【摘要】腦機(jī)接口技術(shù)是當(dāng)代最重要的前沿技術(shù)之一，近年來不斷取得新的進(jìn)展和突破。腦機(jī)接口技術(shù)主要用于肢體、言語(yǔ)和感知方面殘疾的治療，還可用于教育、娛樂和軍事等領(lǐng)域，其巨大的現(xiàn)實(shí)用途和潛在價(jià)值使其成為多國(guó)競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略高地和重點(diǎn)支持的創(chuàng)新領(lǐng)域。腦機(jī)接口技術(shù)發(fā)展需要在圍繞提高安全性和有效性上攻克一系列技術(shù)難題，也需要處理好若干人文社會(huì)尤其是倫理問題。隨著技術(shù)水平的提高，腦機(jī)接口技術(shù)將會(huì)在治療疾病、增強(qiáng)人的能力等方面發(fā)揮越來越大的作用，由此預(yù)示著“腦機(jī)接口的時(shí)代”即將到來。

【關(guān)鍵詞】腦機(jī)接口 倫理難題 發(fā)展前景

【中圖分類號(hào)】R318 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

腦機(jī)接口（Brain-Computer Interface，簡(jiǎn)寫為BCI）是與人工智能關(guān)聯(lián)的當(dāng)代前沿技術(shù)之一，它在人或動(dòng)物大腦與計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備之間建立起信息交換的聯(lián)系，可用于輔助、修復(fù)或增強(qiáng)人的行動(dòng)、表達(dá)和感知功能，從而可以幫助肢體殘疾者重新獲得一定的運(yùn)動(dòng)能力、幫助失語(yǔ)者重拾語(yǔ)言表達(dá)能力以及幫助感官失能者（如盲人、聾人等）恢復(fù)一定的感知功能。除了醫(yī)療健康領(lǐng)域之外，腦機(jī)接口技術(shù)還可用于藝術(shù)、體育、軍事和游戲等場(chǎng)景，展現(xiàn)出十分廣闊的應(yīng)用前景。

腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

從1924年作為腦機(jī)接口萌芽的腦電圖發(fā)明算起，腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展已有近百年歷史。進(jìn)入21世紀(jì)后，這一技術(shù)逐漸進(jìn)入了發(fā)展的“快車道”，其應(yīng)用也取得了引人矚目的成果。如2005年美國(guó)布朗大學(xué)神經(jīng)學(xué)家約翰·多諾霍帶領(lǐng)的“腦之門”（BrainGate）研究團(tuán)隊(duì)獲得美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準(zhǔn)，在九位病人中進(jìn)行了第一期侵入式腦機(jī)接口臨床試驗(yàn)。其中，納格爾（Matt Nagle）作為一名四肢癱瘓的殘障人，研究團(tuán)隊(duì)在納格爾腦中植入了包含96個(gè)電極的“猶他陣列”（Utah array），納格爾由此成為第一位用BCI成功控制電腦光標(biāo)的受試者，這為后來的相關(guān)研究提供了重要的基礎(chǔ)和參考。2011年4月12日，在BrainGate實(shí)驗(yàn)室里，58歲的癱瘓女子哈欽森（Cathy Hutchinson）在腦機(jī)接口的幫助下用自己的“意念”控制機(jī)械假肢拿起一瓶咖啡送到自己面前，并用吸管喝到了咖啡，這被認(rèn)為是一次重大的突破，因?yàn)檫@是人類第一次通過“意念”來控制機(jī)器手臂實(shí)現(xiàn)了物品拿取和自我喂養(yǎng)等動(dòng)作。2014年6月，高位截癱的青年球迷朱利亞諾·平托（Juliano Pinto）在巴西舉行的世界杯開幕式上，用自己的“意識(shí)”通過腦機(jī)接口控制穿戴在身上的仿生機(jī)械外骨骼，開出了該賽季具有象征意義的第一球，作為“重拾行走計(jì)劃（WAP）”的腦機(jī)接口成果，被全球大約12億觀眾所見證。2017年4月19日，F(xiàn)acebook在F8開發(fā)者大會(huì)上展示了自己下屬的一個(gè)部門Building 8所研發(fā)的“腦機(jī)語(yǔ)音文本接口”（brain-computer speech-to-text interface），簡(jiǎn)稱“意念打字”或“大腦打字”，即通過腦機(jī)接口設(shè)備讓人可以僅僅通過默想自己說的話就能打字，從其展示的一段實(shí)驗(yàn)錄像看到，一名女士（肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥患者）在沒有講話且沒有敲鍵盤的情況下，通過腦機(jī)接口將計(jì)算機(jī)光標(biāo)移到屏幕上的虛擬鍵盤的相應(yīng)字母上，每分鐘可以打出8個(gè)字，從而通過腦控打字的方式將大腦中的想法直接展示在計(jì)算機(jī)屏幕上。他們還宣布了自己的目標(biāo)是研制出每分鐘可以直接用大腦輸入100個(gè)單詞的系統(tǒng)，這將比人們用智能手機(jī)打字的速度快4到5倍。

