马斯克的"三只小猪"来了 离"超级人类"还有多远?

美国企业家马斯克日前在线直播展示了大脑被植入脑机接口设备的小猪。

被展示的脑机接口设备仅有硬币大小。“神经连接”公司新脑机接口（右）与去年产品的对比。马斯克执行脑机接口植入手术的专用机器人。

美国企业家埃隆·马斯克和他的“三只小猪”日前在线直播展示了小猪大脑被植入脑机接口设备的情况。这场全球瞩目的直播再次激发了人们对脑机接口技术的热情和期待。

这场发布会主要展示了脑机接口技术在工程学上的新进展，展示了脑机接口产品未来有望更加便捷易用。但脑机接口在一些关键技术方面仍有待突破，距离科幻作品中的“存储和提取记忆”“超级人类”依然十分遥远。

什么是脑机接口技术

脑机接口，就是在大脑与外部设备间创建全新信息交换通路，一方面将大脑信号转化为机器可识别的信号，实现对机器的有效控制；另一方面，将外部设备信号转化为大脑可识别信号，从外部对大脑进行直接干预。

早在20世纪20年代科学家发现脑电波后，对脑机接口的探索就已经开始。此后数十年，这项技术逐渐带来一些实用产品，比如为失聪者植入人工耳蜗可恢复听力。总体来看，脑机接口较为成熟的应用主要集中在神经康复和辅助医学领域，在重症医学领域的应用还十分有限。

近年来，随着人工智能等技术的发展，脑机接口在多个领域开展了应用尝试，比如基于神经信号解码的机器翻译、意念控制机械臂、脑控电子游戏等。马斯克认为，脑机接口技术可大幅提高人机交互速度，有望最终解决“人机共生”问题。

马斯克的“神经连接”做了什么

脑机接口近几年“大热”，全球几家科技公司的巨额投资及技术创新成果是主要推动力。去年夏天，美国社交媒体脸书投资的“语音解码器”研究发布成果引发关注，马斯克创立的“神经连接”公司展示脑机接口技术也赚足眼球。

而这次，主角除了马斯克，还多了三只实验小猪：一只在两个月前被植入了脑机接口设备，一只未植入任何设备，还有一只曾植入过脑机接口设备、后被取出。当植入了设备的小猪的口鼻碰触到物体时，脑机接口设备会获取神经元发射的信号，在显示屏上呈现点状图像并发出声音，这显示它的大脑信号可实时被采集。而植入设备后又取出的小猪表现得非常健康，与普通小猪并无差异。

这次展示的亮点主要在于：实验动物从去年夏天的大鼠“升级”为小猪，后者与人类的相似度更高；植入物仅有硬币大小；植入手术由一台专用机器人完成，全过程仅需一小时，并可“当天出院”。

应该说，新成果主要展示了在实现脑机接口的技术路径方面的探索，而非基本原理或技术应用上的突破。英国纽卡斯尔大学教授安德鲁·杰克逊指出，这次展示中并没有什么“革命性”的内容，主要展示了在解决多电极植入的工程挑战方面取得的新进展。

目前，实现脑机接口的路径主要分为“侵入式”和“非侵入式”。前者是将脑电波检测电极植入大脑，这样采集到的脑信号强且稳定，但会对人体造成创伤；后者主要通过可穿戴的脑电波检测设备获取信号，对人体无伤害，但有信号稳定性弱、速度慢、正确率低和穿戴不便等问题。

马斯克和“神经连接”希望在这两条路径之间找到最优平衡：尽可能的低损伤和高效信号传输。有专家评价，“神经连接”展示的新品在封装、集成、植入器件的微型化和无线传输等工程设计与实现方面做得很好，手术机器人也大大改进。

挑战与风险如何

脑机接口技术近几年备受关注，也取得了一定成果，但要想早日实现多领域大规模应用，甚至产生科幻作品中那样的“超级人类”，还面临诸多挑战。

首先需要基础科学进展。人类对于大脑的了解还远远不够，生物学领域的生命活动基础仍是未解之谜。专家指出，尽管了解不同的脑电波大致有一个代表的方向，但“读懂”脑信号很难。基础研究如果得不出准确的数学模型，后续的软件设计、应用开发等就缺乏可靠基础。

