「脑机接口」不只是“小学生监控头环”，它远比我们想象得靠谱

近日，人民日报在科技板块上刊登了一篇关于人工智能相关技术在航空、制造、零售、医疗等领域中落地应用并取得显著成就的报道。文中指出，经过与实体经济的持续融合以及在民生领域的广泛应用，人工智能的发展速度越来越快，同时也不断改变着人们的生活方式。

值得一提的是，这篇报道还特别提到了由 BrainRobotics 公司推出的肌电假手产品以及一位残疾女孩借助肌电假手的帮助完成钢琴演奏的事迹。BrainRobotics 是一家来自美国波士顿并专注于将脑机接口技术应用于医疗领域的科技创业公司，从 2016 年开始研发肌电假手产品，目标是利用脑机接口技术来改善残障人士的生活现状。

去年 11 月，在央视综合频道的《加油！向未来》节目中，一位在两岁时就因为意外而失去了右手但又十分热爱音乐的女孩林安露，提前经过半年时间与 BrainRobotics 肌电假手的「磨合」，最终通过意念控制肌电假手与钢琴演奏家郎朗以四手联弹的方式完成了《乘着歌声的翅膀》的演奏。

取得关键进展的一年

脑机接口技术今年在全世界范围内似乎出现了井喷式的发展。最新一代的 BrainRobotics 肌电假手此前在今年 1 月份举行的 CES2019 展会上亮相时，赢得了 CES2019 创新大奖并入选了 CES 名人堂，吸引了不少媒体的关注。九岁时因意外爆炸而双手被截肢的全国残运会冠军倪敏成，在展会现场为参会者演示了肌电假手的操作过程。BrainRobotics 还计划在 今年内开始小规模试产。

7 月 16 日，由太空探索技术公司 CEO 及 CTO、特斯拉公司 CEO 埃隆·马斯克创立的脑神经技术公司 Neuralink 在旧金山召开发布会，并首次对外公布了其在脑机接口技术方面取得的进展以及未来的一些计划。 Neuralink 开发了一种可扩展的高带宽脑机接口系统，由一个微型机器人以及只有 4 至 6 微米粗细的柔性线路组成。微型机器人可将柔性线路插入大脑组织并从神经元中提取相应的信息。该系统共有 3072 个电极，分布在大约 100 根柔性线路上。Neuralink 还计划从 2020 年开始进行临床试验。

8 月 20 日，2019 世界机器人大会在京开幕，而由国家自然科学基金委信息科学部、中国电子学会、清华大学医学院共同主办的「2019 世界机器人大赛——BCI脑控机器人大赛暨第三届中国脑机接口比赛」总决赛也在同期进行。这次赛事整体分为，比拼个人使用脑机接口设备能力的技能赛，以及比拼团队设计与优化脑机接口相关算法能力的技术赛两部分，共有 2000 多人次参加了技能赛，400 多支队伍参加了技术赛。在参赛规模上，这次比赛比往届要大得多。

9 月 23 日，社交网站 Facebook 宣布将收购来自纽约的神经接口技术创业公司 CTRL-Labs。CTRL-Labs 开发的神经接口平台 CTRL-kit 可通过差动肌电图并借助轻量级皮肤传感器的测量，提取清晰的神经元信号，再结合人工智能算法的识别，以便将人的意念转换为机器的行动。实际上，早在 2017 年，Facebook 的前沿产品研发团队 Building 8 就表示未来将通过非侵入式可穿戴设备读取人的脑电图来改善人机交互体验，并实现依靠意念从人脑向外传输语句的功能。

10 月 17 日，在美国视频网站 YouTube 上发布的一段关于「高位截瘫患者用意念玩最终幻想 14」的视频，在不到一个月的时间内获得了超过 15 万次的播放量以及 4100 多个赞。美国宾夕法尼亚州立大学纳米制造专业的学生 Nathan Copeland 因为 15 年前的一场意外车祸而造成了高位截瘫，胸部以下包括四肢再也不能动了。4 年前他加入了一个由美国匹茨堡大学发起，由 Michael Boninger 与 Andrew Schwartz 两人领导的脑机接口技术研究项目，并通过在大脑中植入电极阵列，实现了直接利用意念控制游戏中的人物。尽管目前只能在游戏中进行一些非常简单的基础操作，但仍然是一个非常重要的突破。