從技術(shù)路徑上，腦機(jī)接口分為非植（侵）入式和植（侵）入式兩種，兩相比較各有優(yōu)劣。前者無需手術(shù)，只需將采集腦信號(hào)的電極附著在頭皮上，其風(fēng)險(xiǎn)小但探測(cè)到的腦信號(hào)精度不高，所以實(shí)現(xiàn)的功能不多，只能用來執(zhí)行簡(jiǎn)單的控制或操作；后者通過手術(shù)將電極直接植入到大腦皮層中，因其離神經(jīng)元更近，可以獲得更高質(zhì)量的神經(jīng)信號(hào)，但其因需要手術(shù)操作，故有風(fēng)險(xiǎn)，且成本較高。因此，目前的腦機(jī)接口主要采用的是非植入式技術(shù)。對(duì)于那些重度癱瘓者（四肢均無行動(dòng)能力），通常需要植入式BCI才能恢復(fù)一定程度的行動(dòng)能力；對(duì)于感官失能者也需要植入式BCI才能恢復(fù)相應(yīng)的感知能力。

植入的技術(shù)路徑目前也有多種，一種是猶他電極的植入技術(shù)，這是一種硅基硬質(zhì)電極，通過開顱手術(shù)將其置于大腦皮層表面，作為電極的96根鋼針就是記錄96個(gè)神經(jīng)元的通道。另一種是“血管介入式”的支架電極技術(shù)，它通過靜脈血管將電極放在腦中的主血管里，隔著血管來采集腦電信號(hào)，它不像植入猶他電極那樣需要開顱而只需“微創(chuàng)”手術(shù)，但由于只有十幾個(gè)通道，所采集的信號(hào)范圍有限，只能用來實(shí)現(xiàn)非常初級(jí)且簡(jiǎn)單的任務(wù)。美國(guó)企業(yè)家埃隆·馬斯克（Elon Musk）創(chuàng)立的Neuralink是世界上非常著名的腦機(jī)接口研發(fā)機(jī)構(gòu)，他們采用的植入技術(shù)路徑是不同于以上兩種的“柔性電極系統(tǒng)”，通過自行研發(fā)的俗稱“縫紉機(jī)”的設(shè)備，將比頭發(fā)絲還細(xì)的電極直接植入腦中相關(guān)部位，較之硬質(zhì)電極的植入創(chuàng)傷更小并能有效降低大腦的排異反應(yīng)，其通道數(shù)目前可以達(dá)到1024個(gè)，以后還可以實(shí)現(xiàn)上萬甚至上百萬的增長(zhǎng)。Neuralink的這一技術(shù)路徑已在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中取得了矚目的成就，如2022年12月在公司的發(fā)布會(huì)上展示了一只植入腦機(jī)接口的猴子可以用“意念打字”，但用于人體試驗(yàn)的申請(qǐng)一直未獲FDA批準(zhǔn)。在進(jìn)一步完善方案后，2023年5月25日，Neuralink表示它們所申請(qǐng)的人體臨床試驗(yàn)已獲FDA批準(zhǔn)，并將在6個(gè)月內(nèi)開始這一試驗(yàn)過程。Neuralink擁有世界上最先進(jìn)的腦機(jī)接口技術(shù)系統(tǒng)，他們對(duì)腦機(jī)接口技術(shù)進(jìn)入公眾視野也具有較大的影響力，這意味著一支更大的團(tuán)隊(duì)將用更好的裝備和技術(shù)路徑去攻克BCI的難關(guān)，一旦取得突破性進(jìn)展，將對(duì)植入式腦機(jī)接口技術(shù)的成熟和推廣起到重要作用，也使公眾接受這一技術(shù)具有更強(qiáng)的說服力，從而為腦機(jī)接口的大規(guī)模人體應(yīng)用、甚至走向增強(qiáng)性應(yīng)用開辟道路。因此，這一申請(qǐng)獲批的意義重大，甚至被稱為“里程碑事件”。

