當科幻走進現實，腦機介面會給人類怎樣的震撼？

科幻大片總是以黑色幽默的方式探討未來科技為人們帶去的各種改變。在最新的一季「黑鏡」中，還出現了著眼於新興的腦部神經技術和腦機介面技術。

事實上，這些技術絕對不是我們的憑空想像，它們已經被全球的先驅和研究者開發出來了。

傾全領域全學科力量的腦機介面技術，會給人類怎樣的震撼？在今天的文章中，真格基金副總裁王思培（Olivia）將向你細細道來「腦科技」領域的解讀和設想。

王思培 Olivia

真格基金投資副總裁 & 矽谷負責人

腦機介面快速發展

去年夏天，我受邀去參加朋友舉辦的一次會議，在那裡 DARPA （美國國防高級研究計劃局）的前任主席 Arati Prabhakar 向大家介紹了 DARPA 在腦機介面（BMI，Brain-Machine Interface）領域的研究，並提到DARPA的研究初衷是幫助受傷的士兵重返職場。DARPA 希望幫助這些士兵重新獲得對於四肢的控制，並恢復腦創傷。

DARPA 對腦機介面相關研究的資助可以追溯到 20 世紀 70 年代，並已通過 NESD , RE-NET , SUBNETS 等項目進行了人腦增強（augmentation of the human brain）的探索。

2013 年，白宮在多家聯邦機構、學術組織和科技公司的支持下發起了大腦計劃（Brain Initiative）。這是我第一次接觸到腦機介面領域，很快我發現整個領域都在飛速發展。

去年開始，一些新的玩家帶著各自的願景和計划進入了這個領域，並推動了整個領域繼續向前邁進。雖然目前腦機介面領域的發展仍處在比較初期的階段，但基於不斷湧入的資本和快速發展的技術可以讓我們預見非常光明的未來。

頂尖人才不斷湧入

一兩個月前，我有幸被選入了福布斯美國評選的「三十位三十歲以下傑出青年」（30 under 30）。我驚喜地發現，入選榜單的30位科學家中，從事神經科學和腦機介面領域研究的就有5位：

來自紐約大學的 Conor Russamanno 是 Open BCI 的聯合創始人，該項目旨在以低成本、開源的方式建立一個進行腦電活動探測的 BMI 平台；

Open BCI開源系統

本科畢業於北京大學，並於哈佛大學取得博士後學位的 You Zhou，研發出一種在硬體級別模仿動物神經突觸，從而用電腦模擬人腦結構的工具；

麻省理工大學的博士後 Ritchie Chen，發現通過磁場驅動的金屬納米粒子可以刺激功能失調的大腦區域，從而避免了在大腦中植入電線的創傷性手術；

Eirk Hoel，哥倫比亞大學博士後，開發出了一套基於腦科學數據、可醫用的意識檢測方法；

CTRL Labs 的聯合創始人 Patrick Kaifosh，研究如何通過意識直接控制電腦和智能手機，比如意念打字。

如你所見，越來越多的最頂尖人才不斷湧入腦機介面領域。在這篇文章里，我會著重介紹正在進入這個領域的新玩家，驅動他們的動機以及一些基本概念的闡述。

今年 3 月 27 日，華爾街日報泄漏了埃隆馬斯克（Elon Musk）的新公司 Neuralink。Neuralink 官網稱，該公司正在研究擁有超高帶寬的腦機介面以連接人類和電腦。促使馬斯克進入該領域的一個主要催化劑是他長久以來對人工智慧挑戰人類的憂慮。

他認為，人工智慧會不斷進化，日益複雜，增強人類（augmenting the human race）或將成為確保人類存活的唯一機會。

早在 2014 年，馬斯克就提出他對人工智慧將與人類競爭的擔憂，並不斷提醒人們飛速發展的人工智慧帶來的潛在威脅。基於此，馬斯克成立並贊助了 OpenAI，一家旨在探索「安全」通用人工智慧的非營利性研究機構。

相較於 DARPA 研究腦機介面技術以幫助受傷士兵的願景，Neuralink 的成立則是源於對人工智慧有可能取代人類的警惕。

我認為 Neuralink 成立背後的故事非常有趣，於是我開始嘗試理解其他腦機介面項目初始的投資動機。

玩家入局的動機和訴求

DARPA 是第一個真正在腦機介面領域投資的機構，曾資助很多頂尖大學的科研項目。而當很多傳統的科技公司也宣布進入這個領域時，整件事情就變得非常有趣了。Facebook 這個曾經押注諸如 VR 設備等新平台的社交媒體巨頭，也開始關注能夠讓用戶實現「通過意念打字」的腦機介面領域。

去年 4 月 17 日，DARPA 的另一個前負責人 Regina Dugan 和時任 Facebook 8 號樓實驗室的領頭人宣布，要研發出能夠讓用戶平均每分鐘在手機上打 100 個字的技術，這一速度將是現有技術的 5 倍。

Olivia主持矽谷創業者聚會

Facebook 儘管一開始在移動互聯網時代有所落後，但不斷增加籌碼，逐漸迎頭趕上。憑藉收購及研發 Instagram、Messenger、Whatsapp 等產品，以及成功複製 Snapchats 的特性，不斷地鞏固其在社交媒體領域的領頭地位。

同時，Facebook 也不斷投資新的平台，比如收購 Oculus，及投入大量資源探索新興平台，如消費級腦機介面應用。

雖然進入腦機介面領域的玩家們有各自的出發點和基於自己利益訴求的不同議程，但他們幾乎都旨在解決人類傷殘問題和追求長遠的人類增強。

在 Neuralink 的《等等但是為什麼》（《 Wait But Why 》）一文中，Tim Urban 透露稱埃隆馬斯克的短期目標是生產可以治療嚴重腦部疾病的儀器，而最終目標正是人類增強。

