美国留学

精准与安全似乎是脑机接口的困境—— 如何在对大脑的最小伤害和最大程度的利用大脑之间取得平衡，是脑机接口技术的核心挑战

随着机器越来越深入地渗透到人类大脑中，关于人与机器关系的讨论将会持续下去，比如：我还是我，机器还是机器，人还是人吗？

文字| 《瞭望》 新闻周刊记者朱涵

脑机接口的技术爆发期即将到来。

6月中旬，东南大学等机构的一项研究表明，科学家利用非侵入性脑机接口，用思想控制超材料，并远程传输思想。这一结果在《光：快讯》发表后立即引起关注。

精神控制是影视作品中经久不衰的经典场景。从中国武侠剧中的飞剑，到电影《阿丽塔》中人机融合极为普遍的未来世界，都体现了人类通过机器拓展能力边界的期望。

脑机接口技术让意念控制不再局限于想象和科幻小说。据了解，作为融合生命科学和信息技术的前沿颠覆性技术，脑机接口已经发展了近50年，经历了科学幻想和概念验证阶段。通过临床研究逐渐应用于癫痫等脑部疾病的治疗。以及让视障人士“重返”光明，让残疾人和瘫痪患者重新获得行动能力。

脑机接口要实现更多的科学想象，还需要技术突破。但可以肯定的是，人脑与计算机连接的步伐越来越快。

面对脑机接口的未来研究和可能的人机共生时代，人们想知道：脑机接口技术的应用边界在哪里？ “打开”大脑后我们会被外界控制吗？人类的大脑应该被“运输”吗？

幻想照进现实

脑机接口技术是在大脑与外部设备之间建立通信和控制通道，利用大脑的生物电信号直接控制外部设备，或利用外部刺激调节大脑活动，从而增强、改善和延伸大脑功能的技术。

对这项技术的探索始于20 世纪70 年代。近50年来，全球众多大学、研究机构和企业纷纷部署脑机接口，从科学原理、技术优化、临床转化到商业应用迅速推进。

众多研究人员之所以追求脑机接口，是因为它被认为是最有效的神经修复工具，也是解决瘫痪、中风、帕金森病等患者神经损伤的有效手段。此外，它可以全面分析和理解大脑。核心关键技术是国际脑科学研究最前沿的重要工具。

众所周知，大脑是人体最复杂的器官，也是认识自然和人类本身的“终极领地”。在大脑中，超过1000亿个神经元形成超过100万亿个神经元连接，使得“阅读”大脑成为一个世界性难题。

脑机接口的目的之一是读取、甚至“理解”大脑信息。

据了解，脑机接口的技术流程主要分为两个步骤：采集脑电波和解读脑电波。解读脑电波是构建脑机接口系统的关键环节。

接受采访的专家表示，解读脑电波的过程非常繁琐，需要提前建立大脑信号与思维任务之间的映射模型。脑机接口系统利用映射模型实时处理在线记录的脑电信号，并将其转换为机器指令来控制外部设备。同时，大脑实时接收脑机接口的反馈结果。

在信号采集方面，根据脑电信号采集装置是否需要植入人脑，脑机接口可分为侵入式（植入人脑）和非侵入式（覆盖在人脑上）两大类。头皮）。

一般来说，侵入式脑机接口获得的信号质量更高，信号解读也更准确。 21世纪以来，随着神经科学、计算科学、材料科学的进步，侵入式脑机接口技术成为全球研究的热点和难点课题。

近年来，匹兹堡大学、加州理工学院等多个研究团队成功利用侵入式脑机接口，让瘫痪患者用大脑直接控制机械手完成抓握、搅动动作，并将大脑直接转换为脑机接口。波变成文本和语音。

国内脑机接口研究在医疗健康等领域也取得了一定成果。 2020年，浙江大学团队完成了我国首个侵入性脑机接口临床转化研究。一名72岁的高级截瘫患者通过脑机接口控制机械臂，恢复了进食、握手等动作的能力。