腦機(jī)接口技術(shù)不僅有著廣泛的現(xiàn)實(shí)用途，還包含難以估量的潛在價(jià)值，因此，一些發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛將其視為戰(zhàn)略高地而列入優(yōu)先或重點(diǎn)支持的創(chuàng)新領(lǐng)域，這方面的研究機(jī)構(gòu)和團(tuán)隊(duì)不斷組建，他們中較為著名的有安德森（Richard Andersen）、多諾霍、肯尼迪（Phillip Kennedy）、尼科萊利斯（Miguel Nicolelis）和施瓦茨（Andrew Schwartz）等人的研究團(tuán)隊(duì)。①尤其是在2016年埃隆·馬斯克創(chuàng)建Neuralink前后，世界各地誕生了大量的腦機(jī)接口創(chuàng)業(yè)公司，IBM、高通等科技企業(yè)巨頭紛紛涌入這一領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)也涌現(xiàn)了如博睿康、寧矩科技、腦陸科技、強(qiáng)腦科技（BrainCo）等腦機(jī)接口研發(fā)公司，當(dāng)然還有不少國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)（如中國(guó)科學(xué)院、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、西安交通大學(xué)、華南理工大學(xué)、電子科技大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)等）的腦機(jī)接口研究團(tuán)隊(duì)和實(shí)驗(yàn)室相繼成立，并不斷取得研究和實(shí)驗(yàn)進(jìn)展。由此，腦機(jī)接口的研發(fā)已經(jīng)成為“一個(gè)爆炸式增長(zhǎng)的領(lǐng)域，涉及遍布世界幾百個(gè)研究團(tuán)隊(duì)。BCI的研究令人興奮，而且其潛力吸引了許多年輕的科學(xué)家與工程師進(jìn)入這個(gè)充滿活力的群體”② 。在這一背景下，作為腦機(jī)接口技術(shù)當(dāng)代開創(chuàng)者之一的米格爾·尼科萊利斯甚至認(rèn)為：“一個(gè)腦機(jī)接口的時(shí)代即將到來。”③

腦機(jī)接口技術(shù)在發(fā)展中需要攻克的難題

腦機(jī)接口技術(shù)雖然發(fā)展迅速，但也存在許多有待攻克的難關(guān)，其中既包括技術(shù)本身的難關(guān)，也包括人文社會(huì)方面的難題。

首先，在技術(shù)上，目前的腦機(jī)接口還有許多技術(shù)局限，尤其是受信號(hào)獲取的難度和精度的限制，使得如何處理嘈雜的電信號(hào)、獲得更多更準(zhǔn)的腦信號(hào)，成為需要攻克的首要技術(shù)難題。大腦是一個(gè)復(fù)雜的生物器官，所產(chǎn)生的腦電信號(hào)非常微弱，其中只有一小部分與人的意圖和思想有關(guān)，且常常受到噪聲的干擾，因此，需要研發(fā)有效的信號(hào)濾波和特征提取技術(shù)，來準(zhǔn)確地采集有用的信號(hào)。此外，由于不同人的大腦結(jié)構(gòu)和功能具有差異，因此，還需要尋求更加個(gè)性化和更具適應(yīng)性的信號(hào)采集和分析方法，以最大限度地提高信號(hào)的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。植入式BCI與非植入式BCI相比，雖然可以獲得更準(zhǔn)確的腦信號(hào)，但植入的電極可能會(huì)引起免疫反應(yīng)和組織損傷，由此導(dǎo)致植入的電極在時(shí)間上的不穩(wěn)定性和腦組織的退化，同時(shí)引起腦電信號(hào)質(zhì)量的下降。因此，解決植入式電極的安全性和長(zhǎng)期使用中的穩(wěn)定性難題，也是當(dāng)前腦機(jī)接口技術(shù)研究的熱點(diǎn)。

其次，如何識(shí)別和解釋BCI所采集到的不同類型和模式的腦電信號(hào)，從而理解大腦的思想和意圖，并在此基礎(chǔ)上將腦信號(hào)轉(zhuǎn)化為有用的信息，這是一個(gè)需要重點(diǎn)攻克的難題。破解這一難題需要發(fā)展高效的解碼技術(shù)。人工智能算法是腦機(jī)接口解編碼的關(guān)鍵技術(shù)，它對(duì)于識(shí)別和解釋腦信號(hào)并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的命令具有決定性作用。高效的算法可以提高信號(hào)處理的準(zhǔn)確性和效率，從而提升腦機(jī)接口系統(tǒng)的性能。常見的腦機(jī)接口信號(hào)分析算法包括人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、貝葉斯—卡爾曼濾波、遺傳算法等，尤其是使用深度學(xué)習(xí)算法來處理腦電信號(hào)，可以大幅度提升信號(hào)識(shí)別和分類的準(zhǔn)確率。當(dāng)然，目前的算法技術(shù)在腦機(jī)接口應(yīng)用中存在一些不適應(yīng)的方面，如一些算法雖然準(zhǔn)確率高，但是計(jì)算復(fù)雜度較高，導(dǎo)致實(shí)時(shí)性較差，從而影響用戶體驗(yàn)；還有一些算法在處理非線性問題時(shí)表現(xiàn)不佳，需要使用更復(fù)雜的算法來解決這類問題；此外，大腦信號(hào)的采集和處理往往受到多種因素的影響，目前的算法對(duì)于處理干擾因素的魯棒性（即系統(tǒng)的穩(wěn)健性穩(wěn)定性）較差，因此，需要研發(fā)和使用更具魯棒性的算法來進(jìn)行處理，凡此種種，表明需要提高腦機(jī)接口的性能，一個(gè)重要的方面是在算法設(shè)計(jì)和優(yōu)化上下功夫，其中包括通過算法融合來不斷提高算法的水平，因?yàn)椴煌乃惴赡軐?duì)不同類型和模式的腦信號(hào)具有不同的敏感性和精度，將多種算法組合使用可以提高信號(hào)的識(shí)別和命令轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性和魯棒性，例如，將支持向量機(jī)和貝葉斯分類器進(jìn)行組合使用，就可以提高信號(hào)的分類精度。

