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【嵌牛導(dǎo)讀】精度與安全，似乎是腦機(jī)接口的兩難選擇——如何在最低限度損傷大腦和最大限度利用大腦之間達(dá)到平衡，是腦機(jī)接口技術(shù)的核心挑戰(zhàn)

【嵌牛鼻子】腦機(jī)接口的精度與安全

【嵌牛問題】當(dāng)機(jī)器一步步深入人類的大腦，諸如我還是我嗎、機(jī)器還是機(jī)器嗎？

【嵌牛正文】

精度與安全，似乎是腦機(jī)接口的兩難選擇——如何在最低限度損傷大腦和最大限度利用大腦之間達(dá)到平衡，是腦機(jī)接口技術(shù)的核心挑戰(zhàn)

當(dāng)機(jī)器一步步深入人類的大腦，諸如我還是我嗎、機(jī)器還是機(jī)器嗎、人類還是人類嗎等人機(jī)關(guān)系的討論，將持續(xù)不斷

腦機(jī)接口的技術(shù)爆發(fā)期正在到來。

6月中旬，一項來自東南大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究表明，科學(xué)家利用非侵入式的腦機(jī)接口，實現(xiàn)了用意念控制超材料，并將意念遠(yuǎn)程傳輸。該成果在《光：快訊》發(fā)表后，旋即引發(fā)關(guān)注。

意念控制是影視作品中經(jīng)久不衰的經(jīng)典場景。從中國武俠劇中的御劍飛行，到電影《阿麗塔》中人機(jī)融合極為普遍的未來世界，無不折射著人類對通過機(jī)器拓展能力邊界的期待。

腦機(jī)接口技術(shù)讓意念控制不再止于想象、科幻。據(jù)了解，作為生命科學(xué)和信息技術(shù)交叉融合的前沿顛覆性技術(shù)，腦機(jī)接口歷經(jīng)近50年發(fā)展，已經(jīng)走過科學(xué)幻想和概念驗證階段，正逐漸通過臨床研究應(yīng)用于癲癇等腦部疾病治療，以及讓視障人士“重返”光明，讓殘障人士、癱瘓病人重新獲得運動能力等。

腦機(jī)接口實現(xiàn)更多的科學(xué)想象，還有待技術(shù)的突破。但可以肯定的是，連接人腦與電腦的步伐正越來越快。

面對腦機(jī)接口這一充滿未來感的研究，以及可能的人機(jī)共生時代，人們想要知道：腦機(jī)接口技術(shù)的應(yīng)用邊界在哪里？“打開”大腦后，我們是否會被外界控制？人類的大腦應(yīng)該被“傳輸”嗎？

幻想照進(jìn)現(xiàn)實

腦機(jī)接口技術(shù)是一種在腦與外部設(shè)備之間建立通訊和控制通道，用腦的生物電信號直接操控外部設(shè)備，或以外部刺激調(diào)控腦的活動，從而增強、改善和延伸大腦功能的技術(shù)。

該技術(shù)探索始于20世紀(jì)70年代。近50年來，全球不少高校、研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)等紛紛布局腦機(jī)接口，從科學(xué)原理、技術(shù)優(yōu)化、臨床轉(zhuǎn)化、商業(yè)應(yīng)用等方面快速推進(jìn)。

腦機(jī)接口之所以令眾多研究者孜孜以求，在于它被認(rèn)為既是神經(jīng)修復(fù)最有效的工具，是目前解決癱瘓、中風(fēng)、帕金森病等患者神經(jīng)功能受損的有效手段，此外它還是全面解析認(rèn)識大腦的核心關(guān)鍵技術(shù)，是國際腦科學(xué)最前沿研究的重要工具。

眾所周知，大腦是人體最復(fù)雜的器官，也是理解自然和人類本身的“終極疆域”。大腦中，1000多億個神經(jīng)元形成100多萬億個神經(jīng)元連接，讓“讀懂”大腦成為世界性難題。

腦機(jī)接口的目的之一，即是讀取，乃至“讀懂”大腦信息。

據(jù)了解，腦機(jī)接口的技術(shù)流程主要分為采集和解讀腦電波兩步，解讀腦電波是搭建腦機(jī)接口系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

