAIN Initiative计划，旨在探索人类大脑工作机制，开发大脑不治之症的疗法。同年，欧洲推出HBP（Human Brain Project），旨在通过超级计算机模拟脑功能以实现人工智能。

2014年，日本科学家宣布了自己的“脑计划”——Brain/Minds Project，旨在以狨猴大脑为模型加快对人类大脑疾病如老年痴呆症和精神分裂症的研究。中国脑计划正式诞生于2016年3月，“十三五”规划纲将“脑科学与类脑研究”列为“科技创新2030重大项目”。研究侧重点为“探索大脑秘密和攻克大脑疾病”为导向的脑科学研究，以及以“建立和发展人工智能技术”为导向的类脑研究。

近年来，除了医学领域的探索外，脑机接口还吸引了众多科技企业、国防机构、风险投资等的关注。2017年，特拉斯公司CEO埃隆•马斯克（Elon Musk）成立了脑机接口技术公司Neuralink，旨在通过机器学习技术连接人类大脑和机器，增强人类的计算能力，以帮助那些受到严重脑损伤的患者。

2019年，该公司宣布已经在猴子大脑中成功测试了脑机接口技术。马斯克还表示，2020年晚些时候将发布该技术领域的重大升级，相关装置将首次植入人体。Facebook也成立了神秘部门Building 8进行脑机研究，并于2017年第一次展示了其脑机研究成果：意念打字。2019年9月，Facebook更是高价收购了美国脑控技术初创企业CTRL-Labs。美国国防部高等研究计划署（DARPA）对脑机接口的研究与资助已经长达20年。

最近，它在推动机器学习和其他AI技术与脑机接口的融合，及其在军事上的应用。各方的关注使脑机接口的市场预期升温。据预测，2020年全球脑机接口技术的市场规模有望达到14.6亿美元。

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“脑机接口”的应用及争议

脑机接口技术应用前景广阔，不仅在医疗健康领域具有显著优势，在教育、娱乐、智能家居、军事等领域也具有广阔应用前景。

在医疗健康领域，其应用主要可以分为“强化”和“恢复”两个方向，即可以帮助患者与周围环境进行交流、控制周围环境、运动康复、重获肢体能力等。

在娱乐领域，脑机技术可以和虚拟现实结合，即无需外部设备操控，人类可以通过思维来直接控制游戏中的角色，获得沉浸式的游戏体验。

在教育领域，脑机技术可以对学生注意力进行实时监测和训练，进而帮助老师了解课堂情况，并及时调整教学计划，也能帮助学生提升注意力。

智能家居领域是脑机接口与IoT（物联网）跨领域结合的一大想象空间。在这一领域，脑机接口扮演的角色类似于“遥控器”，人们能够实现用意念控制开关灯、开关门、开关窗帘等，进一步可以用意念控制家庭服务机器人。

而在军事领域，脑机技术可以帮助军人更好地操控无人机、无人车、机器人等设备，以替代军人或者特殊人士从事危险任务，以及在不适宜人工操作的环境中工作。当然，它也可以使军人获得能力上的增强，比如通过脑机接口控制外骨骼机器人提升单兵作战能力。

然而，尽管脑机接口技术前景广阔，但仍存在些许隐患，其中最大的两个隐患是隐私安全和伦理问题。

尽管扎克伯格回应道，“脑机技术不是解码随机想法，而是解码你已经决定分享的信息。即使有了脑机设备，你依然可以自由思考，然后只将一部分想法转化为文字”，但当人的大脑可以完全被计算机读取，这就意味着大脑中的思想、幻象和异议等隐私数据可能会被泄露或窃取，如游戏运营商可以轻易窥探玩家心理，也可通过候选人照片轻易获取你的政治倾向，进而把这些信息出卖给民意测试机构。未来无疑需要提供足够的安全措施来保障用户的隐私数据安全，否则脑机接口难免沦为信息时代权力及商业机构的“全景敞视”监控工具。

伦理方面的难题是，如果有人利用脑机接口来控制或改变其他人的思想，就可以轻而易举地实现“洗脑”，脑机接口也将变成一种有力的控制工具。

因此，尽管脑机接口技术前景广阔，但不论是在攻克技术难关方面，还是在破除隐私安全、伦理等隐患方面，它要走的路还很长。因此，我们应破除技术迷思，辩证地、批判地看待脑机接口技术。

参考资料：

1. 36氪：《投资风口上的“脑机接口”，离“商业着陆”还有多久》

2. 新浪财经：《人工智能+脑机接口：让我们距离“增强人类”越来越近》

3. 数据观：《一图揭秘最强黑科技——脑机接口》

4. BrainUp：《前沿 | 近日，扎克伯格在哈佛大学首次详解其脑机野心：超越马斯克》

5. 新智元：《北大团队成功实现精准删除特定记忆，马斯克脑机接口有望今年人体测试》

6. 金智创新：《脑机接口未来市场规模达千亿，个人隐私泄露成最大隐患！》

7. 北京青年报：《脑机接口的技术难题和伦理难题》

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