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腦機(jī)接口技術(shù)會(huì)在哪些領(lǐng)域率先得到應(yīng)用?將給這些行業(yè)帶來(lái)哪些改變?

2023/08/31 17:21      智成企業(yè)研究院


  什么是腦機(jī)接口技術(shù)?這一領(lǐng)域的研究進(jìn)展到什么程度?中國(guó)在這一技術(shù)的研究上處于什么地位?

  隨著“讀懂”大腦不再成為“難題”,腦機(jī)接口技術(shù)會(huì)在哪些領(lǐng)域率先得到應(yīng)用?將給這些行業(yè)帶來(lái)哪些改變?

  與此同時(shí),腦機(jī)接口的應(yīng)用將面臨哪些風(fēng)險(xiǎn)?圍繞腦機(jī)接口可能會(huì)誕生哪些新產(chǎn)業(yè)?

  關(guān)于什么是腦機(jī)接口技術(shù)?這一領(lǐng)域的研究進(jìn)展到什么程度?中國(guó)在這一技術(shù)的研究上處于什么地位。

  科技金融說(shuō)創(chuàng)始人邵萍表示,目前腦機(jī)接口主要有三種,包括侵入式腦機(jī)接口、非侵入式腦機(jī)接口和介入式腦機(jī)接口。其中介入式腦機(jī)接口是通過(guò)微創(chuàng)介入方式,將血管穿刺小口,通過(guò)類似心臟支架介入的微創(chuàng)手術(shù)實(shí)現(xiàn)腦機(jī)連接。這種方式的創(chuàng)傷較侵入式腦機(jī)接口更小,信號(hào)質(zhì)量較非侵入式腦機(jī)接口更高。中國(guó)此次試驗(yàn)就是采取介入式腦機(jī)接口的方式。

  腦機(jī)接口試驗(yàn)獲新突破,對(duì)于醫(yī)療健康領(lǐng)域顯然影響較大。醫(yī)療健康將是腦機(jī)的主要應(yīng)用場(chǎng)景,將在一定程度上推動(dòng)醫(yī)療企業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí),特別是在腦疾病醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域市場(chǎng)前景廣闊。

  此外,未來(lái)在掃清倫理和技術(shù)成熟度等障礙后,腦機(jī)接口或?qū)⒅鸩缴钊氲綂蕵?lè)、智能家居、軍事等領(lǐng)域。

  但是,腦機(jī)接口應(yīng)用過(guò)程中隨之而來(lái)的還有諸多問(wèn)題,這或許遠(yuǎn)比技術(shù)障礙嚴(yán)重得多。所以在人類還無(wú)法攻克這些技術(shù)背后的問(wèn)題與挑戰(zhàn)時(shí),但仍需嚴(yán)肅對(duì)待這項(xiàng)突破。

  比特財(cái)經(jīng)主編鄒震表示,通過(guò)在腦后插入一根線纜,就能夠暢游計(jì)算機(jī)世界;只需一個(gè)意念就能改變“現(xiàn)實(shí)”;學(xué)習(xí)知識(shí)不再需要通過(guò)書本、視頻等媒介,也不需要再花費(fèi)大量的時(shí)間,只需直接將知識(shí)傳輸?shù)酱竽X當(dāng)中即可。從首例介入式腦機(jī)接口試驗(yàn)成功的結(jié)果來(lái)看,這種設(shè)想并非是天馬行空的幻想,而是基于早已有之的“腦機(jī)接口”技術(shù)的的合理設(shè)想。這種“侵入式”腦機(jī)接口技術(shù),將從根本上顛覆教育科學(xué),以及解開未來(lái)的養(yǎng)老難題。

  值得關(guān)注的還有“非侵入式”腦機(jī)接口技術(shù),此前就已經(jīng)取得了突破。大腦活動(dòng)中可以借此提取出人類說(shuō)出某個(gè)詞匯的深層含義,并將提取內(nèi)容迅速轉(zhuǎn)換成文本。這項(xiàng)技術(shù)在加強(qiáng)機(jī)器學(xué)習(xí)的能力方面,極有應(yīng)用前景。機(jī)器與人類相比,不知疲憊,思考能力因而更強(qiáng),如果機(jī)器能因此像人類一樣主動(dòng)思考,人工智能將會(huì)提前顛覆管理、咨詢等大量崗位。

