娛樂、治病還是讓人變成機器？腦機介面的應用方向都有哪些

雷鋒網「新智造」按：本文為雷鋒網「新智造」欄目關於腦機介面創業市場的專題報道第二篇，在上一篇中我們報道了在腦機介面這個領域有過哪些比較出名的玩家（創業者、研究者），在本文中從現階段的技術實現和應用分析未來腦機介面的發展方向。新智造作為雷鋒網旗下欄目，關注智能時代的創新與創造，目標是找到這個行業還存在哪些機會。

在科幻的世界裡，我們總有一個設想：

在未來，人類會慢慢地進化成「半機器人」。屆時，人類會擁有機器的超高運算能力，機器大腦讓我們越來越聰明；有超強的運動能力，高性能的機械四肢讓人能夠飛檐走壁；有超強的感知能力，人們能夠接收到之前肉身難以感知的超聲波等高頻波段；人類的一切病痛也都能夠通過更換機器器官來治癒，盲人能夠通過機器視覺重見光明，癱瘓患者能夠重新站起來……

這些設想雖看似科幻，但的的確確是我們目前科技發展的一個趨勢，甚至可以說是對未來的一個憧憬。以上種種場景都離不開一種研究——腦機介面。

在上周，新智造為大家報道了在腦機介面這個領域有過哪些比較出名的玩家，詳情請看 [這些公司和馬斯克一樣，想把大腦和機器連接起來 | 雷鋒網]，接下來新智造就給大家簡單介紹一下，這個領域一些現階段和未來的發展方向。

腦機的研究

要想了解腦機介面技術的用途，還得先了解一下目前該領域的研究狀況。

在之前的文章中，新智造曾簡單地提到了腦機介面的研究分類：侵入式和腦外式。其實在研究領域，更細分的來講，可以分為三種，除了前兩種之外，還有中間者——半侵入式。

那麼這三種到底有什麼不同呢？

首先，簡單說一下大腦中的一個重要組成部分——灰質。灰質是大腦中的一種神經組織，是中樞神經系統的重要組成部分，由大量的神經元胞體及其樹突聚集在一起形成。通常來說，把腦機介面植入到灰質上，獲得的神經信號會很強，質量也非常高。

目前的腦機介面研究中所說的侵入式，就是直接把介面直接接入到這個位置。雖然這是最理想的腦機介面獲取信號的方式，但是以目前的研究現狀來說，有一個繞不過去的坎兒——移植後的異常反應。別說機器，就是其他人或生物的器官移植到人身上，都會被人體的免疫系統識別為異體而做出防禦反應。把腦機介面直接植入到腦中極易引發這種免疫反應。另外，體內的愈傷組織會把植入時受破壞的組織重新癒合，長成類似疤痕的組織結構，時間長了會對介面接收信號的質量造成影響。

而之前提到的腦外式，通常都是把設備做成頭盔或眼睛等穿戴設備，直接戴在腦袋上，靠設備上的信號設備來採集大腦發出的信號波。不過這種方式所採集到的信號非常不穩定，其主要原因一方面在於人腦中的顱骨對信號的傳輸有衰減作用，另一方面，神經元發出的信號傳到腦外再被手機本身就會有擴散效應，讓信號很難被精確檢測到。

由於這兩者都比較極端，所以我們今天提到的第三種半侵入式也慢慢地成為了腦機介面主要的研究對象之一。半侵入式也會將介面植入腦內，但一般都只是放到顱骨內、灰質外的地方，這樣既能夠減少顱骨對信號的衰減作用，又能盡量減少之前所說那種侵入式的不良反應，只是這種方式仍然沒有侵入式所得到的信號優質，但已經強於腦外式很多了。

說了這三種研究，接下來就要說說腦機介面技術的應用方向。

目前來說，在腦機介面技術領域，主要的研究主力還在各大科研院所或高校，因為該領域會涉及多個學科，並且在應用層面還沒有十分成熟，還處於一個萌芽階段。現階段涉及最多的領域大概分成三塊：娛樂、恢復和增強。

在高校和科研院所方面，新智造詢問了幾個相關領域的研究生，經了解，一般導師們都會建議學生在前兩項多做功夫，因為恢復和娛樂是離實現最近的一種，而增強還帶著很濃重的科幻色彩。

娛樂機中VR

業界人士告訴新智造，目前在娛樂方向做的最多的是腦外機，之前新智造也相應提到過幾家公司，他們分別利用腦機控制一些外部的機械裝置（比如讓兔耳朵立起或趴下）或用其玩一些移動設備上的軟體遊戲。