而最近，上文所述的 BrainRobotics 的母公司，是同样来自美国波士顿的 BrainCo，而 BrainCo 公司正是本月初曾在坊间引起热议的「赋思头环」的制造商。赋思头环实际上是 BrainCo 于 2015 年开始研发并在 2018 年上市销售的个人家庭版头环 Focus1，它利用脑机接口技术通过定期的神经反馈训练，来帮助用户开发大脑并提升工作或学习效率。此外，BrainCo 本周还在「英国《金融时报》2019 年度中国高峰论坛」上，入选了「英国《金融时报》中国创新企业俱乐部」。

不是新技术但也并不简单

对于脑机接口相关的研究，最早可追溯到 1924 年人脑电波活动的发现以及对脑电图的开发与应用。1973 年，美国加利福尼亚大学洛杉矶分校教授 Jacques Vidal 首次提出了「脑机接口」的概念，人类对脑机接口的研究已经快 50 年时间了。

脑机接口与脑电波虽然是前沿性的研究，但其实也并没有多么神秘。脑电波是大脑活动时，大量神经元同步发生的突触后电位，经总和形成的生物电。脑机接口研究的就是如何通过技术手段收集脑电波信号再转换为机器可以理解的控制指令。

目前，除了上述的几家公司以外，还有非常多的企业与机构在研究脑机接口的商业落地问题。按照收集脑电波信号方式的不同，这些公司的研究方向大致可分为侵入式与非侵入式两类，其中上文所述的 Neuralink、匹茨堡大学的研究项目在前者范畴内，而 BrainCo 及 BrainRobotics、CTRL-Labs 则属于后者。

2019 世界机器人大赛——BCI脑控机器人大赛暨第三届中国脑机接口比赛赛事专家委员会副主任、清华大学医学院生物医学工程系教授高小榕此前在接受采访时表示，目前脑机接口技术已经进入第三阶段。其中第一阶段是科学幻想阶段，第二阶段是科学论证阶段，而第三阶段讨论的是用什么技术来实现人机的对接。

以 BrainRobotics 肌电假手为例，肌电假手除了可以帮助残疾人恢复运动能力以外，还能利用重建感知反馈，为其带来肢体重新长出来的感觉。

通过基于肌电的方式来控制假手，具有可控性强、实现难度较低、操作方式更符合自然习惯等特点。肌电假手可通过采收集、处理人体肌肉运动产生的表面肌电信号，再经由深度学习算法的识别与转译，来实现对假手的控制操作。目前 BrainRobotics 已迭代至第四代并计划于今年底进行量产。

实现这一切，耗费了 BrainRobotics 团队近 3 年的时间，其中核心算法的设计就用了 2 年。

未来发展仍将充满挑战

无论是侵入式还是非侵入式，脑机接口技术在未来的发展道路上仍将面临重重困难。较为完善的脑机接口系统，必须要做到非常精准且尽可能多的收集脑神经活动信号，还要在硬件设备自身的干扰下，分辨出不同的神经单元分别在做什么不同的工作。另外，由于人类对大脑的绝大多数神经活动过程都缺乏深刻地了解，因此脑电波识别算法的设计也是一大难点，如何在收集脑电波信号之后将其正确地转化为机器的动作，也就是人脑想的和机器做出的动作相一致，仍是现在还需要进一步解决的问题。

除此之外，脑机接口的发展还将不可避免地受到市场接受度的影响。 BrainCo 及 BrainRobotics 的创始人韩璧丞在本月初进行的亚布力中国企业家论坛 2019 广西大健康产业峰会上表示，尽管其团队在国外已经进行了多年的脑机接口底层技术研发工作并且打造了很多成功案例，但目前感觉最困难的地方，其实还是如何让人们真正理解并接受脑机接口。确实，在无法完全保证成功的前提下要在脑中植入芯片与传感器，或是戴上头环感觉自己正在被监视，并不是非常值得肯定的用户体验。

由此可见，脑机接口在经历了长时间的发展之后，仍将面临更多障碍，脑机接口技术公司也不得不继续探索合适自身的生存之道。