脑机融合，当梦想照进现实-白红宇

脑机融合，当梦想照进现实

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发布时间：2019-04-29

本文共 3676 字，大约阅读时间需要 12 分钟。

之前给大家分享过一个很厉害的生物黑科技——，通过对人类遗传代码的增删查改，人类能够抵御绝大数疾病，在成熟的基因编辑技术面前，白血病、癌症甚至是艾滋病都可以迎刃而解，拥有了“上帝之手”的人类很容易就可以获得最强大脑中王峰一样超强的记忆力、堪比爱因斯坦的智商、施瓦辛格一样完美的身材，只要没有遭遇人身意外，向天再借五百年也不难。

但是，容我们仔细再想一想：不管你记忆力如何强、你的智商如何高，大脑的容量决定了你的极限。不管你身体保养得如何好，终究不能和飞驰而来的汽车相比，在机器面前，人类的躯体简直不堪一击。碳基生物在构造上天然就存在局限性，我们需要吃饭、需要睡觉、需要呼吸氧气，但这些机器都不需要。

今天，我要给大家分享的就是：我们人类如何利用脑机接口技术，对自身固有缺陷进行改造，完成生物学上的超级进化。脑机融合，这可能是现在最接近科幻的黑科技了吧。

说到科幻，首先让我们回顾一下这几部作品：

《三体》，我最喜欢的一部科幻小说，作者刘慈欣，因为三体系列作品获得了科幻界的最高奖项“雨果奖”，小说中的三体人是一个距离我们4光年的外星智慧文明种群，三体人可以通过脑电波直接进行交流。如果还有你没看过这部小说，我在这里强烈安利一波。

第二部作品是《阿凡达》，詹姆斯·卡梅隆在电影中给我们描绘了一个真正意义上的为万物互联的世界，潘多拉星球上的每个生物都可以连接到一起，进行思想交流。我们的男主人公通过将意识入驻到本地土著人的身体里，通过意念就可以实现对外星生命体的操控。

最后是漫威电影中的《钢铁侠》，托尼·史塔克身披炫酷的机械战甲上天入地，无所不能，带领复仇者联盟守护地球。最后钢铁盔甲成为了史塔克身体的一部分，可以直接通过大脑神经系统来操控机械、获取信息。

好，让我们从科幻世界回到现实世界，看看现实生活中有哪些地方已经应用了脑机接口这样的的黑科技。

第一，脑电图，脑电图是通过精密仪器将人脑微弱的生物电信号放大，以此来诊断疾病，对被检查者无任何创伤。

第二，霍金的轮椅，霍金的轮椅上其实有不少黑科技，比如从利用脸部肌肉打字到利用眼球追踪技术打字，霍金在轮椅上完成了《时间简史》《果壳中的宇宙》等著作。

第三，VR技术，也就是虚拟现实技术，依靠计算机建立虚拟的三维动态世界，通过欺骗人类感官，使人完全沉浸到虚拟世界中。

刚才既给大家回顾了科幻作品有意思的脑洞，也给大家讲解了实际生活中脑机接口的几个应用。那什么是脑机接口技术呢？

为此我查阅了一下维基百科，维基百科上对脑机接口的定义是：在人脑/动物脑与外部设备之间创建直接连接通路，这就是脑机接口技术。根据信息流的方向又可以分为单向连接和双向连接。单向连接就是，计算机接受大脑的信号或者大脑接受计算机的信号，信息流动是单向的。而双向连接是允许大脑和计算机进行双向信息流动的。

下面我们来看一下脑机接口的发展历史：

1924：德国精神病学家Hans Berger发现了神经电的活动并记录成了脑电图。

1970：美国国防高级研究计划局开始探索脑机接口的潜力。

1998：第一个大脑植入接口产生高质量的信号。

2005：科学家成功让猴子利用大脑控制了机械手臂。

2014：通过网络传输脑电信号实现直接脑对脑的交流。

2016：马斯克创建Neuralink公司，致力于人机融合。

众所周知，马斯克一直在反对人类盲目发展人工智能，他担心强人工智能终有一天会脱离人类控制，成为毁灭人类物种的罪魁祸首。因此，为了对抗人工智能未来不可控的风险，马斯克努力促进人机融合，试图将人类本身打造成人工智能，以延续人类物种和人类文明。