“每一个微小的动作背后，都是信号发送、传输、解码等一系列复杂的过程。”浙江大学医学院附属第二医院神经外科主任张建民说。

准确性与安全性：脑机接口的困境

脑机接口承载着患者对功能康复和提高生活质量的期望，但技术本身仍有许多需要改进的地方。

张建民介绍，任何基础医学的最终目的都是为患者解决实际问题。脑机接口研究对于偏瘫、失语症患者的临床治疗和康复具有重要意义，但相关技术要真正应用到现实生活中，还必须克服一些技术瓶颈。比如如何解决植入电极后的信号衰减、如何将芯片植入对大脑造成的伤害降到最低等。

据了解，电极植入大脑一段时间后，电极会被胶质细胞包裹，监测到的神经元活动会越来越少甚至消失。美国公开资料显示，脑机接口最常用的电极是犹他电极，其植入大脑后的寿命约为2至5年。此后，若要维持脑机接口功能，就必须重新植入电极，这也意味着患者将面临再次手术的风险。

芯片植入对大脑造成的伤害不可低估。侵入式脑机接口可以深度采集神经信号，获得更加高质量的脑电信号，但对人体有创伤性，排斥风险较高。它们可能带来手术损伤和长期植入的风险、设备生理排斥和信号传输的安全风险。或者是软件算法等导致错误的风险。

如果采用相对温和、安全的无创技术路线，可能很难实现脑电信号的连续、稳定、准确的捕获。

“如果把人脑想象成一个在歌剧院表演的合唱团，每个成员都是一个神经细胞，那么采用非侵入性脑机接口技术就相当于让观众在歌剧院外聆听合唱团的声音。观众不可能清楚地听到某个歌手的声音。”浙江大学求是高等研究院教授徐克迪说。

精度和安全性似乎是脑机接口的困境。如何在最大限度地减少大脑损伤和最大限度地利用大脑之间取得平衡，是脑机接口技术的核心挑战。

高位截瘫患者通过脑机接口控制机械臂，恢复进食、握手等动作能力（2020年1月摄） 摄影：卢少青

谁会有大脑信号？

人们对脑机接口技术的犹豫不只限于人身安全。脑机接口还面临隐私泄露、思维操纵等法律和伦理困境。问题包括：如果脑机接口设备大规模使用，谁将拥有我们的大脑信号？谁有权利读、写、甚至篡改大脑信号？

2020年，在葡萄牙里斯本举行的欧洲最大技术会议“网络峰会”上，神经权利倡导组织“晨兴集团”创始人、美国哥伦比亚大学教授拉斐尔·尤斯特（Rafael Yuste）表示，进步在脑科学技术领域，从深部脑刺激到可穿戴仪器，使得外力操纵人脑的可能性越来越大。

研究人员已经证明，大脑成像和神经信号可以决定思维并干预行为。美国科学家2013年发表论文指出，人们的政治观点可以通过大脑活动推断出来，比如区分民主党和共和党。

在动物实验方面，浙江大学的研究人员发现，刺激大脑特定区域可以改变动物的行为。例如，让动物变得更具攻击性，或者改变动物的路线等。

在商业领域，一些检测大脑活动的可穿戴设备也可以用来追踪情绪、情绪或判断精神状态。例如，一家美国公司开发的“XWave”耳机已被允许插入苹果手机并读取脑电波。该产品声称能够通过头骨和前额表面检测微弱的脑电波信号，并将这些模拟信号转换为数字信号，以检测注意力和冥想水平。

学者们担心脑电信号包含健康状况、生活经历、财产、婚恋、社会关系、信仰和心理等私人信息。具有“读心术”能力的脑机接口技术很容易导致数据、隐私等泄露。

360集团董事长兼CEO周鸿祎在接受媒体采访时明确表示，脑机接口可能打开了“潘多拉魔盒”，并主张“人类应该严格限制脑机接口的使用范围。 ”

此外，脑机接口技术还可能带来操纵思想等伦理挑战。

北京大学哲学系教授陈少峰认为，通过脑机接口对人的身体、意图、记忆和情绪进行直接生理操纵的因果影响是前所未有的，这使得自主决策难以区分或从客观角度进行机器决策。对大脑信号的商业分析可能允许公司通过解码用户的神经信号来反向操纵用户的意识形态倾向和购买选择。