第二是关键技术突破。业界认为，脑机接口技术将经历“脑机对接”“脑机交互”“脑机融合”三个发展阶段，当前正由第一阶段向第二阶段过渡，主要技术瓶颈包括传感精度低、集成计算效率差、编解码能力弱、互适应手段少等。

第三需要更多的实验和数据。技术研究需要以大量的实验和数据为基础，特别是人工智能相关研究，而脑机接口技术实验还十分缺乏。据介绍，这类技术通常要先以猴子为实验对象，然后才能以截瘫病人进行临床试验，但目前全球只有少数团队能做猴子实验，能做临床试验的机构更是屈指可数。

除了这些挑战，脑机接口技术的安全风险也不容忽视。比如，电极植入、信号输入或输出的过程，都有可能造成脑部伤害，而脑电波信息收集和使用，有可能涉及对个人隐私的侵犯等。

爱尔兰沃特福德理工学院通信软件和系统小组研究负责人萨西塔兰·巴拉苏布拉马尼亚姆对媒体说，脑机接口可能让我们更容易受到黑客的攻击，相关信息的泄露“将比我们见过的所有数据泄露都更为严重”。

“控脑”技术的伦理问题也需要规范化。有专家提出，使用脑机接口技术至少应该遵循知情同意、患者自主性和必要性原则，以及对人有利、不会对他人和社会造成伤害等原则。 新华社

焦点

何时可用于治疗脑部疾病？

马斯克称，脑机接口技术将能解决包括失眠、抑郁、健忘等在内的诸多脑部疾病问题。但专家认为，以目前的技术水平来看，这还是遥远的未来。

当前，国内外脑机接口研究领域均面临一些尚未突破的前沿问题，特别是脑科学和神经科学。此次马斯克演示猪的脑电信号和运动轨迹，在业内人士看来，这种信息“还比较宏观，功能单一”。“科学家对运动功能解码已经做了很多，但与大脑高级功能如情感、疼痛、记忆相关的解码更加复杂，人类还知之甚少。”复旦大学类脑智能科学与技术研究院副院长王守岩说。

电子科技大学四川省脑科学与类脑智能研究院院长尧德中表示，脑机接口用于脑部疾病治疗，前提是把脑部疾病的致病机制和机理搞清楚，这样才能破解大脑信号背后的意义并进行有效干预。“人类开展神经科学和脑科学研究已有上百年，但很多机制还远远没有搞清楚，这个过程不可能一下子发生天翻地覆的突破，肯定是循序渐进的。”

此外，“读”信号难，但“写”信号更难。脑机接口是一个交互过程，不仅要读懂脑信号，还要能进行干预和治疗。专家分析，“读”和“写”背后涉及的神经解码和编码机制仍然是一个“黑箱”，科学家对这个问题的了解还处在非常初级的阶段，积累很少。

诸多工程技术也需突破，比如植入材料的生物兼容性问题。在此之前，科学家也遇到过植入设备被人体或实验对象慢慢排斥，并导致采集的信号衰减等问题。此外脑机接口系统带宽不足，难以支撑未来脑机之间高速通信的需求，也是限制脑机接口可用性的重要瓶颈。

科研伦理也是一大挑战。尧德中分析，此前已经有一些动物保护组织抗议马斯克的脑机接口研究，而在这次发布会上没有选择智力水平更高的猴子甚至人来做展示，或许是跟猪的伦理争议更低有关。“猪的智力水平是比较低的。这次并没有去解读猪的高级功能，而且也没有对猪进行控制。”

目前，复合型人才严重缺失也是制约脑机接口发展的重要因素。脑机接口研究对学科交叉的要求非常高，只有在计算机、电子工程、机械控制和系统神经科学等方面都有扎实基础的复合型人才方能胜任该领域前沿研究，而国内外这方面人才储备相对不足。在发布会上，马斯克在介绍完最新成果后也发布了多个岗位的招聘需求。 新华社