「不過這些東西都有點low，並沒有什麼實際功效，頂多就是嘗嘗鮮，要說真正的娛樂向的東西，還得在虛擬現實設備上」。

新智造在之前的報道中，並沒有對虛擬現實應用的腦機介面進行說明，但是業界人士均向新智造表示，這是一個重要方向。

經了解，腦機介面的原理其實是一個閉環，即從腦到機再到腦的信號互相反饋，比如腦神經發出信號，機器捕捉信號，然後進行編碼，用機器解析，然後機器再向腦部進行反饋。當然，這個閉環也可以做成單向的，比如「腦到機」或「機到腦」。

從現在的虛擬現實設備的研發來看，雖然從設備中人們看到的是一個類似真實的環境，但是這僅僅局限於視覺感官的虛擬現實體驗，而人類對設備中的環境並沒有感知，這就造成了虛擬大於現實的體驗。

舉個例子，假如你在虛擬世界中與人接觸，握手的時候就很難得到真實的觸感。

而這個問題就能夠通過腦機介面來解決。機器通過編碼給大腦以反饋，讓人類直接在腦中形成觸覺認知即可。

雖然說起來非常簡單，但是實現起來難於登天，主要在於反向編碼極其困難，目前的研究也沒有什麼好的解決方法，加上人類的觸覺感知難以量化，所以，想要達到這方面的目標還需要很長很長的路要走。

另外，想達到上述的感知效果，腦外介面的方式是肯定行不通的，但是，設想一下，為了打遊戲在腦上打個洞，以目前人們對該技術的認知和理解來看，是行不通的，這方面只能等到技術完全成熟，侵入式腦機介面的實現跟打耳洞一樣保險才行。

醫療中的恢復用途

有從業者向新智造表示，雙向的腦機介面才是最理想的形態，但是目前由於技術有限，單向的研究者居多一些。在單向之中，從腦到機佔一大部分，然而現實情況是，從機到腦的需求要遠大於腦到機。

簡單來講，從機到腦如果用於醫療，可以解決非常非常多的問題。

比如，讓盲人看見東西、讓聽障人士聽見聲音、甚至是讓截肢人士重新擁有一雙有觸覺的手，這都是從機到腦的腦機介面技術能夠解決的問題。

但是問題還有許多，主要核心還是剛才說過的，反向編碼極其困難，無法實現種種方式。另外，就算反向編碼成熟，也只能讓有過體驗的人恢復感知，如何讓先天就有感知缺陷的人獲得跟正常人一樣的感知能力，那就是另一個議題了。

目前在醫療恢復方向，更多的是做從腦到機的腦機介面研究。目前已經有很多研究團隊在這方面進行了研究，並有了一些成果。比如讓癱瘓人士用腦機設備控制機械臂，來做一些抓取的動作。不過，這些技術還遠未成熟，更多的是在工程上有些新的辦法和突破，而在如何利用神經信號精確的操作物體，還尚在研究之中。

半機器人的增強

腦機介面技術的終極形態，一定是在增強人類能力方面做文章。

比如去年DARPA啟動的一項顱內晶元研究項目Targeted Neuroplasticity Training（ 以下簡稱TNT），該項目的論文中提到，DARPA將利用「顱內晶元」來幫助人提升學習能力、邏輯運算和記憶力。

其實增強遠不及此，腦機介面讓人類能夠在身上安裝各種延伸的機械裝置，讓人成為運動能力超強的生物，通過增強感知能力（比如增加接收超聲波等超頻段的信息），人類不再是夜盲的生物，甚至讓人通過不斷地更換身體機械零件從而得到永生……雖然這種預想還得N年之後才能實現，但是想想讓人既興奮又害怕。

先不說技術難題的解決，首先，在增強方向，倫理這一關就很難過去。以至於目前很多國家地區都出台規定，腦機介面研究禁止放到患者以外的健全人身上。

雖然腦機介面看起來會是未來醫學/其他科技的發展趨勢之一，但是資本市場對這塊並沒有太熱衷。其主要原因還是這個領域離落地還有段距離。腦外太弱，做成玩具不是剛需，腦內投入大、風險大。

正在做相關研究的學生向新智造透露，其實目前已經有一些研究能夠用於實際用途了，並且效果還不錯，但是都屬於實驗室產品，價格巨貴，不是一般人能夠承受得了的，所以，如何在不影響效果的情況下降低成本也成了該領域發展的一個阻礙。

近日特斯拉、SpaceX的創始人Elon Musk成立了一家醫療公司Neurallink，利用的正是腦機介面技術，從而讓腦機介面創業受到大量關注。那麼，Musk能否促進腦機介面的落地，投資人又將如何看待腦機介面的市場前景，新智造將持續報道。