專訪浙江“千人計劃”專家宋星：馬斯克“腦機介面”新技術已來，但“意念控制”未來還沒來
每經記者：劉玲 每經編輯：湯輝
無論是中國神話中的隔空取物，還是好萊塢科幻電影中的隨心操控，“意念控制”一直是人類幻想的超能力。實際上，從20世紀90年代中期開始，人類就對“腦機介面”技術進行研究，試圖將幻想變成現實。
美國時間7月16日週二晚上，被稱為“矽谷鋼鐵俠”的埃隆•馬斯克，帶領其創辦的Neuralink公司主要成員，第一次公開展示了過去兩年多在“腦機介面”領域取得的突破：超細的柔性聚合物傳輸線和神經外科機器人，引發外界關注。
7月18日，《每日經濟新聞》記者專訪了浙江“千人計劃”專家宋星，在他看來，馬斯克公司的新技術突破解決了侵入式腦機介面的幾個瓶頸性問題，可以像微創手術一樣安全無痛地植入腦機介面晶片。但是，柔性的聚合物傳輸線仍然存在對大腦損傷的問題，暫時只適用於不能劇烈運動的腦部疾病患者。
宋星還表示，Neuralink公司突破的技術只是解決了“電極植入”的問題，一個技術的突破是一個系統性工程，腦機介面技術涉及至少二三十個學科，不僅是電極植入問題，還包括訊號的提取、識別和轉化成控制指令，整個系統如何去形成閉環等等，所以這條路還很遙遠。
“柔性傳輸線”仍將損傷大腦
所謂腦機介面，便是在人或動物腦（或者腦細胞的培養物）與外部裝置間建立的直接連線通路。這項技術的研究對運動、感覺等能力受損的人士具有非常重要的意義。馬斯克也表示，Neuralink公司的目標是希望未來能在癱瘓人士的大腦中植入能夠讀取神經資訊的裝置，從而讓他們可以像正常人一樣使用手機和電腦。
據馬斯克公司介紹，新技術有三個核心部分，一是直徑為4-6微米的柔性聚合物傳輸線，比人的頭髮絲（約75微米）還要細很多，不僅對大腦損害性更小，而且還能傳輸更多資料。分佈在96個執行緒上的每個陣列中，能夠擁有多達3072個電極。二是“縫線”的神經外科機器人，每分鐘能夠植入腦中六根線，同時可以避開大腦血管。三是Neuralink公司開發的一種定製晶片。
“這三個技術解決了侵入式腦機介面的幾個瓶頸性問題”，宋星表示，“因為作為侵入式的腦機介面，需要把電極插入到大腦內部，然後去做相應的訊號收集，之前美國布朗大學開發的BrainGate機械臂系統，依靠猶他陣列，即一系列最多可容納128個電極通道的堅硬針頭來進行手術。這種是有損傷性的，一般需要做開顱手術，而馬斯克公司釋出的新技術，就像現在的微創手術，可以安全無痛地植入腦機介面晶片。”
在植入物方面，Neuralink公司認為BrainGate植入大腦的針較硬，可能在長期使用中出現問題。例如，大腦在顱骨內可以自由移動，但植入大腦的針無法隨之移動，日積月累的磨損最終會導致介面損壞。而Neuralink公司使用的高分子細線或許可以解決這個問題——細線足夠靈活，可以隨大腦的移動而發生不損壞細線本身的位移。
對於上述說法，宋星卻持有不同的觀點。他告訴《每日經濟新聞》記者，馬斯克公司採用柔性技術，把“線”做得很密很小，這是它最大的一個亮點，但是其實也會帶來另外一個問題。比如風箏的線，如果你騎車衝過去的話，細線就像刀一樣會起到切割的作用，可能會殺死人。而且人腦裡的腦部組織就像胎兒一樣是在組織液裡懸浮的，你劇烈運動的時候，大腦其實也是運動的，所以還是存在一定的問題。
“不過，這個危險也都是相對的，其實馬斯克這種腦機介面技術主要是針對那種就像霍金那樣的殘疾人，殘疾人並不會做大幅度動作，如果是劇烈的運動的話，可能會導致大腦損傷的一個風險”，宋星補充道。
侵入式“意念控制”還很遙遠
Neuralink公司在釋出會上帶來的展示，讓人們對“腦機介面”這一概念無比興奮，許多網友暢想，未來在頭腦中植入晶片，普通人也有望用意念幹活，想一想就可以開關燈、煮咖啡等等，彷彿讓人類看到科幻世界中的“意念控制”場景就要成為現實。
據宋星介紹，現有的腦機介面研究一般分為“侵入式”和“非侵入式”兩個流派，“侵入式”介面是以馬斯克、扎克伯格，還有美國一些高校實驗室為代表的研究，這類腦機介面通常需要植入到大腦皮層，因此訊號質量較高。“非侵入式”介面則在腦外進行訊號的蒐集，不會對人腦造成損傷。
“這兩種技術都有不同的難題”，宋星表示，“侵入式介面最大的問題是手術，需要研究如何做到將（對）腦部的損傷降到最低，並且侵入式技術容易引發免疫反應和愈傷組織（疤痕），進而導致訊號質量的衰退甚至消失。而非嵌入式技術對訊號蒐集的難度較高，大腦活動和腦電圖訊號之間的關係非常複雜，如何“解碼”成為困擾研究者的一大難題。”
Neuralink公司在釋出會上披露，在美國食品藥品監督管理局批准的前提下，計劃在2020年第二季度進行首例人體臨床實驗。而目前，這套包括神經外科手術機器人和超細管線的系統，做了19例動物實驗，成功率為87%。
對此，宋星表示，87%成功率挺高的，Neuralink公司的新技術在2020年應用到人腦，也是完全有可能的。但是“實驗成功”也分幾個步驟，如果是植入人腦去完成一些簡單的互動，這個比較容易實現；如果想要達到更復雜的互動，比如說把腦海裡想象著一幅圖畫或者一些精細的手部動作展現出來的話，就比較難了。
“因為腦機介面技術涉及至少二三十個學科，包括高分子材料、機械化、自動化、訊號處理、數學演算法、神經科學、感測器等等。Neuralink公司突破的技術也只是解決“電極植入”這一部分的問題，技術整體的突破是一個系統性工程，不僅是電極植入問題，還包括訊號的提取、識別和轉化成控制指令，然後整個系統如何去形成閉環等等，所以這條路還很遙遠。”宋星補充道。
Neuralink公司首席神經外科醫生Matthew McDougall在釋出會上也明確表示，目前這一系統只是針對有嚴重疾病的患者。宋星也表示，應該沒有人會為了玩一個沉浸式的遊戲，而去做一個有風險的頭部植入手術。
而相對於侵入式技術，非侵入技術在日常生活中的應用則較為廣泛。據宋星介紹，其目前主攻的是中風患者早期康復的問題，通過非侵入式腦機介面技術，對早期中風患者的腦部做一些刺激，然後進行神經反饋的訓練，這種方式康復機率可以達到百分之九十多。目前除了醫療領域外，非侵入技術還能應用在互動遊戲、智慧家居、智慧通訊等產業領域。