·11月30日，馬斯克在其腦機接口公司（Neuralink）上宣布，Neuralink開發的腦機芯片預計將在六個月內開始人體臨床試驗，并且畫了個大餅：幫助盲人恢復視力、讓癱瘓者站立是其首批目標之一。 馬斯克創立了特斯拉、SpaceX等公司，深刻改變了新能源汽車、航空等產業，更在前不久收購了Twitter公司，其旗下公司腦機接口產品的推出，備受矚目，也讓腦機接口這一前沿科學走入我們視野。 腦機接口本質上是一個大腦信號傳感系統，而目前市面上唯一的被批準在人體上應用的腦機接口，主要基于MEMS技術制造。 什么是腦機接口？馬斯克的腦機接口將為產業帶來什么改變？MEMS技術在腦機接口的未來能帶來什么？

馬斯克和他的腦機接口芯片：充滿科幻感 在12月1日的Neuralink“Show and Tell”活動現場，漆黑的展示屏上，正不斷顯示出向前滾動的綠色條碼，像極了《黑客帝國》電影中由“0”和“1”組成的矩陣。在畫面正中央正緩慢的閃出綠色的“歡迎來到展示和講述活動”（Welcome to show and tell）一行字。 這一幕極具賽博既視感的畫面是馬斯克的腦機接口技術的最新成果。“這不是在模仿《黑客帝國》的屏幕保護程序，而是真正的神經元發出的信號。”馬斯克強調。

“這是心靈感應打出來的字，是我們的猴子Sake用意念打出來的。”不過馬斯克表示，現在它還并不能使用鍵盤，而是通過把猴子的“意念”轉移到人為標示出的高亮按鍵上來生成文字，“我并不想夸大這件事，它現在還并不能真正拼寫，這是我們下一階段要做的事”。

馬斯克將Neuralink正在開發的腦機接口命名為“Link”，它是一個硬幣大小的芯片，帶有1024個電極線程，可被植入大腦的運動皮層（感覺區），以刺激神經元并獲取數據。Link由“類似縫紉機”的機器人縫入大腦的微小柔性線上，可收集大腦中的信號，然后將其轉化為電信號，由電機控制輸出。

在多年來動物實驗的實踐基礎上，應用于人體的早期植入設備被設計及制造出來，用于恢復損傷的聽覺、視覺和肢體運動能力。 研究的主線是大腦不同尋常的皮層可塑性，它與腦機接口相適應，可以像自然肢體那樣控制植入的假肢。在當前所取得的技術與知識的進展之下，腦機接口研究的先驅者們可令人信服地嘗試制造出增強人體功能的腦機接口，而不僅僅止于恢復人體的功能。

如何與人腦連接？ 大腦是由上千億個神經元構成的, 而且每個神經元與幾千個或上萬個神經元相連接。刺激信號在神經元間傳遞, 最終形成神經沖動。 根據神經科學研究, 在大腦產生神經沖動時, 大腦神經系統的電磁活動會發生相應變化, 并會體現出某種節律和空間分布的特征,由此我們可以通過一定的手段在不同的時間段不同的腦部區域檢測到不同類型的腦電波, 再通過信號處理和模式識別的手段,從中識別出人的意圖, 再用計算機語言進行編程, 從而將大腦信號轉換為控制外圍設備的控制指令,這就是BCI的基本原理。 與其它的通信控制系統一樣, 一個BCI系統一般由信號獲取部分, 信號處理部分, 輸出設備組成。

腦機接口的主要技術 腦機接口的技術體系主要分為硬件層和軟件層。硬件層包括腦電采集設備和外控設備。腦電采集設備包括核心部件和器件、電極、芯片、電源和材料；外控外聯設備包括機械臂、仿生手、無人機等。軟件層包括生物信號分析、核心算法、通信計算和安全隱私。 腦機理認知方面一定程度上也屬于軟件仿真和實現的重要方面。隨著對腦機理的不斷認知，采集獲取的數據量越來越龐大，未來 將陸續面臨數據壓縮算法和存儲技術，以及高通量高速數據無線傳輸等方面的挑戰。 此外，基于腦電的信息認證及信息安全、隱私保護也將是軟件層重點研究和解決的問題。 腦機接口的腦電采集設備主要分為無創和有創兩種技術方向，也即是需不需要放進腦內，在現有技術下，顯然有創技術感知的信號更好、更豐富，也能對大腦進行更多干預。 本次，馬斯克的“Link”芯片，就是有創技術的采集設備。

