“意念手寫”不再是科幻中的橋段?！蹲匀弧冯s志日前發(fā)布的一篇封面文章顯示，國外有研究團(tuán)隊(duì)通過“意念書寫”腦機(jī)接口，可實(shí)現(xiàn)讓受試者將腦中想象的“筆跡”轉(zhuǎn)為屏幕文本，準(zhǔn)確率超99%，而且受試者可達(dá)到每分鐘輸入90個字符的速度。一時間，關(guān)于腦機(jī)接口的討論又熱鬧起來。
相比地球上其他生物，人最強(qiáng)的是大腦，肌體反而較弱。腦機(jī)接口，是大腦和外部設(shè)備之間創(chuàng)建的直接連接通路，它既是神經(jīng)修復(fù)最有效的工具，是目前能完全解決癱瘓、中風(fēng)、帕金森等患者神經(jīng)功能受損的有效手段，此外它還是全面解析認(rèn)識大腦的核心關(guān)鍵技術(shù)，是國際腦科學(xué)最前沿研究的重要工具。
腦機(jī)接口的核心是充分發(fā)揮人腦的優(yōu)勢，繞過人體自身器官，大腦直接與外界裝備進(jìn)行高效互動。其核心挑戰(zhàn)在于，如何在最低限度損傷大腦和最大限度利用大腦之間達(dá)到平衡。相比非植入式腦機(jī)接口，植入式腦機(jī)接口在神經(jīng)信號質(zhì)量和神經(jīng)調(diào)控精度等關(guān)鍵性能上有著天然的優(yōu)勢，不過植入手術(shù)對大腦的創(chuàng)傷、植入器件長期在體的安全性等問題仍是當(dāng)前的研究瓶頸。
腦機(jī)接口將如何改變我們的生活？近的說，它能直接修復(fù)運(yùn)動感知功能，幫助高位截癱、漸凍人、失明病人恢復(fù)獨(dú)立生活和交流能力，回歸社會。去年，浙江大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)已實(shí)現(xiàn)利用Utah陣列電極實(shí)現(xiàn)了高位截癱患者用意念控制機(jī)械臂完成握手、飲水、進(jìn)食等動作。未來，可發(fā)展其成為超越智能手機(jī)的腦機(jī)接口智能終端，未來的人們得以通過意識操控周圍的設(shè)備，并賦予超越常人的耐力、速度、精度和效率。
環(huán)顧世界，美國國防高級研究計(jì)劃局（DARPA）、臉書、谷歌、亞馬遜等商業(yè)巨頭都在積極布局腦機(jī)接口領(lǐng)域，成果不斷涌現(xiàn)，并已形成較高的技術(shù)壁壘。當(dāng)前，中國腦機(jī)接口（尤其是植入式腦機(jī)接口）的關(guān)鍵器件和高端裝備嚴(yán)重依賴進(jìn)口，國內(nèi)缺乏原創(chuàng)性腦機(jī)接口核心技術(shù)，跟蹤居多，布局分散、缺乏系統(tǒng)性。近兩年，美國對腦機(jī)接口進(jìn)行出口管制，系統(tǒng)級產(chǎn)品及核心器件供應(yīng)受到不小影響，對中國腦科學(xué)研究、神經(jīng)疾病患者治療等均產(chǎn)生不同程度的影響。
中國“腦計(jì)劃”，也即“腦科學(xué)與類腦研究”作為“科技創(chuàng)新2030重大項(xiàng)目”即將全面啟動。隨著該計(jì)劃的推進(jìn)，腦認(rèn)知原理解析、認(rèn)知障礙相關(guān)重大腦疾病發(fā)病機(jī)理與干預(yù)技術(shù)研究、類腦計(jì)算與腦機(jī)智能技術(shù)及應(yīng)用、兒童青少年腦智發(fā)育研究、技術(shù)平臺建設(shè)等都將取得不小的進(jìn)展。其中，腦機(jī)接口作為底層核心技術(shù)，關(guān)乎中國“腦計(jì)劃”幾乎所有關(guān)鍵內(nèi)容。
中國的腦機(jī)接口研發(fā)，面臨幾大挑戰(zhàn)。一是安全性和有效性難以兼得，這一問題的待解限制了腦機(jī)接口技術(shù)的大范圍運(yùn)用。二是腦機(jī)接口的有效帶寬，即到底植入多少個電極足以基本涵蓋大腦重要活動或滿足特定功能需求，仍是一個未知數(shù)。三是海量神經(jīng)信號的處理仍是難題。四是社會普遍關(guān)注的腦機(jī)安全與倫理風(fēng)險。
腦機(jī)接口作為人與客觀世界之間并非無懈可擊的中介，也存在被對手入侵甚至接管的風(fēng)險，這在客觀上增加了人的決策的復(fù)雜性和不確定性，增加決策風(fēng)險。此外，腦機(jī)接口技術(shù)的最終出口必將是應(yīng)用在人身上，而腦機(jī)接口要在人上開展臨床試驗(yàn)，根據(jù)國家法律法規(guī)，必須先過臨床倫理，未來的風(fēng)險也尚未可知。
不夸張地說，腦機(jī)接口是下一個生命科學(xué)和信息技術(shù)交叉融合（BTIT）的主戰(zhàn)場，代表了一種新興的、具有潛在破壞性的技術(shù)領(lǐng)域。作為一個系統(tǒng)工程，腦機(jī)接口包括軟硬多個組件，涉及微電子、神經(jīng)科學(xué)、材料學(xué)、機(jī)器人、臨床醫(yī)學(xué)等多個學(xué)科，產(chǎn)學(xué)研醫(yī)交叉融合、環(huán)環(huán)相扣。
在高端科技中，筆者認(rèn)為，腦機(jī)接口是中國最有可能迎頭趕上甚至“直線超車”的領(lǐng)域之一。目前來看，在腦機(jī)接口核心器件的設(shè)計(jì)方面，中國完全不落后于國外，而且其加工只涉及成熟的半導(dǎo)體工藝，這些核心加工技術(shù)均不面臨被“卡脖子”的問題和風(fēng)險。因此，對于中國來說，推進(jìn)腦機(jī)接口未來的發(fā)展，主要還是加快推進(jìn)資源調(diào)配等問題，各環(huán)節(jié)協(xié)同合作，研制出全鏈條自主可控的腦機(jī)接口系統(tǒng)，為中國“腦計(jì)劃”的全面開展和順利推進(jìn)提供解決方案。（作者：陶虎，系中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所副所長、研究員）
（責(zé)任編輯：蔡文斌）
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