「腦機介面」技術將為我們帶來什麼

「「腦機介面」（Brain-ComputerI nterface，簡稱BCI；有時也稱作Direct Neural Interface或者Brain-Machine Interface），是在人或動物腦（或者腦細胞的培養物）與外部設備間創建的直接連接通路。在單向腦機介面的情況下，計算機或者接受腦傳來的命令，或者發送信號到腦（例如視頻重建），但不能同時發送和接收信號。而雙向腦機介面允許腦和外部設備間的雙向信息交換。在該定義中，「腦」一詞意指有機生命形式的腦或神經系統，而並非僅僅是抽象的「心智」（mind）。「機」意指任何處理或計算的設備，其形式可以從簡單電路到硅晶元。」

人腦大約有近千億個神經元，是人體中最複雜的部分，也是宇宙中已知最複雜的組織結構。隨著對大腦和神經認識的不斷深入，人們通過電子與光學手段，從結構、電子與化學多方面探究神經和大腦活動，神秘的神經代碼和大腦秘密即將被揭示。

2017年2月22日，麻省理工學院網站報道，人類首次利用類似於頭髮絲一樣細的彈性單纖維成功地將光學、電氣和化學信號組合傳輸到大腦中，這種新方法為實現大腦不同區域間的態勢感知提供了一種快速改進方法，攻破腦機介面技術瓶頸指日可待。

麻省理工學院研究所Seongjun Park手舉一根比人類頭髮還細的柔性光纖，利用該光纖，已成功地將光、電、化學的組合信號來回傳輸至大腦（不過報道日期明顯寫的是21日嘛）

「腦機介面」黑科技由來已久

一直以來，科學家認為，把感測器送進大腦跟把探測器送進深空一樣重要。正如阿凡達和黑客帝國中的意念控制一樣，腦機介面屬於傳統意義上的黑科技。是一種研究如何用神經信號與外部機械直接交互的技術，通過採集大腦皮層神經系統活動產生的腦電信號，經過放大、濾波等方法，將其轉化為可以被計算機識別的信號，從中辨別人的真實意圖。腦機介面主要分為植入式和非植入式兩大類（或有創和無創），二者都各有局限，植入式的更精確，可以編碼更複雜的命令，比如三維運動，但手術創傷是不可避免的，非植入式電極這種頭皮貼片雖然方便，無需開顱植入，但是能探測到的腦電信號範圍和精確度有限。

全球範圍的腦機介面技術研究已開展多年，早在1963年的英國，就有科學家開始嘗試此類研究。20世紀90年代，美國率先提出「腦的十年計劃」；歐盟成立了「歐洲腦的十年」委員會；日本政府宣布投入200億美元實施「腦科學時代」計劃，把「認識腦、保護腦、創造腦」作為腦研究三大目標。2013年，美國、歐盟及分別正式啟動了「腦計劃」，大規模人腦研究在世界範圍內開始了。

「腦機介面」技術如何應用

隨著腦計劃的推進，腦科學正在催生新的認知空間戰場，其軍事和商用前景極其廣闊，因而成為世界強國必爭的技術戰略高地。

21世紀之初，美國開始探討「腦機介面」技術軍事應用，投入巨資研究武器與人相互作用機理，研究用人的意念控制機器人士兵，以降低戰爭傷亡率。2013年美國防部投入巨資支持DARPA生物技術辦公室的神經科學項目，其中很大一部分是腦機介面技術的應用。例如，「革命性義肢」、「手本體觸覺介面」項目，其目的在於幫助失去上肢控制能力的傷員重建肢體運用的能力，打造具有高度感覺反饋的、如天然手臂一樣靈活的假肢，同時開發腦控假肢系統。

DARPA演示新型腦機介面技術（個別畫面略顯血腥）

DARPA還試圖通過腦機介面技術手段縮短士兵技能訓練周期，打造「超級戰士」。例如「恢復活動記憶與回放」，旨在研究「神經回放」在形成記憶和回憶過程中的作用，從而幫助人腦更好地、更具體地記住偶發事件，更快地學會技能。「認知技術威脅預警系統」旨在通過發展單兵攜帶型視覺威脅探測設備，最大化地提升戰士們的威脅檢測和態勢感知能力，將腦電檢測系統與望遠鏡相連，實時檢測大腦信號，通過相連的計算機進行數據分析，可使士兵在2～3秒內識別視場範圍內100個威脅目標。未來，甚至可以使大腦利用植入式電極通過意念駕駛F-35戰鬥機。

詳情可參閱：

【DARPA革命性修復項目】美國癱瘓女士用意念駕駛F-35戰鬥機的飛行模擬器

此外，其他國家也有很多應用實例，韓國科學家研製出迄今為止能耗最低的人造突觸，它能更好地模擬人腦神經元之間的關聯，有望使研製大型類腦計算機成為現實。俄羅斯、日本、德國等均已裝備借鑒人腦運行機理，開發出具備人類識別、推理和判斷能力的信息處理系統、智能武器裝備或高智能機器人，腦機介面技術正在不斷進步並逐漸走上軍事應用。

腦機介面未來發展

如果腦機介面能夠在未來成熟並推廣，人造大腦的能耗和存儲密度將趕上甚至超過生物大腦，有望催生更智能的機器人、自動駕駛汽車、數據挖掘、醫療診斷等人工智慧交互系統。而在戰場上的智能武器裝備也將成為有思維的「智能參謀」，實現「人謀」與「機謀」的結合。腦機介面技術的徹底突破很有可能是信息化戰爭、智能化戰爭走向人腦戰爭、神經戰爭的轉折。

感謝編譯/述評：電科7所 宋暉 羅蓉

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