而曾以 8 億美金出售 PayPal 的 Bryan Johnson，也創立了一家名為 Kernel 的公司，以治療人類腦部疾病諸如阿茲海默症作為短期任務，以提升人類生存狀況作為長期願景。

機器——人腦的延伸

目前，人類對大腦知之甚少，因此在幫助解決人類殘疾方面取得的進展也會幫助我們理解如何實現人類增強。無論是解決殘疾問題還是實現人類增強，從根本上都是在探索人腦連接身體及外部世界的能力。

正如另一個斯坦福初創團隊 Paradromics 所說，失明、失聰、癱瘓、漸凍症和截癱等情況，都與人腦及外部世界的聯繫受阻有關。正如同相機、鎖和其他許多設備可以通過更新升級而優化其功能一樣，通過與電腦結合提升大腦鏈接人體其他部位及外部世界的能力，或許能夠治癒疾病和傷痛。

在人類增強方面，一個非常基本的概念是人類的輸出效率比電腦要低很多。「人們的輸出水平太低，尤其是在使用手機的時候，想想我們基本都是用兩個手指在操作，這實在太慢了。」馬斯克表示。科學界普遍認為人們通過眼睛接受信息的能力非常強，但學習和消化信息的能力卻仍有提升空間。

無獨有偶，Bryan Johnson 也曾用文字表達過創立 Kernel 背後的動機：「我們在享受人類智慧所帶來的成果時，完全被屏幕、鍵盤、手勢和聲音指令等交互方式所限制，這些連接方式大大地限制了輸入／輸出的效率。」因此從概念上講，在我們的大腦和外界之間打造一個更好的介面，不僅會實現一個更強大的社交網路，也可以治癒疾病。

腦機介面面臨的主要挑戰

多數評論認為腦機介面的硬體產品在使用時是具有創傷性的，即患者會接受一個將晶元植入腦中的小手術。然而，Facebook 卻在討論銷售一種無需植入手術的可量產設備，這種無需植入的設備似乎聽上去更易被人接受，但很多科學家和教授聲稱要做到無創傷地實現腦機介面是非常困難的。

21 世紀初就有一些早期公司開始嘗試腦機介面的研究。曾隸屬於 Cyberkinetics 的 Brain gate 項目就曾在 2009 年對患有脊髓損傷和漸凍症的患者進行過臨床實驗；2014 年 Brain gate 2 再次啟動。

但事實上，這些實驗僅僅記錄了 50-100 個神經元的活動，距離真正實現腦機介面的要求還差得太遠。

大企業的加入讓越來越多的人關注腦機介面領域，而腦機介面領域的公司對於自己研究的進程和細節都十分保密。整個領域其實還處在非常早期的階段，所有的公司都在面臨非常嚴峻的挑戰: 為了更深入的理解大腦，必須設法檢測更多神經元活動。

神經元是大腦迴路的基礎組成部分，它們依靠電信號處理信息並進行交流。因此想要記錄神經元的活動可以通過電極陣列（Electrode Array）或硅探針（Silicon Probes）等胞外方法（Extracellular Methods）。

胞外記錄法是目前速度最快、效果最好的手段，但當前的技術只能記錄幾百個神經元的活動。為了實現腦機介面在在信號輸入和輸出方面的應用，我們必須要同時記錄大量的神經元活動，只有這樣我們才能更深入的理解人腦。

事實上人腦約有 1000 億個神經元，而當前技術只能讓我們連接 100 個左右。

腦神經元的下一代記錄工具

顯然，我們需要更好的工具來實現對人腦數據的獲取和記錄。正因為我們對人腦知之甚少，捕獲更多的數據將讓腦機介面產品更快地升級。一位麻省理工學院的教授 Ed Boyden 稱現在我們對腦機介面的研究處在非常早期的階段，就連獲取腦部信息的工具都需要更新換代。

目前記錄神經元活動的工具包括 Neuralynx 和 Blackrock Microsystems 等。一家剛剛在斯坦福大學成立的公司 Paradromics 稱他們在計劃研發「下一代的神經元活動記錄系統」。

除了公司和政府的介入外，一些科研團體也加入進來貢獻著他們的力量。例如由學術屆研發的 Neuropixels，就是可以記錄上百個腦神經元的下一代記錄工具。還有一些開源社區比如 OpenEphys 和 UCLA Miniscope，也都研發出了新的工具並分享給更多的研究人員使用。

這些開源社區的成果獲得了大量關注，他們的想法被很多商業腦機介面系統採用。斯坦福、伯克利、布朗大學、加州大學舊金山分校、麻省理工學院、哈佛、杜克等越來越多的高校都在該領域進行著授權或獨立的研究。

在矽谷和美國VC圓桌討論

展望未來

值得注意的是，在今年以前，很多其他組織都曾試圖進入這個領域。然而研究真正可行的腦機介面需要神經科學家、工程師、化學家、生物學家、遺傳學家等多領域尖端人才的通力合作。而對這方面的研究將影響到進化醫學、生物學乃至整個社會。

腦機介面技術在其他領域的應用也會帶來新的突破，比如在虛擬現實（VR）領域的應用，再如通過對動物大腦計算模式的學習打造一個新的人工智慧系統，從而構建更有像的導航演算法等等。

DARPA 是這個領域最早的投資者，在美國高校資助過許多科研項目，而現在腦機介面領域隨著商業巨頭的進入日新月異。

無論是像 Neuralink 那樣因擔憂人工智慧的威脅而致力於實現人類增強，還是像 Facebook 那樣為了打造下一代社交平台，腦機介面技術已然被商業巨頭所重視，成為他們進一步擴展商業版圖的重要籌碼。

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