再次，研發(fā)出更加友好的人機(jī)交互界面是需要攻克的技術(shù)難題。目前的腦機(jī)接口設(shè)備通常需要對(duì)用戶進(jìn)行額外的長(zhǎng)時(shí)間的訓(xùn)練，才能使其形成高度集中的注意力，從而產(chǎn)生足夠強(qiáng)的腦信號(hào)才可以被電極所采集，這樣的培訓(xùn)極易使用戶產(chǎn)生不適、疲勞感，以及因挫敗而產(chǎn)生失望感。一些人（約占培訓(xùn)人群的20%）即使經(jīng)過了長(zhǎng)期的訓(xùn)練也無法產(chǎn)生具有可分性的特征電位，因而無法使用特定類型的BCI系統(tǒng)，這部分人被稱為“BCI盲”。而對(duì)于文字輸入的腦機(jī)接口，使用者通常要經(jīng)過一到五個(gè)月的訓(xùn)練后才能達(dá)到70%的正確率，④這些現(xiàn)象表明，目前的腦機(jī)交互界面具有使用困難、反應(yīng)滯后等低效現(xiàn)象，運(yùn)用中既繁瑣又難以上手，因此大大限制了腦機(jī)接口的使用范圍和效率。⑤只有通過開發(fā)更簡(jiǎn)單易用，即用戶友好的交互界面來不斷改善使用體驗(yàn)和效果，才能克服因交互界面的不完善所帶來的問題。

解決這些技術(shù)難題，需要不同領(lǐng)域的專家進(jìn)行跨學(xué)科協(xié)作，包括神經(jīng)科學(xué)和生理學(xué)領(lǐng)域的專家對(duì)人類大腦結(jié)構(gòu)和功能的研究，以便理解腦活動(dòng)模式和信號(hào)傳遞過程；也包括計(jì)算機(jī)科學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的專家，他們致力于開發(fā)和優(yōu)化算法，來精準(zhǔn)識(shí)別腦信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行的命令；還包括生物醫(yī)學(xué)工程和材料科學(xué)領(lǐng)域?qū)＜业闹С?，由其研發(fā)更好的植入式電極和信號(hào)傳遞設(shè)備，并保證植入手術(shù)的安全性和穩(wěn)定性。

最后，腦機(jī)接口的研發(fā)和使用還面臨多種需要解決的人文社會(huì)方面的問題，尤其是倫理難題。需要哲學(xué)和社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域尤其是倫理學(xué)的專家一起來思考腦機(jī)接口技術(shù)的相關(guān)問題，以確保這一前沿技術(shù)的應(yīng)用合情合理合規(guī)。多名倫理學(xué)家、神經(jīng)科學(xué)家和醫(yī)生曾在Nature上聯(lián)名發(fā)文呼吁，要求公眾關(guān)注腦機(jī)接口技術(shù)中的安全性、知情同意、隱私、公平、主體性和身份認(rèn)同感等倫理問題，⑥結(jié)合這一呼吁以及近年來的新發(fā)展，可以將這類難題歸結(jié)為以下幾個(gè)方面。

一是高性能與高風(fēng)險(xiǎn)之間的平衡難題。如上所述，獲取更高精度的腦信號(hào)是提高腦機(jī)接口性能的前提，而采用有創(chuàng)傷的植入技術(shù)則是當(dāng)前提高信號(hào)精度的不二選擇，但這通常會(huì)給身體帶來較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，比如，可能會(huì)導(dǎo)致手術(shù)創(chuàng)傷、出血、感染等；長(zhǎng)期安置在大腦中的設(shè)備可能會(huì)對(duì)大腦產(chǎn)生影響，如引發(fā)腦組織的炎癥和神經(jīng)退化，還可能導(dǎo)致元器件的功能弱化，從而影響信號(hào)的質(zhì)量和傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，導(dǎo)致腦機(jī)接口系統(tǒng)的操作失誤，增加許多難以預(yù)料的風(fēng)險(xiǎn)。而安全性較好的非植入式腦機(jī)接口，因?yàn)椴杉男盘?hào)精度不高而性能不強(qiáng)。因此，如何兼顧安全性和有效性是需要處理好的一個(gè)重要難題。一種設(shè)想的技術(shù)方案是用激光的光纖束打入腦內(nèi)來追蹤和調(diào)制神經(jīng)元活動(dòng)，這樣的操作就類似于近視眼激光手術(shù)的損傷水平，其安全系數(shù)可以大大提高，且有效性也會(huì)顯著增強(qiáng)。

