脑机接口技术

导言：相信不少人都看过《刀剑神域》这部动漫。在这部动漫中主角们通过脑机接口技术与虚拟现实技术前往游戏世界中进行冒险。那我不禁想到：我们有没有可能将这种技术搬到现实，让自己也体验一下《刀剑 神域》？                            

脑机接口定义：“脑”意指有机生命形式的脑或神经系统，而并非仅仅是“mind”（抽象的心智）。“机”意指任何处理或计算的设备，其形式可以从简单电路到硅芯片到外部设备和轮椅。“接口” = “用于信息交换的中介物”。
“脑机接口”=“脑”+机“+”接口”。即，在人或动物脑（或者脑细胞的培养物）与外部设备间创建的用于信息交换的连接通路。一个典型的脑机接口系统主要包含4个组成部分：信号采集部分、信号处理部分、控制设备部分和反馈环节。

脑机接口技术的应用与市场前景：

1.娱乐。在娱乐方面，BCI技术的前景也是非常的广阔，比如可以与虚拟现实技术结合，无需额外的外设操控设备，可以直接通过思维来控制游戏中的角色，获得更加沉浸式的游戏体验。目前，在这块做得比较超前的公司是MindMaze，其融资总额已超2.35亿美元，估值超过15亿美元。

2.医疗健康。主要分为两个方向，分别是“强化”和“恢复”

“强化”方向主要是指将芯片植入大脑，以增强记忆、推动人脑和计算设备的直接连接。这就是所谓的“人类增强”（Human Intelligence，HI）。浅层次的研究是脑机单向，更深一层次的将是机脑双向。目前，在做“强化”方向的就包括马斯克创办的Neuralink以及获得1亿美元投资的Kernel。
“恢复”方向主要是指可以针对多动症、中风、癫痫等疾病以及残障人士做对应的恢复训练，采取的主要方式是神经反馈训练。这一方向在全球的一些医院、诊所、康复中心中已经得到广泛应用，也有不少创业公司在做这方面的可穿戴设备。

3.智能家居：智能家居是脑机接口与IoT（物联网）跨领域结合的一大想象空间。在这一领域，脑机接口扮演的角色类似于“遥控器”，帮助人们用意念控制开关灯、开关门、开关窗帘等，进一步可以控制家庭服务机器人。

4.军事:在军事方面，BCI技术可以帮助军人更好的操控无人机、无人车、机器人等设备，代替军人或者特殊职业的人士从事各种危险的任务，以及在不适宜人工操作的环境中工作。也可以帮助军人获得能力上的增强，比如通过BCI控制外骨骼机器人提升单兵作战能力。

脑机接口技术面临的挑战:脑机接口技术是一门新兴的研究领域，涉及计算机科学、神经科学、心理认知科学、生物医学工程、数学、信号处理、临床医学、自动控制等多个领域，仍有大量的问题尚待解决，目前主要存在以下 问题。

1.缺乏针对脑机接口的芯片开发。脑机接口的输入和输出都需要整合和解析大量的数据信息，因此需要针对性地开发脑机接口芯片，然而现在除了部分做底层技术的公司，鲜有对专用脑机接口芯片进行开发 。

2.设备对人体的损害。由于颅骨的阻碍，想要获取清晰稳定、准确率高的大脑信号，一般都需要开颅植入设备 .而一旦在脑内植入电极，有可能造成永久性的脑功能损伤以及相关后遗症，即使是像 EcoG 的贴在脑膜上，也不可避免会涉及到感染问题，以及与人体的生物组织兼容性. 因此植入设备需要有足够小的尺寸、生物兼容性和柔性预防二次伤害，以及无线性. 无线装置可以避免伤口暴露，预防感染，更加安全。

3.准确率无法保证。解读脑电极所收集的大量信息，一方面需要数量庞大的测试仪器同步运行解析，另一方面需要依靠大数据分析来解码收集到的脑电信息并将其转化为计算机语言进行输出，其准确率无法达到令人满意的程度. 若要应用于重要的任务中，信息解读错误可能带来灾难性的后果。

4.难以推广到普通家庭。基础研究可以动用庞大的仪器仪表，大量设备同时工作，在实验室能够实现，但应用到生活中的个体则非常不现实，不方便个人携带并且昂贵. 植入电极技术和输入型脑机接口技术的治疗效果和伦理性同样有待商榷，不管是经颅刺激技术还是深脑刺激技术，均已应用在临床治疗领域，但其安全性、有效性和伦理性却一直饱受质疑，因此较难找到受试者 。

5.个人隐私问题。另外需要注意的一个问题是，当人的大脑意识可以被准确的读取，那么则意味着大脑当中丰富的隐私数据将有可能会被泄露或窃取，随着脑机接口技术的发展，未来无疑将需要提供足够安全的措施来保障用户的隐私数据安全。
“对我而言，大脑是思想，幻想和异议自由的一个安全的地方，在没有任何保护的情况下，我们已经接近跨越最后的隐私边界。”美国杜克大学神经伦理学教授尼塔法拉哈尼在接受《MIT科技评论》采访时说。
另外正如电影《黑客帝国》当中所描绘的那样，未来侵入式的双向交互脑机接口，虽然能够为我们带来无限的可能，但如果没有强有力的保护措施，也存在着被黑客攻击的风险，而这种攻击可能将是致命的。

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