脑机接口：未来人工智能新方向

　　人工智能越来越强大，如果能将它与人的大脑相连接，利用它来增强人的知识与技能，不仅可以创造出一个“超人”，还可以实现人类与人工智能的共生。如今，借助“脑机接口”，这个愿望有可能在不远的将来成为现实。

　　一、给大脑装上“接口”

　　从很久很久以前，人们就有一个愿望：直接把知识输入人的大脑，这样我们不用学习就能掌握足够的知识。早在1900年，法国画家就在漫画中描绘过100年后的世界。在画家的想象中，到2000年的时候，学生们在学校里已经不再需要看书学习，老师通过电线就能直接把书里的知识输入到他们的大脑中。

　　1993年，科幻作家王晋康在自己的处女作《亚当回归》中，描绘了一个与这张漫画颇为相似的未来世界：200年后，“新智人”成为人类的主体，他们不需要学习，只要向大脑中植入电脑芯片，就能获得人类所积累的全部知识。

　　在2018年上映的科幻电影《升级》中，主人公因为在车祸中受伤而全身瘫痪，当他在体内植入智能芯片后，不仅恢复了行动能力，而且还变成了格斗高手。

　　在人的大脑上安装芯片这件事，并不只出现在科幻小说或科幻电影中，实际上，科学家一直在为实现这个目标而努力，这就是“脑机接口”技术。脑机接口是在人脑与计算机或其它电子设备之间建立直接的交流和控制通道。有了这种通道，人可以直接通过“意念”来表达想法或操纵设备，而不需要语言或动作。

　　脑机接口技术是一种涉及神经科学 、信号检测、信号处理、模式识别等多学科的交叉技术。那些身体严重残疾的患者，可以通过这种技术与外界交流，或增强控制外部环境的能力，以提高自己的生活质量。

　　二、发布会上的小猪

　　2020年8月29日，美国太空探索技术公司的创始人埃隆·马斯克，为自己旗下的脑机接口公司举行发布会，向全世界展示了可实际运作的脑机接口芯片和自动植入手术设备。

　　发布会现场展示的3只小猪，一只没有植入脑机接口，一只植入脑机接口后又拆除了，还有一只在两个月前被植入脑机接口。马斯克希望通过三只小猪的表现，来说明植入脑机接口对它们没有造成任何不良影响。很显然，第三只小猪才是发布会的重点，研究人员可以通过芯片传导出来的信息看到它的脑电图。研究人员介绍，新型的脑机接口设备只有硬币大小，通过手术置于头骨下方，只在头皮上留下很小的创口。它的1024个电极直接插入到大脑皮层，可以接收并解码大脑皮层发出的电信号，同时也能向大脑皮层发送电信号刺激。

　　研究人员希望通过给病人的大脑植入芯片，来解决如瘫痪、抑郁、毒瘾等脑部或脊椎损伤问题。这项最新技术成果的公布，再次引发外界对于脑机接口技术的关注。

　　三、漫长的发展之路

　　1924年，德国精神科医生汉斯·贝格尔发现了脑电波。至此，人们发现意识是可以转化成电子信号被读取的。在此之后，针对脑机接口技术的研究开始出现。不过，直到20世纪70年代，脑机接口技术才真正开始成形。

　　1969年，研究员埃伯哈德·费兹将猴子大脑中的一个神经元，连接到了放在它面前的一个仪表盘上。当神经元被触发的时候，仪表盘的指针会转动。如果猴子可以通过某种思考方式触发该神经元，并让仪表盘的指针转动，它就能得到一颗香蕉味的丸子作为奖励。渐渐地，猴子变得越来越擅长这个游戏，因为它想吃到更多的丸子。这只猴子学会了控制神经元的触发，并在偶然之下成为了第一个真正的脑机接口被试对象。

　　进入21世纪后，人工智能的发展给脑机接口技术提供了很大的助力。在2012年巴西世界杯上，一位截肢残疾者凭借脑机接口和机械外骨骼开出了一球。

　　2016年10月，世界第一届半机械人运动会在瑞士苏黎世正式拉开帷幕，来自21个国家、一共50支队伍的残疾人运动员，在辅助设备的帮助下参加比赛。赛事分为动力假肢竞赛、外骨骼驱动竞赛、功能性电刺激自行车赛、轮椅竞赛和脑机交互竞赛。

　　2016年10月13日，一名瘫痪男子还利用意念控制的机械手臂和当时的美国总统奥巴马握了手。

　　四、脑机接口技术的实现

　　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。其中，信号处理部分包括预处理、特征提取、特征分类3个环节。通过信号采集设备从大脑皮层采集的脑电信号，经过放大、滤波、转换等处理，将转换为可以被计算机识别的信号，然后对这一信号进行预处理，提取特征信号，再利用这些特征信号进行模式识别，最后转化为控制外部设备的具体指令，实现对外部设备的控制。在这个过程中，人工智能将起到重要的作用。

　　根据与大脑连接方式的不同，脑机接口通常可以分为非侵入式（脑外）、侵入式和半侵入式。

　　非侵入式：是指无需通过侵入大脑，只需通过附着在头皮上的可穿戴设备来对大脑信息进行记录和解读。

　　侵入式：是指通过手术等方式直接将电极植入到大脑皮层，这样可以获得高质量的神经信号，但是却存在较高的安全风险和成本。

　　半侵入式：将脑机接口植入到颅腔内，但是在大脑皮层之外，主要基于皮层脑电图进行信息分析。

　　脑机接口技术的应用前景非常广阔，比如，未来它可能会帮助人们直接通过思维来控制机器人从事各种工作。因此，它在教育、军事、娱乐、智能家居等方面都具有非常大的应用潜力。

　　不过，目前的脑机接口技术还只能实现一些简单的功能，要想实现将大脑与计算机完美对接，通过“下载”就能熟练的掌握新知识、新技能，恐怕还有很长的路要走。