  薛定諤財(cái)經(jīng)主理人龐學(xué)文表示,北京這次腦機(jī)接口實(shí)驗(yàn),相對(duì)于馬斯克的需要開顱的侵入式腦機(jī)接口,找到了一條性價(jià)比更高的道路,通過(guò)微創(chuàng)介入獲得相對(duì)準(zhǔn)確的腦電信號(hào),對(duì)動(dòng)物的傷害又沒有侵入式那么高,更具有實(shí)際的臨床應(yīng)用價(jià)值,而戴個(gè)頭套的非侵入式的腦機(jī)接口由于獲取腦電信號(hào)準(zhǔn)確度低,目前在腦機(jī)接口領(lǐng)域,還沒有大的突破,這么一對(duì)比,北京這次猴腦的介入式微創(chuàng)腦機(jī)接口實(shí)驗(yàn)成功,以最低傷害獲得最優(yōu)腦電信號(hào),在人道主義及未來(lái)的臨床應(yīng)用上,無(wú)疑是取得了巨大的突破。

  行業(yè)觀察者文子提出,2017年,腦機(jī)接口的研究已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了1分鐘平均39個(gè)字母的意識(shí)打字,對(duì)小鼠的復(fù)雜任務(wù)心靈控制以及一部分的意識(shí)上傳。是一門多學(xué)科交叉的領(lǐng)域,核心的學(xué)科涉及認(rèn)知科學(xué)、神經(jīng)工程、神經(jīng)科學(xué)等。

  腦機(jī)接口的四個(gè)基本步驟為:采集信號(hào)➡信息解碼處理➡再編碼➡反饋。“腦機(jī)接口”的定義=“腦”/神經(jīng)系統(tǒng)+“處理/計(jì)算設(shè)備“+”信息交換中介物”。這個(gè)方面的工作對(duì)于從腦神經(jīng)信號(hào)跳過(guò)或混合自然語(yǔ)言,直接對(duì)接到IOT再到大數(shù)據(jù)處理的信息閉環(huán)很有幫助。但是如何在安全,符合倫理,保護(hù)隱私的情況下進(jìn)行運(yùn)用,還有很長(zhǎng)的路要走。

  另外,如何解決帶寬問(wèn)題,獲取正確的信息,將正確的信息發(fā)送到大腦也是很多研究者努力的領(lǐng)域。同時(shí)降低成本實(shí)現(xiàn)商業(yè)化也是一個(gè)挑戰(zhàn)。這個(gè)技術(shù)在醫(yī)療,科教和游戲方面也都很有前景。

  《鯨平臺(tái)》智庫(kù)專家郭施亮表示,如果技術(shù)創(chuàng)新可以造福人類,或者為人類解決實(shí)際問(wèn)題,那么這種技術(shù)創(chuàng)新是有利于人類的發(fā)展。腦機(jī)接口試驗(yàn)獲得新突破,也是一種全新的探索,未來(lái)的應(yīng)用也會(huì)比較廣闊,如果有效推動(dòng)醫(yī)療行業(yè)發(fā)展,并為部分患者提供實(shí)質(zhì)性的幫助,那將會(huì)是對(duì)人類的一種有益的技術(shù)突破。當(dāng)然,未來(lái)還會(huì)牽涉到道德風(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)問(wèn)題、政策法律等因素,人類在這方面的探索與研究仍然處于初級(jí)階段。

  關(guān)于腦機(jī)接口技術(shù)會(huì)在哪些領(lǐng)域率先得到應(yīng)用,以及將給這些行業(yè)帶來(lái)哪些改變。

  盤古智庫(kù)高級(jí)研究員江瀚表示,腦機(jī)接口可以在以下幾個(gè)行業(yè)有比較好的應(yīng)用,一是醫(yī)療行業(yè),腦機(jī)接口技術(shù)的應(yīng)用前景非常廣闊。通過(guò)腦機(jī)接口技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種腦部疾病的診斷和治療,例如神經(jīng)系統(tǒng)疾病、截癱、運(yùn)動(dòng)障礙等病癥。這種技術(shù)可以幫助醫(yī)生更準(zhǔn)確地了解患者的病情,提高治療的精確性和效果。此外,腦機(jī)接口技術(shù)還可以用于幫助殘疾人士重新獲得運(yùn)動(dòng)能力,增強(qiáng)其生活自理能力。

  二是教育行業(yè),腦機(jī)接口技術(shù)通過(guò)深度學(xué)習(xí)和感知技術(shù),可以對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)整,同時(shí)根據(jù)學(xué)生的反饋來(lái)進(jìn)行課程內(nèi)容調(diào)整,幫助學(xué)生更好地掌握知識(shí)。同時(shí),腦機(jī)接口技術(shù)還可以用于開發(fā)更加智能化的教學(xué)工具,幫助學(xué)生更好地理解和掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容。