受訪專家表示，腦電波的解讀過程非常繁瑣，需要事先在腦信號與思維任務(wù)之間建立映射模型。腦機(jī)接口系統(tǒng)則利用映射模型，實時處理在線記錄的腦電信號并將其轉(zhuǎn)化為機(jī)器指令，從而控制外部設(shè)備。與此同時，大腦實時接收腦機(jī)接口的反饋結(jié)果。

在信號采集方面，根據(jù)腦電信號采集器件是否需要植入人腦，腦機(jī)接口可分為侵入式（植入人腦）和非侵入式（覆蓋在頭皮上）兩類。

通常而言，侵入式腦機(jī)接口獲取的信號質(zhì)量較高，信號解讀更為精準(zhǔn)。21世紀(jì)以來，隨著神經(jīng)科學(xué)、計算科學(xué)、材料科學(xué)的進(jìn)步，侵入式腦機(jī)接口技術(shù)成為全球研究的熱點和難點。

近年，美國匹茲堡大學(xué)、加州理工學(xué)院等多個研究團(tuán)隊已成功通過侵入式腦機(jī)接口，讓癱瘓病人用大腦直接控制機(jī)械手完成抓握、攪拌動作，將腦電波直接轉(zhuǎn)化成文字和語音等。

國內(nèi)的腦機(jī)接口研究也在醫(yī)療健康等領(lǐng)域取得一定成果。2020年，浙江大學(xué)團(tuán)隊完成我國首例侵入式腦機(jī)接口的臨床轉(zhuǎn)化研究，一名72歲的高位截癱患者通過腦機(jī)接口控制機(jī)械臂，重獲進(jìn)食、握手等運動能力。

“每一個微小動作的背后，都是信號發(fā)送、傳輸和解碼等一系列復(fù)雜的過程。”浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院神經(jīng)外科主任張建民說。

精度與安全：腦機(jī)接口的兩難選擇

腦機(jī)接口承載著患者功能康復(fù)、提升生活質(zhì)量等的期望，但其技術(shù)本身仍有諸多需要完善之處。

張建民介紹，任何一項基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的最終目的都是為病人解決實際問題。腦機(jī)接口研究對偏癱、失語患者的臨床治療和康復(fù)具有重要意義，但相關(guān)技術(shù)要真正應(yīng)用到現(xiàn)實生活，還要克服一些技術(shù)瓶頸。比如如何解決植入電極后信號衰減、如何最大限度避免芯片植入對大腦的損傷等。

據(jù)了解，大腦植入電極后一段時間，電極會被膠質(zhì)細(xì)胞包裹，監(jiān)測到的神經(jīng)元活動越來越少甚至消失。美國公開資料顯示，腦機(jī)接口最常使用的電極是猶他電極，其植入腦部后的壽命大約在2～5年。此后，若要維持腦機(jī)接口功能，就要重新植入電極，這也意味著患者將經(jīng)歷再次手術(shù)的風(fēng)險。

芯片植入對大腦的損傷同樣不容小覷。侵入式腦機(jī)接口能深入采集神經(jīng)信號，獲取更多高質(zhì)量腦電信號，但對人體有創(chuàng)傷、排異風(fēng)險高，可能帶來手術(shù)傷害和長期植入風(fēng)險、設(shè)備生理排斥安全風(fēng)險、信號傳輸或軟件算法導(dǎo)致失誤的風(fēng)險等。

如果采用相對溫和、安全的非侵入式技術(shù)路線，則可能很難實現(xiàn)腦電信號的持續(xù)、穩(wěn)定、精準(zhǔn)捕捉。

“如果把人類大腦想象成一個在歌劇院演出的合唱團(tuán)，每一位成員都是一個神經(jīng)細(xì)胞，那么使用非侵入式腦機(jī)接口技術(shù)，相當(dāng)于讓觀眾在歌劇院門外聽大合唱，觀眾沒法聽清某一個歌唱家的聲音。”浙江大學(xué)求是高等研究院教授許科帝說。

精度與安全，似乎是腦機(jī)接口的兩難選擇——如何在最低限度損傷大腦和最大限度利用大腦之間達(dá)到平衡，是腦機(jī)接口技術(shù)的核心挑戰(zhàn)。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?一名高位截癱患者通過腦機(jī)接口控制機(jī)械臂，重獲進(jìn)食、握手等運動能力（2020年1月攝） 盧紹慶攝