目前唯一的有創商品化腦機接口：MEMS技術的廣泛應用 腦機接口本質上就是一套感知大腦活動的傳感系統，在腦機接口技術體系中，MEMS技術也早被應用。 當前，大部分植入腦內的腦機接口采集設備，都處于科研階段，還沒有商用化。 目前在人體上獲準應用的植入式腦機接口采集設備，只有一款，叫猶他電極陣列（Utah Array）。它是美國FDA認證的可以植入人體的唯一一款記錄單個神經元發放的電極，這是半永久植入電極（可植入1~2年）的產業化情況。

MEMS甚至NMES，對于腦機接口技術有著巨大吸引力。MEMS/NMES本質上是在微米甚至納米層次的機械系統，能夠在更細小的層次感知和操控一切。 傳感器領域有個充滿科幻性的前瞻預測——智能塵埃（智能微塵）——一種超細小的智能傳感器。 數以百萬計或數十億計的微小塵埃顆粒，依附營養物質進入體內，它們可能會嵌入整個人腦的龐大血管網絡中，或者被吸收到神經元本身中。添加某種能與智能塵埃無線連接的外部設備，你就擁有了一種廣泛而詳細的方法來記錄和刺激神經活動。 這或許也是未來科幻級別的腦機接口的最終展現：只需服用幾顆藥丸或注射劑，就可以完成腦機采集傳感器的植入，然后通過智能手機大小的操控設備查看信息或操作神經。而這，也是MEMS/NMES技術未來在腦機接口技術體系的廣泛應用。 此前，馬斯克的腦機接口公司Neuralink也招聘了大量的MEMS工程師，Neuralink在將自己構建為一個先進的MEMS技術孵化器，重點是生物相容性（對人類安全）應用。前景光明，但未來15年內還沒看到突破，專家：馬斯克的認知遠遠落后于學界 近年來，得益于生物醫學、傳感器、通信、計算等領域技術水平的不斷提升，腦機接口技術實現跨越式發展。 目前，侵入式腦機接口可以直接在顱內植入電極采集腦神經活動，能夠獲取到更高質量的神經信號。可利用皮層表面記錄信號，實現在計算機屏幕上準確地拼寫單詞，使患者能夠操作電視、打開和關閉假手，并使用機械臂執行基本動作。 當前，不少國家和地區已從國家戰略層面對腦機接口進行了頂層設計。美國于2013年發布BRAIN Initiative，歐盟于2013年啟動Human Brain Project，日本于2014年發布Brain/Minds Project。
我國于2016年發布“中國腦計劃”，“中國腦計劃”申報指南于2021年正式公布，“腦科學與類腦研究”成為“科技創新2030重大項目”最早運行的試點項目之一，提出了“新型無創腦機接口技術”“柔性腦機接口”“面向運動和意識障礙康復的雙向-閉環腦機接口”等相關重點項目。

然而，不少BCI學界專家依然認為Neuralink的技術并沒有飛躍式的進步。加州大學歐文分校腦機接口實驗室助理教授An H. Do認為，馬斯克的認知遠遠落后于學界，但私營企業雄厚的資源能力能夠讓技術的迭代效率比學術界更高。 在Neuralink的發布會上，猴子用“意念”在屏幕上打了一段字。但早在2002年，布朗大學的一項研究就讓猴子成功地通過BCI在計算機屏幕上移動了光標。 復旦大學侵入式腦機接口硬件系統工程師劉偉介紹，目前侵入式BCI領域的技術難點主要有5個：

1、沒有好的工具讓人去更深入地了解大腦；2、由于電極的材料、植入點位等因素的限制，獲取腦電波信號的難度很大；3、即便優于非侵入式，但侵入式BCI獲取數據的信噪比仍然較低；4、解碼腦電波的算法與應用場景沒有明確的對應關系；5、侵入式BCI應用場景不明確，導致研發目標不明確。

腦機接口是個年輕的行業，相關研究以及成果轉化無法做到一蹴而就，這也側面導致行業自律、供應鏈標準尚且存在空白。成立于2015年的非侵入式BCI研發獨角獸「BrainCo強腦科技」說：“目前BCI行業甚至還沒到可以相互競爭的階段，企業都還在各自探索的階段。” “侵入式腦機接口離應用，我估計還得至少15年。”結合目前的技術水平和模糊的應用場景，劉偉估計，“目前也就僅限于疾病的探索，疾病的治療、疾病的診斷都談不上。”結語 馬斯克在Neuralink的活動現場上，為大家描述了腦機接口的美好未來，并表示讓盲者重見光明、讓癱瘓者重新站立將是不遠的目標。 誠然，腦機接口十分具有科幻性，并將為人類帶來巨大福音。但目前正如許多專家認為，仍存在許多技術缺陷亟待攻克。 而MEMS技術目前是唯一批準用于植入人體的腦機接口采集設備的主要制造技術，腦機接口的究極形態，會否是一個個由MEMS/NEMS技術制造的微型機器人，在人體內工作？ 我們期待腦機接口的未來。

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審核編輯黃昊宇