  三是娛樂(lè)行業(yè),例如,可以通過(guò)腦機(jī)接口技術(shù)開發(fā)更加沉浸式的虛擬現(xiàn)實(shí)游戲,帶給玩家更加真實(shí)的游戲體驗(yàn)。此外,還可以通過(guò)腦機(jī)接口技術(shù)開發(fā)更加智能的游戲,可以根據(jù)玩家的神經(jīng)反應(yīng)來(lái)進(jìn)行游戲調(diào)整,增加游戲的趣味性和收益性。

  從目前來(lái)說(shuō),腦機(jī)接口雖然應(yīng)用廣泛,但是也有很多技術(shù)難關(guān),目前需要解決的問(wèn)題還相當(dāng)多。

  權(quán)衡財(cái)經(jīng)運(yùn)營(yíng)朱俊狄表示,腦機(jī)結(jié)合最早的應(yīng)用場(chǎng)景是殘障人士的需求,初衷是為了解決人體機(jī)能神經(jīng)損傷的修復(fù)。人類一直羨慕自然界某些生物的肌體再生術(shù),困于DNA重組和生物細(xì)胞再生的復(fù)雜程度,這一愿景很難實(shí)現(xiàn),不得不退而求其次,通過(guò)腦神經(jīng)的控制,操作外在匹配的機(jī)械器件,從而達(dá)到部分再生或備份的目的。

  在電影《攻殼機(jī)動(dòng)隊(duì)》里,寡姐在大秀身材的同時(shí),觀影人對(duì)腦機(jī)控制的終極概念——整腦移植感覺很是能接受,這個(gè)多年科幻洗禮的結(jié)果。《阿凡達(dá)》則直接脫離有機(jī)的聯(lián)系,進(jìn)行腦神經(jīng)的遠(yuǎn)程植入與操控。

  科學(xué)的第一步是幻想,在仰望之余,做的一點(diǎn)點(diǎn)的進(jìn)步。腦機(jī)控制還在實(shí)驗(yàn)室里,相比Ai人工智能已經(jīng)在大場(chǎng)景交互應(yīng)用,前者顯得離大眾更遠(yuǎn)。兩者代表人腦和機(jī)械腦各自走得更遠(yuǎn)的方向,誰(shuí)能更快突破,還未為人知。

  在以光年為單位的星際發(fā)展中,人類現(xiàn)有的百年壽命顯得很是弱小,離開這兩者的發(fā)展,人類的足跡也就只能在太陽(yáng)系涉及。

  唐辰同學(xué)主理人唐辰表示,腦機(jī)接口研究的最初目的是用于醫(yī)療、康復(fù)、護(hù)理等領(lǐng)域,幫助因疾病或外傷造成運(yùn)動(dòng)機(jī)能和交流能力喪失的患者恢復(fù)。但人工智能技術(shù)的突飛猛進(jìn),特別是在馬斯克腦機(jī)接口公司Neuralink等明星公司和資本的推動(dòng)下,腦機(jī)接口技術(shù)的適用場(chǎng)景極大擴(kuò)展,以前只能在科幻小說(shuō)里出現(xiàn)的情景也將在不久的未來(lái)出現(xiàn)在現(xiàn)實(shí)生活中。比如人機(jī)連接,通過(guò)思想控制操縱機(jī)器,以及無(wú)需開口即可彼此交流,小說(shuō)里的意念操控飛刀或者腹語(yǔ)或?qū)⒊蔀楝F(xiàn)實(shí)。

  正在熱映的《銀河護(hù)衛(wèi)隊(duì)3》,新角色Cosmo,就是那只被稱為“bad dog”的戴著類似項(xiàng)圈裝置的太空狗。如果不追究其超級(jí)能力的來(lái)源,也可視作是腦機(jī)接口技術(shù)的應(yīng)用,它通過(guò)意念傳遞和人類交流,和星云配合飛船對(duì)接,救助被困的動(dòng)物和孩子。

  但腦機(jī)接口技術(shù)的進(jìn)化,也會(huì)像給人的思想開了一扇窗戶,在幫助人類康復(fù)的同時(shí),也有可能被人窺探甚至操控,這就存在倫理以及法理問(wèn)題,技術(shù)應(yīng)該被人類控制,不然就是一枚定時(shí)炸彈,隨時(shí)會(huì)毀了它的制造者。這個(gè)問(wèn)題在ChatGPT引爆的大模型浪潮中也大量存在,越來(lái)越多的法規(guī)開始推出,進(jìn)行相關(guān)規(guī)范。所以,對(duì)于未來(lái)的應(yīng)用場(chǎng)景,個(gè)人感覺應(yīng)用前景最大的還是會(huì)在娛樂(lè)休閑上,比如重新激活元宇宙、虛擬人,享受精神的刺激。其次才是腦機(jī)接口技術(shù)最初布局的醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域。

