日前 ,有报道称 ,马斯克脑机接口公司透露 ,其脑机接口首试者的植入式芯片出现问题 ,一些接线脱落 ,工作人员已进行了修复 。尽管目前这一问题并未直接威胁到受试者人身安全 ,但脑机接口的安全性问题再次引发关注 。
脑机接口 ,相信许多人对于它的了解 ,是从科幻电影开始的 :一根数据线 ,将欧亿体育的大脑和机器连接 ,凭借意念实现“随心而动” 。究竟什么是脑机接口 ,如何做到的 ?安全吗 ?它将给欧亿体育生活带来哪些改变 ?人机共生会是必然吗 ?
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什么是脑机接口
在了解脑机接口前 ,先来简单了解下欧亿体育大脑的工作流程 。
人类大脑中约有1000亿个神经元细胞 ,这些神经元细胞通过突触连接在一起 ,组成了复杂的神经网络 。你听到的 、看到的 、感受到的 ,你做什么 、说什么 ,都是通过神经元细胞“放电”来完成的 ,相邻的神经突触把这些加密的神经电信号传递给下一个神经元细胞 ,最终实现看 、说 、听 、思考等目的 。正是神经网络中有这种穿梭往复的电信号 ,欧亿体育才能进行复杂的思维活动 。
而脑机接口,就是让大脑神经信号和外部设备之间 ,直接进行信息交互的一种技术 ,省略了无数的神经元传导 。可以简单理解为 :这是一种让大脑与外部设备直接“对话”的一种技术 。一名脑机接口领域研究人员解释称 ,脑机接口一方面是读 ,一方面是写 ,“写相对于读还难一些 。”
“读”的目的是完成解码和控制 。
“通过特制的电极 ,脑机接口可以读到大脑中的神经信号 ,如果用图呈现 ,就是许多不停震荡的线 ,就是欧亿体育日常看到的脑电图 。”该研究人员介绍道 ,接下来就需要研究大脑究竟想让你干什么 。在正常的人脑中,欧亿体育的脸 、手 、腿等身体各处的肌肉和骨骼等能认识这种信号 ,作出相应反应 ,而脑机接口 ,捕捉到这种信号后会进行分析处理 ,翻译成机器能明白的指令 ,从而实现脑-机连接 ,这就是解码 。
接下来就是机器帮助实现控制 。翻译好的信号被送到各种设备 ,比如机械手臂 、轮椅等 ,这些设备会随人的心意而动 。
而所谓“写” ,就是把外部信息“写”入大脑 ,对其进行刺激 。“像对中风 、癫痫 、帕金森等神经性疾病的治疗,都是通过写入来完成的 。”
“读和写很好地体现了脑机接口的交互性。”该研究人员如是说 。
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脑-机如何连接 ?
脑机接口 ,大脑和机器连接方式是关键。
“目前 ,脑机接口主要有三大技术路径 :非侵入式 、侵入式和半侵入式 。”这名脑机接口领域研究人员表示 ,三大路径 ,各有利弊 ,最大区别在于信噪比(接收到的有用信号的强度与接收到的干扰信号的强度的比值)和安全性之间的取舍 。
非侵入式 ,很好理解 ,就是无创的 ,在头皮上就可以做 ,优点很明显 :无感染,几乎没风险 。“但它只能监测到神经信号的整体活动 ,信号差 、不精准 。”该研究人员解释说 ,非侵入式隔着头皮 、头发 、角质层等 ,都会对信号有很大干扰 。“另外 ,隔着头发采集脑电一般情况下还要涂导电膏 ,来增强信号 ,但导电膏几小时就干了 ,信号又会变差 。”
“侵入式需将电极植入大脑皮层 ,直达神经元细胞群体之中 ,数据量巨大 ,读取的脑电波精准 ,信号好 。”这名研究人员表示 ,由于传递出来的信号量巨大 ,在马斯克公司这次试验之前 ,只能靠有线完成 ,这根线从颅内一直迁到外面 ,长期在非无菌环境下 ,就很容易发生感染 。“马斯克公司这次的植入式脑机接口人体试验 ,已用到了无线 ,无疑是很大的技术进步 。”
“长期来看 ,电极还会因排异反应而慢慢失效——人体的自我保护机制会想办法 ,把这个外来物给挤出去 ,渐渐地 ,类似疤痕组织的东西会把电极包裹起来 ,信号会越来越差直至失效 ,而且无法取出。”
被“失效”电极覆盖的神经元对应的功能 ,还能用脑机接口实现吗 ?
“对于此问题 ,马斯克公布的处理方案是针对剩下的信号优化了算法 ,这种处理方法重新实现了预定功能 ,但这不一定是长久之计 。”
既安全信号又好的方法存在吗 ?
“这就是半侵入式要解决的痛点 。”为了方便理解 ,这名脑机接口领域研究人员把大脑结构和鸡蛋结构做了类比 :头骨就是鸡蛋壳 ,鸡蛋壳和鸡蛋清之间的那层薄膜就是脑硬膜 ,而大脑在脑硬膜下面 ,“半侵入式 ,就是把电极放在了脑硬膜外 ,不会引起排异反应 ,可以避开头骨的屏蔽 ,直接获取到比非侵入式更清晰的神经信号 。”
另一方面 ,相较于侵入式 ,由于技术原因 ,半侵入式所需信号量少 ,因此可以通过无线将信号传递出来,大大降低了感染风险 。据悉 ,清华大学团队自主研发的设备选择的就是这条技术路径 。
三种技术路线 ,各有利弊 ,互为补充 。目前 ,欧亿体育国家三种发展路径都在积极推进 。“之前 ,欧亿体育脑机接口领域在国际上处于追赶阶段 ,但经过二十多年发展 ,近些年在某些领域欧亿体育已经追上,甚至赶超了 。”该研究人员如是说 。
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