馬斯克和他的特斯拉和SpaceX公司，一次次顛覆人們的三觀，并將科技和工程推向極致，已經不是新鮮事了。8月底，他通過全網直播的方式，展示了他創辦的Neuralink公司的新一代腦機接口設備，以及他們在腦機接口技術上取得的最新進展。

　　在這篇文章里，我們就一起了解一下，什么是腦機接口、它的主要應用領域有哪些，以及它到底是用來融資的噱頭，還是人類文明進步的推動力量。

　　什么是腦機接口

　　腦機接口，也就是brain-computer interface BCI，或者brain-machine interface BMI，指的是在大腦和外部機器之間，構建接口和互連通路，并實現信息的直接交換。

　　腦機接口并不是一個近年來才提出的全新概念，事實上，早在上個世紀七十年代，科學家們就已經開始研究神經元與運動、感知等功能的具體關系了。在很多小說和電影中，腦機接口技術更是達到了神乎其神的高度，比如對阿凡達的遠程操控，以及黑客帝國里虛擬與現實的切換等等，這也在很大程度上放大了人們對腦機接口技術的期待和好奇。

　　腦機接口的工作流程

　　為了說清楚腦機接口的本質，還要從神經元的工作方式開始說起。眾所周知，神經元是組成大腦和神經系統的最基本單元。在人腦中，有著大約一千億個神經元。這些神經元組合在一起，就構成了復雜的神經網絡。

　　具體來說，神經元之間通過突觸相互連接，而突觸的主要功能，就是釋放和傳遞名叫神經遞質的化學物質。當神經沖動發生時，這些神經遞質就會從突觸的一端釋放，然后傳達和作用在下一個神經元上。在這個過程中，會產生電信號，并以電脈沖的形式出現。我們人體的所有體驗和感覺，都可以歸結為神經元電信號的傳導。

　　所以，腦機接口的本質，就是通過一定的手段，感知和檢測大腦里神經元的電活動，并將其翻譯、轉換成對外部機器的控制。或者反之，將外部事件轉換成電脈沖信號，并傳輸回大腦，干預影響神經元的電活動，從而讓主體獲得相應的感覺和體驗。

　　腦機接口的另外一個重要的理論基礎是，人們發現大腦皮層存在分區，而不同區域負責的功能不盡相同。例如，額葉負責高級認知功能，比如學習、語言、決策、抽象思維和情緒；頂葉負責軀體感覺、空間信息、視覺信息的處理和整合；顳葉負責聽覺、嗅覺、長期記憶；枕葉負責視覺等等。

　　由于大腦分區的存在，可以針對性的研究大腦不同區域的電活動，以及它們所對應的具體行為或感受。這在很大程度上使得對神經元的感知和控制更加精確。比如，如果你想通過意識控制機器手抓取物品，那么可能就需要對大腦頂葉的神經元的電活動進行干預。

　　事實上，腦機接口的相關研究已經有幾十年了。其中最有代表性的例子，就是來自美國匹茲堡大學的一系列研究。2008年，他們在猴子的大腦皮層里植入了15到25個控制單元，并連接到放置于猴子肩膀旁邊的機械手上。同時，猴子自己的雙手被塞到兩個筒子里，不能移動。通過一段時間的訓練，猴子通過腦機接口控制機械手，成功的抓取了眼前針頭上的棉花糖，并喂到自己的嘴里。這項研究在當時也刷爆了學術圈，有關的論文也發表在2008年的Nature上。這篇論文的全文已上傳到知識星球“老石談芯 – 進階版”，歡迎文末掃碼進入星球查看。

　　從這個例子可以看到，腦機接口在醫學領域有著無限的想象空間。比如，對于那些不幸遭受脊柱或者腦損傷，從而失去行動能力的病人，可以使用腦機接口控制機械手，甚至機械外骨骼，在一定程度上恢復行動能力。同樣的，也可以是用腦機接口修復其他神經損傷，比如增強病人在語言、視覺、聽覺等方面的能力。馬斯克在他的演講中提到，我們每個人或多或少的都會遭遇到神經系統的疾病威脅，除了外傷之外，還有隨著年齡增長而帶來的感知和記憶力衰退，以及當代人們常見的抑郁、焦慮、失眠等很多情緒問題。馬斯克和他的Neuralink公司所要解決的，就是通過腦機接口幫助人們進行腦神經修復，從而解決上面提到的各種問題。