  星船知造創(chuàng)始人唐曉園表示,現(xiàn)階段腦機(jī)接口距離真正消費(fèi)級(jí)商業(yè)化還很難有明確的時(shí)間表,但在個(gè)別醫(yī)療化應(yīng)用上已經(jīng)初現(xiàn)曙光。比如米哈游和上海交大醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院合作,探索腦機(jī)接口。

  國(guó)內(nèi)也有不少做腦機(jī)接口的初創(chuàng)公司。其中大部分團(tuán)隊(duì)來(lái)自神經(jīng)介入領(lǐng)域或是高端醫(yī)械領(lǐng)域,從業(yè)者從傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型到創(chuàng)新科技產(chǎn)業(yè)。

  據(jù)了解,我國(guó)在腦機(jī)接口領(lǐng)域是具備國(guó)際領(lǐng)先水平的。最早錢學(xué)森先生就提出過(guò)“靈境”概念,在二十世紀(jì)九十年代提出擴(kuò)展人腦知覺的概念。目前正在發(fā)力的游戲引擎技術(shù)是一切虛擬場(chǎng)景的關(guān)鍵。未來(lái)VR只是眾多交互方式之一,腦機(jī)接口會(huì)成為備用替代方案。

  類腦計(jì)算芯片(Brain-Inspired Chip)也是人工智能AI的一個(gè)重要組成部分,類腦芯片可模擬人類大腦信息處理方式,能以極低的功耗對(duì)信息進(jìn)行并行和分布式處理,類腦計(jì)算芯片就是把微電子技術(shù)和新型神經(jīng)形態(tài)器件結(jié)合,突破傳統(tǒng)計(jì)算架構(gòu),實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)與計(jì)算的深度融合,大幅提升計(jì)算性能、提高集成度、降低能耗。

  IBM已經(jīng)開始進(jìn)行類腦智能算法與技術(shù)的探索,并已成功研制出TrueNorth芯片。

  中國(guó)目前有清華大學(xué)的天機(jī)芯,浙江大學(xué)的Darwin2 (55nm)等一批研制類腦計(jì)算芯片機(jī)構(gòu)和企業(yè)。

  竹閱文化CEO陳偉明表示,較于傳統(tǒng)侵入式及非侵入式腦機(jī)接口,這次介入式兼顧安全和穩(wěn)定性,將介入腦電傳感器貼附在猴腦血管壁上,無(wú)需開顱手術(shù)即可采集腦電信號(hào)波;但之所以稱全球首例,是占三先置條件上:非人、靈長(zhǎng)類(猴子)、介入式。

  現(xiàn)在腦機(jī)接口研究的場(chǎng)景主要有兩個(gè), 一個(gè)是研究神經(jīng)信號(hào)產(chǎn)生和處理,從而揭示底層的認(rèn)知過(guò)程和原理(第一性原理);另一個(gè)是幫助肢體失能患者部分恢復(fù)身體能力。

  它需突破的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景:改變既有的開環(huán)控制設(shè)計(jì),也就是大腦發(fā)出控制信號(hào),控制信號(hào)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理直接控制外部設(shè)備的模式,變?yōu)殚]環(huán)控制形態(tài),也就是控制的結(jié)果能反饋給大腦。

  目前為止,浙江醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院的張建民教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)首次通過(guò)對(duì)一位高位截癱志愿者腦內(nèi)植入電極,使其通過(guò)意念控制機(jī)械手臂的三維運(yùn)動(dòng),完成進(jìn)食、飲水和握手等一系列上肢重要功能運(yùn)動(dòng),這便是“人類攻克疾病”的先驅(qū)者。

  可未來(lái)醫(yī)療場(chǎng)景利用頗多,可以通過(guò)監(jiān)測(cè)腦電波等生物電信號(hào)進(jìn)行疾病診斷和治療,如帕金森病、癲癇、失眠等;也可以促進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)疾病的康復(fù),譬如在中風(fēng)、腦損傷等導(dǎo)致肢體功能障礙的病人中,通過(guò)意志去操縱機(jī)械臂、假肢等外部裝置,從而訓(xùn)練和改善肢體運(yùn)動(dòng)功能,幫助病人重獲自主生活能力。

  然而,美國(guó)更傾向于利用腦機(jī)接口技術(shù)造武器,比如給昆蟲,鳥類,貓狗等植入腦機(jī)芯片,同時(shí)讓它們的身上背負(fù)炸彈,用于穿越火線,躲避雷達(dá),遙控到達(dá)指定地點(diǎn),進(jìn)行爆炸任務(wù),