誰將擁有大腦信號

人們對腦機(jī)接口技術(shù)的猶疑，并不只是人身安全。腦機(jī)接口還面臨隱私泄露、操縱思維等法律倫理困境。人們的疑問包括：如果腦機(jī)接口設(shè)備被大規(guī)模使用，誰將擁有我們的大腦信號？又有誰有權(quán)讀寫，甚至篡改大腦信號？

2020年，在葡萄牙里斯本舉辦的歐洲最大科技會議“網(wǎng)絡(luò)峰會”上，神經(jīng)權(quán)利倡導(dǎo)組織“莫寧賽德小組”（Morningside Group）發(fā)起者、美國哥倫比亞大學(xué)教授拉斐爾·尤斯特（Rafael Yuste）表示，從深層大腦刺激到可穿戴儀器等腦科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，使外力操縱人類大腦的可能性越來越大。

研究人員已經(jīng)證實，通過大腦成像和神經(jīng)信號可以判斷思維，進(jìn)而干預(yù)行為。美國科學(xué)家2013年發(fā)表論文稱，可以從大腦活動中推斷出人們的政治觀點，比如區(qū)分民主黨和共和黨。

在動物實驗方面，浙江大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，刺激大腦的特定區(qū)域能夠改變動物的行為。例如讓動物變得更具攻擊性，或是改變動物行進(jìn)路線等。

在商業(yè)領(lǐng)域，一些檢測大腦活動的可穿戴設(shè)備，也已經(jīng)能夠用來追蹤情緒、情感或判斷精神狀態(tài)。例如由美國公司開發(fā)的“XWave”耳機(jī)，已被允許插入蘋果手機(jī)并讀取腦電波。該產(chǎn)品稱能通過頭骨額頭的表面，檢測微弱的腦波信號，并把這些模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，從而探測到注意力和冥想水平。

學(xué)者們擔(dān)憂，腦電信號包含健康狀況、生活經(jīng)歷、財產(chǎn)婚戀、社會關(guān)系、信仰心理等隱私信息，具有“讀心”能力的腦機(jī)接口技術(shù)，容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)、隱私等的泄露。

360集團(tuán)董事長兼CEO周鴻祎在接受媒體采訪時明確表示，腦機(jī)接口有可能打開了“潘多拉魔盒”，主張“人類應(yīng)該嚴(yán)格限制腦機(jī)接口的使用范圍。”

此外，腦機(jī)接口技術(shù)還可能帶來操縱思維等倫理挑戰(zhàn)。

北京大學(xué)哲學(xué)系教授陳少峰認(rèn)為，通過腦機(jī)接口對人的身體、意向、記憶和情感進(jìn)行生理性直接操控而產(chǎn)生的因果性影響是史無前例的，這使從客觀視角甄別自主決策或機(jī)器決策成為困難。腦信號的商業(yè)化分析，可能讓企業(yè)得以通過解碼用戶神經(jīng)信號反向操縱用戶的思想傾向和購買選擇等。

陳少峰進(jìn)而表示：“是否仍應(yīng)該讓渡一部分決策權(quán)給腦機(jī)接口算法，如何判定行為主體是受自身支配還是受設(shè)備支配？當(dāng)用戶腦信號與機(jī)器算法結(jié)果沖突時，最終仲裁者是誰？在道德和法律層面都需要重新界定。”

腦機(jī)接口技術(shù)的倫理影響，還包括技術(shù)增強、賦能人類等的邊界探討。

有專家認(rèn)為，腦機(jī)接口技術(shù)一旦成熟，人類將擁有一種嶄新的、電子化下的“超級力量”，沒有“外掛”的普通人可能處于競爭劣勢，使社會階層分化加劇。這一數(shù)字鴻溝能被人們接受嗎？

如何避免“科林格里奇困境”

學(xué)界、業(yè)界對腦機(jī)接口的種種法律倫理疑慮，反映出腦機(jī)接口相關(guān)立法規(guī)制的滯后。

這是一個世界性難題。據(jù)媒體報道，西班牙、美國、法國、阿根廷等都已開始研究這一問題，一些國家已經(jīng)推進(jìn)有針對性的相關(guān)立法。比如2021年，智利立法者通過一項法律，確立了個人身份、自由意志和精神隱私權(quán)，成為世界上第一個對可以操縱大腦的神經(jīng)技術(shù)進(jìn)行立法的國家。