二是效益與公平之間的平衡難題。目前使用腦機(jī)接口技術(shù)的成本較高，尤其是植入式腦機(jī)接口的使用成本更加高昂，即使解決了安全性和有效性問題，也不可能做到“該用盡用”“有求必應(yīng)”。同時(shí)，腦機(jī)接口作為一種產(chǎn)業(yè)，也被視為可以撬動(dòng)醫(yī)療健康、教育、游戲甚至智能家居行業(yè)發(fā)展的新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。而且，腦機(jī)接口作為一種新技術(shù)，其研發(fā)需要大量的經(jīng)濟(jì)投入，一些民營(yíng)企業(yè)或研發(fā)機(jī)構(gòu)還力求將其變成商品即營(yíng)利手段，導(dǎo)致很難將自己的成果作為社會(huì)福利在無償或者低于成本的情況下提供給所有需要它的人使用，由此必然會(huì)導(dǎo)致有的需求者（尤其是經(jīng)濟(jì)拮據(jù)的殘障人士）難以用上這一治療技術(shù)。這就既需要通過技術(shù)進(jìn)步來不斷降低成本，使更多的人用得起這一技術(shù)，也需要在成本較高時(shí)通過合理的社會(huì)規(guī)制（如醫(yī)保等）來盡可能公平地推行運(yùn)用這一技術(shù)，從而通過技術(shù)與社會(huì)的雙重努力來平衡好效益與公平之間的關(guān)系。

三是治療與增強(qiáng)之間的平衡難題。腦機(jī)接口既可用于治療，也可用于增強(qiáng)。與任何事關(guān)人體的技術(shù)一樣，腦機(jī)接口技術(shù)遵循“治療優(yōu)于增強(qiáng)”的普遍原則，因?yàn)橹委煂?duì)患者來說是“雪中送炭”，而增強(qiáng)無非是對(duì)健全人的“錦上添花”，何況增強(qiáng)還意味著種種不確定的后果與風(fēng)險(xiǎn)。腦機(jī)接口的直接意義或初始價(jià)值也在于治療。但是，腦機(jī)接口技術(shù)也不能僅限于治療，否則就會(huì)極大地限制這一技術(shù)的發(fā)展前景，并大幅度削弱腦機(jī)接口技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力。另外，腦機(jī)接口技術(shù)的治療和增強(qiáng)功能在許多情況下是界限模糊的，如用于“治療”注意力不集中的智能頭環(huán)，如果將人的注意力提高到了超出一般人的水平，就起到了“增強(qiáng)”注意力的效果。因此，如何既堅(jiān)持治療優(yōu)于增強(qiáng)，又適當(dāng)而安全地保持增強(qiáng)功能的研發(fā)，是我們需要著力處理好的一種價(jià)值平衡。⑦

四是隱私保護(hù)方面的難題。高性能的腦機(jī)接口技術(shù)需要全面而精準(zhǔn)地采集大腦數(shù)據(jù)，以準(zhǔn)確地把握大腦中的想法，從而作出適當(dāng)?shù)男袨橹敢ＤX機(jī)接口技術(shù)的這種功能也被視為技術(shù)路徑的“讀心術(shù)”。“讀心”的技術(shù)化實(shí)現(xiàn)意味著人腦深處的思想可能在機(jī)器面前徹底“坦露”，其中也包括使用者并不愿意被展現(xiàn)的隱私信息。換句話說，一旦接上腦機(jī)接口，人的思想就可以被掃描、讀出和監(jiān)控，腦機(jī)接口此時(shí)形同于“探照燈”，接入它的人則形同在探照燈下“裸奔”，人的隱私權(quán)由此喪失殆盡。但是，如果過度保護(hù)隱私，也會(huì)面臨在治療和使用中無法“對(duì)癥施治”。因此，需要區(qū)分開可公開的隱私與不可公開的隱私，區(qū)別而細(xì)化地對(duì)待不同的隱私，以保障腦機(jī)接口的使用效果。

五是知情同意方面的難題。腦機(jī)接口的使用者通常會(huì)面臨知情同意方面的特殊困難，例如，那些感知有障礙的人難以全面理解使用BCI的利弊風(fēng)險(xiǎn)，因此無法透徹地“知情”；那些言語(yǔ)有障礙的人更難清楚地表達(dá)自己的意愿，尤其是表達(dá)那些猶豫不決的想法，由此使得知情同意原則難以充分落實(shí)到腦機(jī)接口的使用之中。為了改善或破解這一難題，還需要開發(fā)出能夠進(jìn)行腦際溝通的更高水平的腦機(jī)接口（也被稱為“腦—腦接口”或“腦—機(jī)—腦接口”），在這個(gè)過程中，追求和堅(jiān)守知情同意的醫(yī)學(xué)倫理原則，也可以反過來成為提升腦機(jī)接口技術(shù)水平的強(qiáng)大動(dòng)力。

腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)與前景展望

腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展是一個(gè)不斷從科幻走向現(xiàn)實(shí)、從動(dòng)物實(shí)驗(yàn)走向人體試驗(yàn)、從實(shí)驗(yàn)室走向臨床和家用、從醫(yī)療領(lǐng)域走向其他領(lǐng)域的過程。20世紀(jì)90年代以來，腦機(jī)接口逐漸從科幻中的虛構(gòu)走向社會(huì)中的現(xiàn)實(shí)，但腦機(jī)接口的使用（也是試驗(yàn)）主要還是在具備理想條件下的實(shí)驗(yàn)室中，由科學(xué)家和工程師在嚴(yán)密監(jiān)護(hù)下進(jìn)行。21世紀(jì)以來，尤其近十年來，隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，腦機(jī)接口逐步走向臨床治療，也包括少量的家用，這是腦機(jī)接口逐步離開實(shí)驗(yàn)室回到現(xiàn)實(shí)世界，走向?qū)嵱眉夹g(shù)的重要趨勢(shì)。⑧盡管腦機(jī)接口的不少構(gòu)想仍處于實(shí)驗(yàn)甚至概念階段，但無疑顯示了沖擊認(rèn)知、震撼人心的未來前景，以至于包含著將要給人類生存帶來顛覆性改變的潛能，所以它被評(píng)價(jià)為一種“可以激發(fā)人的想象力的技術(shù)”⑨。

根據(jù)預(yù)期的長(zhǎng)短，可以將腦機(jī)接口技術(shù)的趨勢(shì)或前景大致分為近期、中期和遠(yuǎn)期未來，其中近期未來的任務(wù)主要是解決一些迫切的技術(shù)難題，在提高腦機(jī)接口技術(shù)安全性的前提下不斷提升其有效性，使其成為可靠而又高效的治療疾病的手段；中期未來的主要任務(wù)是不斷拓展治療的廣泛性，更多地治愈甚至基本消除人類的殘疾現(xiàn)象；遠(yuǎn)期未來的主要任務(wù)是期待通過腦機(jī)融合來實(shí)現(xiàn)人類增強(qiáng)，使人類智能與機(jī)器智能通過強(qiáng)大的腦機(jī)接口而聯(lián)結(jié)和整合起來實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作，形成更強(qiáng)大的腦機(jī)融合智能，為人類開創(chuàng)一個(gè)嶄新的未來。

首先，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，腦機(jī)接口技術(shù)將越來越精準(zhǔn)、便攜、可靠和易用，在治療上的有效性將大大提高。隨著技術(shù)難題的陸續(xù)被攻克，腦機(jī)接口系統(tǒng)讀取和寫入腦信號(hào)的精度將不斷提高，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更加準(zhǔn)確的信息傳輸和更加精細(xì)的腦功能控制。腦機(jī)接口技術(shù)還會(huì)融合更多更先進(jìn)的人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更好的信號(hào)處理、特征提取和模式識(shí)別，從而提升系統(tǒng)的性能和智能化程度。同時(shí)，腦機(jī)接口設(shè)備的體積和形狀將進(jìn)一步小型化和柔性化，使用戶更加舒適和便攜，且易于適配頭部形狀和大小不同的用戶。腦機(jī)接口設(shè)備還將采用先進(jìn)的能源技術(shù)和高效的算法，以實(shí)現(xiàn)更高的能源效率和續(xù)航時(shí)間，從而確保長(zhǎng)期運(yùn)行和大規(guī)模部署。

隨著性能更高的腦機(jī)接口投入使用，馬斯克于2022年11月底宣布的前景將會(huì)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。馬斯克表示，我們有理由相信，通過更先進(jìn)的植入式腦機(jī)接口，未來能讓脊髓斷裂的人恢復(fù)對(duì)身體的控制。而對(duì)于視覺障礙人士，即使他們以前看不見，以前天生沒有視力，只要他們大腦中負(fù)責(zé)視力的皮層存在，馬斯克及其團(tuán)隊(duì)也相信他們?cè)谥踩胛锉恢踩牒?，仍能重獲光明。理論上講，如果人的外周神經(jīng)系統(tǒng)出現(xiàn)問題，但只要大腦的功能是好的，都能借助腦機(jī)接口技術(shù)來治療或改善疾病的狀況。因此，隨著腦機(jī)接口在未來的性能完善和水平提高，當(dāng)其可以使一切殘障人士恢復(fù)為健全人時(shí)，“殘障”的現(xiàn)象將被徹底根除，如同BrainCo的創(chuàng)始人韓璧丞所認(rèn)為的，腦機(jī)接口使得人機(jī)融合時(shí)代到來，以后的世界將沒有“殘障人”這個(gè)概念，先前的殘障人可以像健全人一樣過美好而有尊嚴(yán)的生活。