　　腦機接口的實現方式主要有兩種：非侵入式和侵入式。它們的判斷標準就是神經元電信號的獲取方式。非侵入式腦機接口，就是直接采集頭皮腦電，這和做腦電圖比較類似。但是由于頭皮和神經元隔著十萬八千里，因此這樣采集的腦電信號精度很低，區分度也不夠。這種非侵入式的腦機接口，通常只應用于一些對精度和復雜度要求不高的場景，比如簡單的游戲控制，或者對簡單問題進行判斷等等。

　　而侵入式腦機接口，顧名思義，就是把微電極、探針等設備，直接通過手術的方式植入大腦皮層，并且直接和大腦神經元進行交互。就像上面介紹的匹茲堡大學的猴子實驗。侵入式腦機接口最主要的好處，就是干擾小，能夠比較精確的獲取某個區域的神經元電信號，同時也可以精確的對這個區域進行刺激。

　　事實上，人們使用這種侵入式的技術治療神經性疾病，已經有很長的歷史了。例如，為了治療中晚期的帕金森病，人們會采用名為腦深部刺激術DBS的方法。簡單來說，這種方法就是將電極植入患者顱內，并通過電脈沖的方式對人腦的神經系統產生作用。這項治療方法在國際上的臨床應用已經有超過30年的歷史了，它的確在治療帕金森病、癲癇、以及一些神經與精神疾病上展示出了良好的應用前景。

　　但是，侵入式腦機接口的最主要問題就是侵入性。整個植入過程需要開顱手術，可想而知這本身就會帶來較大的潛在風險。此外，植入設備后的排異性，對大腦的損傷，以及很多其他的問題，也在阻礙侵入式腦機接口技術的發展。

　　Neuralink公司的主要技術創新

　　那么我們再回到馬斯克和他的Neuralink公司，它們的主要目標，就是對侵入性腦機接口進行極致的工程優化，使它變的更加穩定、廉價，從而能夠被廣泛使用。為此，馬斯克和Neuralink還發表了一篇頗有深度的論文：

　　（這篇論文的全文，也已上傳到知識星球“老石談芯 – 進階版”，請在文末掃碼進入星球查看）

　　總結來說，到目前為止，馬斯克和Neuralink取得的主要技術創新有以下三點。

　　首先，就是用于植入電極的新型柔性材料。對于侵入式腦機接口來說，肯定希望植入的電極或探針越小越好，這樣一方面能植入更多的電極，另一方面對大腦的損傷會更小。那么Neuralink的這種像細絲一樣的材料，寬度只有5微米，比頭發絲還要細10倍。這樣的柔性材料在植入大腦后，可以跟隨大腦進行小幅移動，極大的降低了對腦組織和神經系統的損傷。

　　在每根絲里，有32個電極，而多股這樣的細絲可以組成更大的電極陣列。比如在這次展示的名為Link v0.9的器件中，就包含了1024個電極。這樣的電極數量，比傳統的侵入式腦機接口研究，提升了一個量級。

　　Neuralink的第二個技術創新，就是用來植入電極的手術機器人。可想而知，為了在大腦表面操作比頭發絲還細10倍的電極絲，靠手工操作是不現實的。因此使用機器人進行電極植入幾乎是一個必然的選擇。Neuralink開發的這個手術機器人，就像一個超高精度的縫紉機，可以把電極絲一個一個植入大腦的特定區域，并且自動檢測并避開腦部的血管。

　　第三個主要成果，也是我比較關心的，就是Neuralink開發的腦機接口芯片N1，以及這次展示的腦機接口器件Link V0.9。先說N1芯片，它的尺寸是4毫米乘5毫米，可以同時處理1024個電極通道的數據。N1芯片和電極絲相連，并負責采集來自神經元的電信號，然后執行信號的放大、模數轉換，最后輸出。

