在电影《黑客帝国》中,主人公通过脑机接口与矩阵系统连接,在虚拟世界来去自如;《阿凡达》中,人的意念可以操纵另一个星球上的化身;《阿丽塔:战斗天使》则描绘了一个人机共生的世界……这些科幻电影都涉及一项日益受关注的技术——脑机接口。

脑机接口是在人与外部设备间创建的信息连接通路。通过解码脑信号,将其转换为可被识别的命令信号,实现人与机器或外部环境之间的交互。1973年,计算机科学教授雅克·维达尔首次在学术期刊上提出“脑机接口”的概念。2014年巴西世界杯开幕式上,一名截瘫男子用思维控制机械外骨骼成功开球。如今,脑机接口已成为脑科学、神经科学等领域最受瞩目的研究方向之一。

脑机接口可以分为侵入式和非侵入式。侵入式需通过手术将电极植入大脑内部,非侵入式则需穿戴设备以捕捉脑电信号。不久前,美国企业家埃隆·马斯克展示了旗下“神经连接”公司捕捉脑电信号的实验,使用的就是侵入式。在非侵入式领域,美国加州大学旧金山分校的研究团队设计了一种将脑电信号转换为语音的装置,速率达到每分钟150个单词,接近人类的自然语速。两种方式相比较,各有优势,前者捕捉信号更清晰,但也面临更大安全风险。

目前,脑机接口主要用于医疗康复领域,人工耳蜗便是最普遍的临床应用。此外,通过在大脑视觉皮层中植入的电极,佩戴装有微型相机的眼镜,西班牙一名失明患者再次“看见”了纸上的字母、图形等。通过深脑刺激,帕金森病可以得到一定程度控制。在治疗抑郁症、阿尔茨海默症等方面,脑机接口也被寄予厚望。

在教育、智能家居、军事等领域,脑机接口也有广泛的应用场景:通过可穿戴设备进行神经反馈训练以提升注意力,脑控智能家居,帮助士兵完成危险环境中的任务等。除了数据输出,科学家还期待像科幻作品所描述的那样,进行数据的反馈和输入,实现双向脑机接口。例如,将知识处理后植入大脑,使人们瞬间知晓天文地理;或者将记忆上载至“云端”,随时写入和读取;甚至在大脑之间进行实时数据传输,让人们无需语言便可自由交流,实现“心灵感应”……以脑机接口为起点,这些瑰丽想象擘画了人机融合的宏阔远景。

目前,脑机接口技术仍需破解诸多难题:大脑中约有860亿个神经元,而人类所能捕捉的只是沧海一粟;植入材料可能引发大脑排异反应,或因移动造成脑损伤;更重要的是,人们对神经系统极为复杂的运作机制认识还很浅显,对大脑高级功能如情感和记忆了解更少。不仅如此,当脑电波被感知、记录,人的思维处于全面暴露的风险之中,隐私安全问题愈加凸显。

随着人机进一步融合,技术与人类社会关系也引发新的思考。技术往往是中性的,如何应用才是决定其“善恶”的关键。人们期待,越来越成熟的脑机接口技术能够改善健康,增强人体机能,帮助人类突破自身局限,享有更多福祉。