回顾完脑机接口的发展历史，我们来看一下脑机接口的分类，按照传感器植入大脑的位置不同脑机接口可以分为侵入式、半侵入式、非侵入式三类。

侵入式：传感器直接植入到大脑的灰质，能够获取较高质量的神经信号，但是容易引起免疫反应和愈伤组织，进而导致信号质量衰退甚至消失。

部分侵入式：传感器一般植入到颅腔内，灰质外，其空间分别率不如侵入式，但优于非侵入式，同时引发免疫反应和愈伤组织的几率较小。

非侵入式：可以理解为可穿戴设备，避免了昂贵和危险的手术，但由于颅骨对信号的衰减作用和对神经元发出的电磁波有分散和模糊效应，记录到信号的分辨率并不高。

那么，我们怎么来理解脑机接口技术呢？首先，我觉得这是一种全新的人机交互方式，可以极大提升我们传递信息的效率，而实际上每一次人机交互方式发生改变都是如此。回顾我们人类从拥有个人电脑开始，我们人类与计算机的关系发生了很大的改变：

PC（Personal Computer）时代，我们通过键盘与电脑进行交互，这一时期典型的产品是Windows系统。

MI（Mobile Internet）时代，我们将时间拨回10年前，移动互联网刚刚兴起，乔帮主刚刚发布第一款iPhone，我们开始学会了通过手指触控屏幕实现信息的输入，iOS系统成为移动互联网时代的最典型产品。

VUI（Voice User Interface）时代，也就是我们现在正在经历的语音交互时代，2014年亚马逊发布了第一款智能音箱Echo引爆了智能音箱市场，Alexa不仅是一个智能语音助手，更是构建亚马逊智能语音平台的“操作系统”。

那么下一个时代可能会是什么？我称之为脑机接口时代，人类可以直接通过脑电波与机器对话。脑机接口时代之后人类真正进入三体时代，人类之间可以直接利用脑电波交流。

BCI（Brain Computer Interface）时代，人类可以直接通过脑电波与机器对话。

TB（Three Body）时代，人类之间可以直接利用脑电波交流。

脑机接口技术这么神奇，到底是怎么实现的呢？脑机接口基本的实现步骤可以分为四步：采集信号→信息解码处理→再编码→反馈。

第一步，采集信号，是通过我们刚才说的侵入式、半侵入式和非侵入式三种方式进行信号采集的。

第二步，信息解码处理，通过过滤掉干扰信息，提取信号的核心特征，这类似于数据清洗。

第三步，对信号进行再编码，将过滤噪声后的信号转化为行动，如抓取物品、行走等。

最后一步，反馈，行动作用于环境后会反馈给大脑进行调整，比如我们很容易就能拿起一本书，这背后其实就是反馈机制在起作用，我们会平衡书的位置、拿捏的力度以及方式。

紧接着，我们来看下当前脑机接口技术面临的挑战。首先，我们需要回答以下三个问题：

如何解决脑机接口的带宽？

我们上网时都很在乎宽带的大小，的确，宽带决定了我们单位时间内传输数据的上线。根据脑机接口摩尔定律，我们平均7.4年才能使可同时记录的神经元数量翻倍，要达到同时记录100万个神经元需要等到2100年，而要记录人脑中的所有神经元（50~100亿个）要等到2225年，我们很明显等不了这么久。

如何从大脑中获取正确的信息？

也就是从脑到机，捕获大脑的输出——记录神经元所说的话，这方面我们目前已经有一些研究成果。

如何将正确的信息发送到大脑？

和第二个问题相反，即从机到脑，将信息输入大脑或以其他方式改变大脑的自然流—也就是反向刺激神经元。举个例子，你周末和朋友一起在海底捞吃了顿火锅，感觉非常爽，你把当时吃火锅的味觉反应记录下来，并想在今天通过机器反向传递信息到大脑，回味当时吃火锅的感觉，这是非常困难的，因为目前科学家对神经编码的具体方式还处于未知状态。

虽然脑机接口技术目前仍面临着需要挑战，但是我相信科技的指数级进步终会解决这些难题。所以，让我们来畅想一下脑机接口的未来吧。