　　在去年展示的版本上，這個器件被放在植入者的耳朵后面。而在這次展示的版本上，所有的部件都被整合在一起，并直接植入頭骨，這樣從外面是看不到任何設備和連線的。

　　具體來說，這個圓形器件的尺寸是23毫米，厚度8毫米，它的主體包含了電極絲的基底、N1芯片、電池、以及其他數據傳輸和充電的模塊。值得注意的是，Link V0.9的所有數據傳輸和充電過程都通過無線完成，這樣就避免了更換電池，或者像他們最早展示的產品那樣，在頭上開個USB口進行充電和數據傳輸。

　　馬斯克這次演示的重點環節之一，就是通過三只小豬展示了一些Neuralink腦機接口器件的基本功能。比如通過采樣的神經信號，估計小豬實際的行走姿態。說實話，這和前面提到的猴子控制機器手的視頻相比，給人的震撼程度遜色了不少。在某乎也有大v提到，這樣的功能其實通過非侵入式的腦電或肌電就能實現。

　　此外，馬斯克還展示了通過電極絲進行的神經信號寫入的過程。這更多的是一個可行性展示，也就是證明在工程上可以通過電極絲寫入電刺激，并影響周圍神經元的反應。但這并不代表這些寫入的電刺激是有意義的，或者它們會造成什么樣的影響，更不用說如何對這些寫入進行有目的的精確控制了。而這也是學術界和工業界的很多人，質疑或者不屑這次發布會的主要原因。歸根到底，這次發布會并沒有太多實際的“黑科技”登場亮相。

　　腦機接口技術：融資噱頭還是文明推手

　　老石認為，從一開始，我們或許就不該對這些遠未成熟的技術報以太多的期待，但這并不代表著否定任何很小的進步。試想一下，如果我們把時間維度從2020年8月28號發布會這一天，沿著時間軸向前拉伸一年、十年、一百年，或者一千年，站在上帝視角我們就能夠看到，當前的所有文明對于之前的我們來說，都是極其玄幻的。

　　但是如果你穿越到幾十年前，告訴當時的人，說他們以后會離不開手機和電腦，并可以用這些電子產品解決生活和工作中的幾乎任何問題，并且隨時可以和任何你認識的人通話溝通，他們大概率會說你瘋了。如果你穿越到幾百年前，告訴當時的人，說他們以后可以在一天之內，去到這個星球上的任何角落；或者存在各種各樣的靈丹妙藥，可以將人的壽命延長幾十年，他們肯定會說你瘋了。

　　那么，如果現在有人告訴你，以后人們可以像下載文件那樣，往大腦里直接傳輸數據，從而輕松學會各種語言、技能，或者通過控制大腦的某些部分，調節自己的情緒和感覺，再或者通過修復大腦的神經網絡，治愈帕金森、阿爾茨海默、抑郁、焦慮等神經和精神疾病 --- 你又會不會說他們瘋了呢？

　　我們要知道的是，科技和文明的進步，從來都不是一蹴而就的。每一步的前進或許非常微不足道，但幾十年、上百年、甚至上千年這樣的前進，就能引發一次次文明和科技的革命。看過三體的同學們應該知道，低維度的生物是無法直觀想象更高維度的世界的，但我們可以通過科技的進步，不斷探索和量化那些更高維度的未知。

　　其實，最重要的問題是，當未來真正到來的時候，當這一切真的發生的時候，你是選擇藍色藥丸，吞下之后從夢中醒來，繼續相信你想相信的事情，還是選擇紅色藥丸，去探尋這表面背后的真相呢？

　　結語

　　事實上，馬斯克當前的身家已經達到千億美元，已經超過了巴菲特，成為了世界第五大富豪。至少以Neuralink當前的規模來說，馬斯克還真的不需要尋求外部融資，只用拿出千分之一的資產就足以維持Neuralink正常發展了。

　　馬斯克在這次發布會的一開始也表示，自己并不需要融資，而這次發布會的主要意義就是吸引各種人才加入Neuralink。

　　或許在我們有生之年，都無法看到真正通過腦機接口技術向大腦輸入數據，并由此讓我們的生活變得更加高效和美好。但是，每個朝這個目標努力的腳步，哪怕再小，都是值得肯定的。