  也許,將ChatGPT植入人類大腦的腦機(jī)接口那天,人類命運(yùn)的時(shí)刻將到來(lái)。

  關(guān)于腦機(jī)接口的應(yīng)用將面臨哪些風(fēng)險(xiǎn)?圍繞腦機(jī)接口可能會(huì)誕生哪些新產(chǎn)業(yè)。

  智成企業(yè)研究院研究員王嫄表示,BCI是目前人工智能和人機(jī)交互領(lǐng)域的前沿研究方向之一;是一種將人類大腦電信號(hào)轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)或其他外部設(shè)備能夠讀取和處理的信號(hào)的技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)的研究之路可回溯到始于上世紀(jì)70年代末,當(dāng)時(shí)主要旨在探索殘疾群體使用計(jì)算機(jī)的可能性�,F(xiàn)如今,BCI的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大至:神經(jīng)科學(xué)、虛擬現(xiàn)實(shí)、醫(yī)療、以及人機(jī)交互等諸多領(lǐng)域。

  當(dāng)前,BCI仍直面諸多挑戰(zhàn),包括但不限于以下幾點(diǎn):(1)技術(shù)層面帶來(lái)的挑戰(zhàn),譬如精度問(wèn)題。受限于準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性,如大腦信號(hào)獲取、解析、抗干擾、優(yōu)化以及處理等維度的實(shí)時(shí)性困難。(2)隱私與安全挑戰(zhàn);因?yàn)樵摷夹g(shù)會(huì)涉及到敏感信息的采集與處理,因此合法的獲取途徑以及途徑的全程保護(hù)監(jiān)護(hù)尤為關(guān)鍵;(3)倫理與道德挑戰(zhàn);這一維度會(huì)涉及到技術(shù)進(jìn)步與人類文明之間恒古不變的“沖突”,技術(shù)替代人力所帶來(lái)的社會(huì)動(dòng)蕩,以及如何平衡商業(yè)利益與社會(huì)責(zé)任等維度的問(wèn)題;(4)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)問(wèn)題;(5)商業(yè)模式亟待完善的問(wèn)題。

  螺旋實(shí)驗(yàn)室螺旋君表示,目前來(lái)看,困擾腦機(jī)接口發(fā)展的,除了技術(shù)性難題之外,建立健全規(guī)范性、指導(dǎo)性的規(guī)章制度也同樣重要,尤其是在前沿創(chuàng)新和倫理風(fēng)險(xiǎn)的平衡上,可能是一個(gè)需要全球?qū)W術(shù)界共同討論和合作的龐大命題。

  去年曾有消息稱,馬斯克旗下的腦機(jī)公司,已經(jīng)能夠通過(guò)腦機(jī)設(shè)備讓猴子打字了,但遲遲沒有開展大規(guī)模人體實(shí)驗(yàn)的原因,也是因?yàn)槟X機(jī)接口技術(shù)沒有辦法完全規(guī)避潛在風(fēng)險(xiǎn)。

  雖然馬斯克宣稱腦機(jī)接口技術(shù)將能解決包括失眠、抑郁、健忘等在內(nèi)的諸多腦部疾病問(wèn)題。但就目前這個(gè)行業(yè)的技術(shù)水平現(xiàn)狀來(lái)看,想解決這些問(wèn)題依舊是一個(gè)遙遠(yuǎn)的牽引目標(biāo),但確實(shí)是各國(guó)科學(xué)家都在努力的方向。

  互聯(lián)網(wǎng)京日記創(chuàng)始人張京科表示,對(duì)于人類進(jìn)化的終極方向,除了腦機(jī)接口、硅基形態(tài)之外,還有另一種可能性。

  最新的消息顯示,英國(guó)首批三親嬰兒誕生:體內(nèi)有3人DNA。也就是未來(lái)的“人類”,可能屬于經(jīng)過(guò)優(yōu)選后的基因完全體,具有超強(qiáng)的體魄、高級(jí)智慧、甚至重生的能力。而普通人,則可能只是人類終極進(jìn)化進(jìn)程中的試驗(yàn)品,和小白鼠或者猴子一樣。

  這也是大眾在為科技進(jìn)步歡呼、享受科技帶來(lái)便利的同時(shí),應(yīng)該警惕有哪些科技屬于不應(yīng)該被發(fā)明出來(lái)的科技,也要思考自己是否愿意成為人類進(jìn)化或者毀滅過(guò)程中的祭品。

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