陈少峰进一步表示：“我们是否还应该将部分决策权转移给脑机接口算法？如何判断行为主体是由自己控制还是由设备控制？当用户的大脑信号与设备的结果发生冲突时？”机器算法，谁是最终的仲裁者？道德和法律方面都需要重新定义。”

脑机接口技术的伦理影响还包括对技术增强和人类赋权界限的讨论。

有专家认为，一旦脑机接口技术成熟，人类将拥有新的、电子化的“超能力”。没有“插件”的普通人可能会处于竞争劣势，加剧社会阶层分化。这种数字鸿沟可以接受吗？

如何避免科林里奇困境

学术界和工业界对脑机接口的各种法律和伦理质疑，反映出脑机接口相关立法和法规的滞后。

这是一个世界性的问题。据媒体报道，西班牙、美国、法国、阿根廷等已开始研究这一问题，部分国家已推进有针对性的相关立法。例如，2021年，智利立法者通过了一项法律，确立了个人身份、自由意志和精神隐私权，成为世界上第一个对可以操纵大脑的神经技术进行立法的国家。

2022年2月，公安部第三研究所网络安全法研究中心与360集团法律中心联合发布《全球网络安全政策法律发展年度报告（2021）》预测。全球网络安全政策立法七大趋势之一是“量子计算、脑机接口等”。该领域将进入法律监管视野。”

据脑电图公司Entertech首席执行官易浩翔介绍，在隐私保护方面，Entertech提出了一些行业标准。例如，技术使用权和数据所有权在任何条件下均属于用户；服务提供商在提供服务前必须获得用户的书面许可，不得存储或下载任何涉及用户个人信息的数据。不过，这些仍然是企业的自愿行为。

在陈少峰看来，“只有落实道德解决方案，设立技术红线，然后再广泛应用，才能避免陷入‘迷失的羊’无法‘修复’的‘科林格里奇困境’。”

“科林里奇困境”是英国技术哲学家大卫·科林里奇于1980年在《技术的社会控制》中提出的观点。这意味着一项技术的社会后果无法在其生命周期的早期就被预测到。然而，当不良后果被发现时，该技术往往已经成为整个经济和社会结构的一部分，以至于很难对其进行控制。

从这个意义上说，陈少峰呼吁建立和完善技术安全原则、脑隐私保护原则、自主决策原则、分配正义原则和政策保障原则，这将有助于客观理性看待脑的风险和收益。 -计算机接口技术给人类带来的。以道德的方式促进其全面健康发展。

大脑应该被“运输”吗？

除了法律伦理之外，随着机器逐渐深入人脑，脑机接口的发展也跨越了人与机器关系的命题。

“脑机接口需要通过电极收集和读取大脑的电信号，这些信号形成原始数据集。基于一些实验来标记相关信号的含义，我们可以使用机器学习算法来‘读取’相关记忆内容。”浙江大学马克思主义学院教授潘恩荣说。

有学者认为，未来脑机接口可能成为超越智能手机的智能终端，引领人类走向人机融合。

接受采访的专家表示，脑机接口和脑机智能将深刻改变目前人工智能过于注重模仿大脑的现状，产生结合脑与机器优势的智能，改变目前的思维、沟通方式和生产，并取代人类的未来。生产、生活、学习甚至思维的各个部分都可能对技术、产业、经济和社会产生深远的影响。

换句话说，当计算机成为人类思维的一部分时，人类的自我概念可能会受到挑战。

可以预见，随着脑机接口技术的发展，关于我还是我、是机器还是机器、人还是人等人机关系的讨论，还将持续下去。

例如，深部脑刺激（DBS）技术将电极插入患者大脑，通过电流刺激抑制异常的局部神经活动。常被用来治疗强迫症、癫痫、抑郁症等。但随后有人提出了一个观点：通过改变神经活动让一个严重抑郁的人再次快乐起来，这种快乐还是真正的快乐吗？