其次，腦機(jī)接口將被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、康復(fù)、娛樂等領(lǐng)域，逐漸造就一種“以想行事”的常態(tài)化行為方式。盡管BCI最初旨在治療，主要應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，但它正在越來越多地被開發(fā)應(yīng)用于教育、娛樂、軍事、工業(yè)等其他領(lǐng)域，形成了超出醫(yī)療用途之外的多種用途。隨著技術(shù)的進(jìn)步和成本的降低，腦機(jī)接口技術(shù)將逐漸普及化，成為人類生活和工作中不可或缺的一部分。在這個(gè)階段，還會(huì)不斷涌現(xiàn)出各種商用的BCI，如用于控制電子游戲中的人物、汽車或其他元素，華盛頓大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程教授拉加什·拉奧將其統(tǒng)稱為“服務(wù)型BCI”，包括自動(dòng)駕駛和腦控機(jī)器人、網(wǎng)頁(yè)瀏覽和虛擬世界導(dǎo)航、教育與學(xué)習(xí)、游戲與娛樂、警覺性監(jiān)測(cè)、記憶和認(rèn)知能力增強(qiáng)、測(cè)謊、安保與身份識(shí)別、腦控藝術(shù)等，⑩它們可以作為一種新的消費(fèi)產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)，也意味著腦機(jī)接口從作為殘障人士的治療手段擴(kuò)展成為健全人在非醫(yī)用范圍內(nèi)使用的工具。如腦機(jī)接口應(yīng)用于電腦游戲，開發(fā)了一種全新的娛樂方式：玩家不用任何肢體動(dòng)作和聲音指令，僅靠意識(shí)活動(dòng)來實(shí)施對(duì)游戲的操控，即所謂“腦控游戲”，它可以進(jìn)一步豐富游戲的趣味性。腦機(jī)接口用于提高人的認(rèn)知能力，在教學(xué)等領(lǐng)域中得到了初步的應(yīng)用，今后還會(huì)不斷拓展這種應(yīng)用。在藝術(shù)領(lǐng)域，藝術(shù)家可以將大腦中要?jiǎng)?chuàng)作的藝術(shù)作品直接通過腦機(jī)接口呈現(xiàn)出來，如“腦繪畫”就已初步實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)。在軍事和日常生活領(lǐng)域，BCI技術(shù)被認(rèn)為可以幫助人們更有效地操控機(jī)器人、無人車、無人機(jī)等設(shè)備。在生產(chǎn)領(lǐng)域，腦機(jī)接口還可以作為新型的勞動(dòng)工具，勞動(dòng)者通過意念就可以控制生產(chǎn)線的運(yùn)行。此時(shí)，腦機(jī)接口將成為一種普遍的可以用意念做事的手段，人的行為和生活方式將會(huì)發(fā)生重大變化，它使“以想行事”將成為人的一種常態(tài)化的行動(dòng)方式。腦機(jī)接口通過充當(dāng)新型的實(shí)踐工具和勞動(dòng)工具，使人的實(shí)踐方式與勞動(dòng)方式發(fā)生顛覆性變化：人可以不動(dòng)用肢體進(jìn)行物理上的動(dòng)作，就可以憑頭腦中的“運(yùn)動(dòng)想象”去達(dá)成實(shí)踐效果或取得勞動(dòng)成果，從而實(shí)現(xiàn)“知行合一”。?這無疑為哲學(xué)社會(huì)科學(xué)的探究拓展了新的廣闊空間。

最后，腦機(jī)接口還可能促進(jìn)人機(jī)智能融合、開辟人類增強(qiáng)的新途徑。隨著腦機(jī)接口技術(shù)的不斷成熟和安全性的不斷提高，其應(yīng)用終將從治療擴(kuò)展到增強(qiáng)，即被健全的人用于補(bǔ)充、增加和強(qiáng)化自己的身體功能，包括行動(dòng)或運(yùn)動(dòng)能力、感知和認(rèn)知能力。例如，用于增強(qiáng)人的體能、提高人的反應(yīng)速度和精度、擴(kuò)展人的感知范圍、提升記憶能力以及提高學(xué)習(xí)效率等。如果說腦機(jī)接口用于治療是為了使“亞常”的人變?yōu)榻∪娜?，那么增?qiáng)的目的就是使健全的人進(jìn)一步變?yōu)?ldquo;超常”的人，即在相關(guān)能力上更加突出的人。

就感知增強(qiáng)而言，未來人們可能通過腦機(jī)接口所形成的人工感官去體驗(yàn)一些僅靠我們的天然感官無法體驗(yàn)的感知，如感知紫外光和紅外光、超聲波與次聲波，或感受一些動(dòng)物可以感知但人類不能感知的對(duì)象，解決美國(guó)哲學(xué)家托馬斯·內(nèi)格爾曾提出的感知難題：“人無法像蝙蝠那樣去感受。”這也是在感知能力上人對(duì)于動(dòng)物體驗(yàn)的解析與交互：“由于生存環(huán)境的差異，動(dòng)物進(jìn)化出了多種多樣的感知系統(tǒng)，這些感知系統(tǒng)的靈敏度、檢測(cè)范圍以及可檢測(cè)信號(hào)的類別與人類都有所差異。例如，犬類有非常靈敏的嗅覺，魚類能識(shí)別電場(chǎng)信號(hào)，鳥類能識(shí)別磁場(chǎng)信號(hào)。利用‘人工感知’技術(shù)可以對(duì)動(dòng)物的感知過程和行為特征進(jìn)行解析與數(shù)字化編碼，進(jìn)而通過數(shù)字化信號(hào)實(shí)現(xiàn)與動(dòng)物的交互。”?由此一來，人的感知閾將極大擴(kuò)增。

