脑机接口大盘点：谁在引领“读心术”革命？硅谷101

1月1日，马斯克突然在X上宣布：Neuralink的脑机接口设备将于今年大规模量产。截止到现在，Neuralink已经为13名患者植入了脑机接口设备。他们可以用“意念”打字、浏览网页、玩游戏。

图片来源：X

脑机接口——这个听起来像是《黑客帝国》里的技术，现在正在从实验室走向现实。尽管Neuralink是脑机接口这个领域最知名的公司，但是这个领域也正在变得热闹起来：一批老将和新秀奋起直追，非侵入/微创路线的项目在悄然崛起，包括OpenAI的CEOSam Altman在内的不少大佬也已经入局。

可以确定的是，全球脑机接口市场正在爆发式增长。根据报告，仅仅在美国，脑机接口的市场规模就可能达到4000亿美元。而这，可能只是开始。

这篇文章，我们就来聊聊，脑机接口这个可能改变人类未来的技术，到底走到哪了？谁在领先？谁可能弯道超车？这样的技术什么时候能对普通人开放呢？

01 脑机接口的原理：从“读心术”到“控制万物”

脑机接口，英文全称叫Brain–ComputerInterface，简称BCI，简单来说，脑机接口就是在人脑和外部设备之间建立一条直接的通信通道，它绕过了我们传统的神经-肌肉-感官系统，让大脑可以直接“对话”机器。

打个比方：我们平时用电脑，需要通过手指敲键盘、移动鼠标来实现操作；但脑机接口技术能让你跳过这个中间环节，直接用“想”的就能控制电脑。这不是读心术，而是通过捕捉大脑发出的信号，然后用算法把这些信号“翻译”成机器能理解的指令。

Chapter 1.1 核心原理：四个步骤连接大脑与机器

想象一下，你的大脑里有860亿个神经元，每时每刻都在“说话”，也就是通过电信号交流，你现在能看到这段文字、理解这些概念，本质上就是你的神经元在放电。脑机接口的工作原理其实很简单：

第一步：采集信号。

通过电极或超声波记录神经元的活动，就像在大脑中数以亿计神经元组成的“聊天群”里，安装了一个高精度的监听器。

第二步：解码信号。

用AI算法翻译这些信号，理解大脑想干什么。比如，当你想移动手指时，运动皮层的特定神经元会按特定模式放电，AI学会识别这个模式，就知道你想做什么。

第三步：输出指令。

把解码后的指令发送给外部设备——电脑光标、机械臂、轮椅，甚至未来的人形机器人。

第四步：反馈闭环。

最先进的脑机接口还会反向工作：设备执行动作后，会把反馈信号传回大脑，形成交互式的闭环系统。比如脑机接口操控机械手抓起一个杯子，大脑能“感觉”到触感和重量，这就形成了一个完整的闭环。

Chapter 1.2 三大技术路线：安全性vs性能的博弈

脑机接口“能做什么”我们已经知道了，但是“怎么做”是个大问题。因为这涉及到这在人类最重要且脆弱的大脑上开洞植入芯片，最不可忽视的是它的安全性。所以，脑机接口也发展出了三大技术路线，在安全性和性能之间做出了不同的权衡。

第一类就是非侵入式：好处是最安全，但坏处是信号最弱。

这类设备就像一顶“读心帽”，戴在头上就能用，工作原理就是通过放置在头皮上的电极，检测大脑活动产生的微弱电信号。

优点在于完全无创，不需要手术；使用方便，即戴即用；价格相对便宜，消费级的才几百到几千美元。缺点也很明显，信号非常微弱，就像隔着一堵厚墙听音乐一样；精度低，只能做一些简单的控制，还容易受到头发、汗水和外部电磁场干扰。

目前市场上不少脑机接口产品采用非侵入式方案，它的简单易用适合消费级场景。但是，它的效果也遭遇到了一些专业人士的质疑。

哈佛大学工程与应用科学学院助理教授：我们要尊重物理事实，大脑每个神经元处在的频率的带宽是大概300到3000赫兹的范围。而更重要是在3000赫兹这个范围，就是它的神经元的动作电位。

我们大脑的颅骨和大脑的表面那层膜，它是一个非常好的Low-PassFilter（低通滤镜），所有高于40赫兹的信号全部都被过滤掉了。如果是非侵入式的，从物理的本质上来讲，就得不到单个神经元的信号，得到的是一个平均的结果。

Axoft联合创始人兼CTO：我们的颅骨是一个非常完美的绝缘体，所以我们大脑里面发展的电信号绝大多数都被这个颅骨给遮挡住了。我们打个比方，如果大脑里所有的思维是非常精彩的交响乐，那我们的颅骨就是音乐厅。

你在颅骨的外面放上电极，用非侵入的方式来测量大脑的电信号，就相当于在一个音乐厅的外面听交响乐，不管这个交响乐有多么的精彩，不管你在音乐厅外面放上多高级的收音设备，因为隔着这个音乐厅，你最终听到的信号都是一个非常微弱的、非常混杂的信号。这就是现在非侵入式的脑接口所面临一个问题，它一直没法得到高精度的、高带宽的信号。

第二派别的中间路线，叫“半侵入式”。

半侵入式是一条“中间路线”，需要开颅，但电极只放置在大脑表面或硬膜外，不穿透脑组织，或者通过血管植入。

优点是信号质量比非侵入式好，但风险比完全侵入式会略低一些；缺点则是通道数相对较少，性能不如全侵入式。

但这个派别有点尴尬，因为嘉宾告诉我们，其实最高的风险就是开颅手术，但开了之后又不深入去采集数据，就像你去买票听音乐会，进了音乐厅，但却坐在了最后一排。

Axoft联合创始人兼CTO：侵入式脑机接口，市面上分两大派，一派叫Surface Brain-machineInterface（表层式脑机接口），另外一派叫Depth Brain-machineInterface（深度式脑机接口）。当我们把颅骨拿掉、大脑展现出来之后，你可以选择把电极贴在大脑的表面进行电信号的测量，也可以选择把电极插到大脑的里面进行信号的测量。贴在大脑的表面，好处是保证大脑结构的完整，但它带来的坏处是大脑的电信号实际上都在深度。

所以说依然会有在音乐厅里面听音乐的问题，只不过现在你进入到音乐厅里面了，但你是坐在音乐厅的最后一排。坐在最后一排，拿着最好的麦克风和坐在第一排，拿着比较差的麦克风，到底哪个得到效果更好？这是大家正在讨论的一点。而深度电极相当于把电极插入进去，插到真正每个产生电信号的神经元细胞旁边，得到最第一手的、最精确的、最高通量的信号，通过这种方式来最完整的还原大脑的想法。这是侵入式脑机接口里面分的两个流派。

所以开颅之后，怎么去收集数据，要进入多深？这是行业目前在积极探讨和寻找解法的关键点。

第三派：侵入式脑机接口。