2022年2月，公安部第三研究所網(wǎng)絡(luò)安全法律研究中心與360集團(tuán)法務(wù)中心共同發(fā)布的《全球網(wǎng)絡(luò)安全政策法律發(fā)展年度報告（2021）》預(yù)測，全球網(wǎng)絡(luò)安全政策立法的七大態(tài)勢之一，就是“量子計算、腦機(jī)接口等領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)入法律規(guī)制視野”。

據(jù)腦電企業(yè)回車科技CEO易昊翔介紹，在隱私保護(hù)方面，回車科技提出了一些行業(yè)規(guī)范。比如在任何條件下，技術(shù)使用權(quán)和數(shù)據(jù)所有權(quán)屬于用戶；服務(wù)商必須在提供服務(wù)前獲取用戶書面許可，不可存儲下載涉及用戶個人信息的任何數(shù)據(jù)等，但目前這些還是企業(yè)自發(fā)行為。

而在陳少峰看來，“只有在投入廣泛應(yīng)用之前實施倫理解決方案并設(shè)立技術(shù)紅線，才能避免進(jìn)入‘亡羊’亦無法‘補牢’的‘科林格里奇困境’。”

“科林格里奇困境”是英國技術(shù)哲學(xué)家大衛(wèi)·科林格里奇1980年在《技術(shù)的社會控制》中提出的觀點。它是指一項技術(shù)的社會后果不能在技術(shù)生命的早期被預(yù)料到。然而，當(dāng)不希望的后果被發(fā)現(xiàn)時，技術(shù)卻往往已經(jīng)成為整個經(jīng)濟(jì)和社會結(jié)構(gòu)的一部分，以至于對它的控制十分困難。

從這個意義上，陳少峰呼吁建立健全技術(shù)安全性原則、腦隱私保護(hù)原則、自主決策原則、分配正義原則和政策保障原則，有助于客觀理性地看待腦機(jī)接口技術(shù)為人類帶來的風(fēng)險與收益，推動其以合倫理性的方式全面健康發(fā)展。

大腦應(yīng)該被“傳輸”嗎

在法律倫理之外，當(dāng)機(jī)器一步步深入人類的大腦，腦機(jī)接口的發(fā)展還橫亙著人機(jī)關(guān)系的命題。

“腦機(jī)接口需要通過電極搜集并讀取大腦的電信號，這些信號形成了一個原始的數(shù)據(jù)集。在一些實驗標(biāo)注相關(guān)信號含義的基礎(chǔ)上，我們可以利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法‘讀取’相關(guān)的記憶內(nèi)容。”浙江大學(xué)馬克思主義學(xué)院教授潘恩榮說。

有學(xué)者認(rèn)為，未來腦機(jī)接口或許能夠成為超越智能手機(jī)的智能終端，引領(lǐng)人類走向人機(jī)融合。

受訪專家表示，腦機(jī)接口及腦機(jī)智能，將深刻改變現(xiàn)有人工智能過于側(cè)重模仿腦的現(xiàn)狀，產(chǎn)生兼具腦-機(jī)優(yōu)勢的智能，改變現(xiàn)有思維、交流及生產(chǎn)方式，替代人類未來部分生產(chǎn)、生活、學(xué)習(xí)甚至思維，有可能對科技、工業(yè)、經(jīng)濟(jì)及社會產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

換言之，當(dāng)計算機(jī)成為人類思維的一部分，人類的自我概念可能受到挑戰(zhàn)。

可以預(yù)見，隨著腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展，諸如我還是我嗎、機(jī)器還是機(jī)器嗎、人類還是人類嗎等人機(jī)關(guān)系的討論，將持續(xù)不斷。

比如腦深度電刺激技術(shù)（Deep Brain Stimulation，DBS），它是將電極插入患者大腦中，通過電流刺激抑制異常的局部神經(jīng)活動，常常用于強迫癥、癲癇、抑郁癥等的治療。但隨即就有觀點提出：通過改變神經(jīng)活動使一個重度抑郁者重新快樂起來，這種快樂還是真正的快樂嗎？