腦機(jī)接口還可用于人的智能增強(qiáng)，這就是通過BCI將人工智能與人的智能融合為一體，人腦將外在的工具同化為自己的一部分，使人所具有的生物稟賦與技術(shù)能力有機(jī)地整合為一體，通過植入式BCI將人工智能深度融入人腦（從“機(jī)器入身”到“機(jī)器入腦”），人的能力和機(jī)器的能力集合為一個(gè)具有“超能力”的智能體。

這樣的增強(qiáng)過程是對(duì)人的自然身體的有限性的超越，即“超越身體給大腦設(shè)定的邊界”，“將大腦從身體的局限中解放出來”?。這一前景也被有的學(xué)者描述為一幅克服人的“生物學(xué)局限性”而走向“超人”或“后人類”的圖景。當(dāng)然，對(duì)于是否允許發(fā)生這樣的未來走向，在學(xué)術(shù)界形成了極為尖銳的人文爭(zhēng)議，其焦點(diǎn)在于：人經(jīng)過這樣的增強(qiáng)或改變后是否會(huì)喪失其本質(zhì)？人的自然天性或人性是否可以用腦機(jī)接口或腦機(jī)融合之類的技術(shù)來改變？由腦機(jī)接口增強(qiáng)而成的“超人”或后人類是否會(huì)解構(gòu)我們先前關(guān)于“人是什么”的信念？此外，這樣的增強(qiáng)性應(yīng)用還會(huì)引發(fā)社會(huì)公正性、人類多樣性、個(gè)人自由等問題，因此，需要慎之又慎地認(rèn)真對(duì)待。

(作者為華南理工大學(xué)馬克思主義學(xué)院教授、博導(dǎo)）

【注：本文系國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金項(xiàng)目“腦機(jī)接口的哲學(xué)研究”（項(xiàng)目編號(hào)：20BZX027）的成果】

【注釋】

①通過對(duì)于公司的技術(shù)、團(tuán)隊(duì)/合作伙伴、發(fā)展計(jì)劃、產(chǎn)品、融資情況這五個(gè)維度，第三方研究機(jī)構(gòu)評(píng)出了目前世界前十大最受關(guān)注的腦機(jī)接口公司：NeuraLink,Kernel,NeuroSky,MindMaze,InteraXon,BrainCo,Emotive,BrainGate, g.tec,BrainMaster。

②⑨[美]喬納森·沃爾帕著、伏云發(fā)等譯：《腦-機(jī)接口：原理與實(shí)踐》，北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2017年，第12頁(yè)、414頁(yè)。

③?[巴西]米格爾·尼科萊利斯著，黃玨蘋、鄭悠然譯：《腦機(jī)穿越： 腦機(jī)接口改變?nèi)祟愇磥怼?，杭州：浙江人民出版社?015年，第7頁(yè)、187頁(yè)。

④龔怡宏等：《認(rèn)知科學(xué)與腦機(jī)接口概論》，西安：西安電子科學(xué)大學(xué)出版社，2020年，第184頁(yè)。

⑤Johannes Kögel and Gregor Wolbring , “What It Takes to Be a Pioneer: Ability Expectations From Brain-Computer Interface Users”, Nanoethics, Vol.14, 2020, pp.227–239.

⑥Yuste Rafael, Sara Goering, Blaise Agüera Arcas, et al., “Four ethical priorities for neurotechnologies and AI”, Nature, Vol.551, No.7679, 2017, pp.159-163.

⑦肖峰：《腦機(jī)接口的價(jià)值選擇：治療還是增強(qiáng)？》，《科學(xué)技術(shù)哲學(xué)研究》，2022年第4期，第1-8頁(yè)。

⑧Jane Huggins, Christoph Guger, Mounia Ziat, et al., “brain–computer interfaces past, present, and future”, Brain–Computer Interfaces, Vol.4, No.1–2, 2017, pp.3–36.

⑩[美]拉杰什·拉奧著，張莉、陳民鈾譯：《腦機(jī)接口導(dǎo)論》，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016年，第193-215頁(yè)。

?肖峰：《腦機(jī)接口與知行合一新形態(tài)》，《學(xué)術(shù)界》，2022年第8期，第70-79頁(yè)。

?Jianwu Wang, Cong Wang, Pengfei Cai, et al., “Artificial sense technology：Emulating and Extending Biological sense”, ACS Nano, Vol.15, No.12, 2021, p.18671.

責(zé)編/謝帥 美編/宋揚(yáng)

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