如何看待马斯克公布猴子用意念打游戏视频，称未来瘫痪的人能用意念玩手机？脑机接口的发展前景如何？ 第1页

4.11 更新：

想听听真正做BCI的人是怎么解读这段视频的话，斯坦福大学生物工程系以及神经外科的脑机接口专家Paul Nuyujukian教授昨天发布了一段解读视频(https://www.youtube.com/watch?v=rzNOuJIzk2E)，一步步地解读Neuralink这段演示视频中涉及到的技术以及介绍相关的研究。Paul Nuyujukian的博士和博后导师 (Krishna Shenoy和Jaimie Henderson) 都是Neuralink的长期科研顾问，不过这个视频是从一个学术界独立的研究者的角度出发，带我们解读Neuralink的技术、对于学术界的意义、以及对于未来临床应用的展望。

原答案：

这两年每当马斯克的Neuralink发布一段新demo，Twitter上的神经科学家群体都是一番群嘲，然后大家跟着再次重温一遍BCI领域近二三十年的文献，并且每次我都能从中发现一两篇以前没关注过的遗珠。BCI的经典工作，比如来自Schwartz Lab, Shenoy Lab，以及BrainGate等等的那些经典作品，都已经写进本科生教科书了，我就不再提了 (其实六年前就在知乎上提过)。这次，我又知道了WashU (华盛顿大学圣路易斯分校) 的神经外科医生在2006年用 ECoG (皮层脑电) 做了脑机接口玩太空侵略者游戏(Space Invaders, a.k.a. 『小蜜蜂』)的项目，同样是意念控制1维移动的光标，并且比Neuralink的猴子还多了一个开炮的动作。^[1]

又比如，神经语言学大佬Frank Guenther 2009年发了一篇PLOS ONE (是的就是那个被大家唾弃的PLOS ONE) 提出了一套叫做Neuralynx (这个名字有没有点眼熟)的无线脑机接口系统^[2]，利用植入电极读取中风瘫痪病人的语言运动皮层信号，并无线传输信号至解码系统中，并最终合成语音。

所以，无论是『无线传输』，还是『运动控制』，抑或是『打游戏』，这些技术本身确实都是十几二十年前便已在实验室中做出原型来了，在神经科学家们看来，某种程度上确实是不值一哂。现在要是有谁想写个proposal给NIH或者DARPA说我要做个无线BCI系统让人能通过意念打游戏，显然会被同行们质疑创新性何在，于是也是很难通过评议被资助的。所以这些美妙的原型系统，作为科学上重要的『第一次』而存在，然后就被遗忘在paper的海洋里，等着被后来人一次一次翻出来以用于反驳某些试图重复造轮子的提案。

这就是学术界和工业界的区别之所在，学术界只负责创造和解决『第一次』，一种概念或者技术一旦被做出来了，后续的重复和改进性工作在学术界往往不会受到特别的重视。而工业界则是要不断地改进优化已有技术以实现成本和利润的最优化，并且不断地为已有的技术开发新的应用场景。而后者恰恰是电子技术、计算机科学以及互联网技术能够蓬勃发展，并且二十年前的EE，如今的CS能够成为香饽饽的重要原因：工业界的发展带动了来自业界的大量科研经费的投入，而经费的投入又催生了更多新技术，从而形成正反馈。功利地讲，作为一个神经科学家，我是希望看到更多像马斯克和Neuralink这样的人和公司的存在，这样才能把蛋糕做大，让大家不至于年复一年地挣扎在NIH那20%的funding line上。当然，这一切的前提是马总们能多尊重一下为他们提供核心技术的神经科学家们...

不过，还是要强调一下，现阶段我们的技术储备可能还不足以支撑一大批像Neuralink这样的公司存在。说来也惭愧，我在前文里贴出来的这些研究成果都是十几二十年前的技术了，如今在技术上我们并没有比那时候进步多少，我们对神经编码的本质的认识也并没有比二十年前有什么根本性的突破。所以在逞完口舌之快后，还是得闷头继续写grant proposal，继续改论文，继续敲代码，然后默默羡慕一下隔壁实验室那些加入Neuralink，现在可能已经快实现财富自由的前同事们。

最后，总结一下：

1）我们神经科学界要是能学到马斯克两成的PR功力，也是整个领域的巨大进步；

2）大家继续加油发文章，说不定过两年你的轮子就被马斯克或者牛斯克造了；

3）等到大家的轮子被工业界疯狂复制的那一天，希望你们记得回来跟我一起振臂高呼：二十一世纪是____的世纪！

参考

1. ^Teenager moves video icons just by imagination https://source.wustl.edu/2006/10/teenager-moves-video-icons-just-by-imagination/
2. ^Guenther, F. H., Brumberg, J. S., Wright, E. J., Nieto-Castanon, A., Tourville, J. A., Panko, M., ... & Kennedy, P. R. (2009). A wireless brain-machine interface for real-time speech synthesis. PloS one, 4(12), e8218. https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0008218

说一个脑机接口在瘫痪人中的应用吧（关于马斯克评价部分搁在最后）。

早在2014年，脑机接口就有了真实的应用了，在2014年6月12日圣保罗举行的巴西世界杯开幕式上，一个下身瘫痪的巴西少年，依靠大脑控制机械骨骼的运动，顺利的开球，让全球都目睹了这史诗级的一刻。

而创造这一奇迹的，就是Miguel Nicolelis（米格尔·尼科莱利斯），美国杜克大学医学院神经生物学教授、法国科学院院士、巴西科学院院士、畅销书《脑机穿越》作者、2014年巴西世界杯“机械战甲”发明者。

站在脑机接口领域巅峰的那个人

为了让瘫痪者重获新生，尼科莱利斯教授是国际“再次行走计划”的负责人，并将自己的研究成果进行了应用，他们首先用植入头皮或大脑的电极来探测大脑的活动，接下来将这些信号传输给佩戴者身上的电脑，接下来再用电脑解析这些信号并将其转换为运动指令，接下来，为这位瘫痪少年设计了机械金属支撑结构的外骨骼来驱动少年的下肢，于是瘫痪少年的想法就可以通过这套装置传输到机械战甲上，驱动机械战甲运动，最后成功地开出了这一球。

当时这一幕在全球数十亿人的观看下上演，引发了全民的讨论，而尼科莱利斯教授也用实践告诉所有人，他，是站在脑机接口这个领域的世界巅峰那个人，被美国科普杂志《科学美国人》评为全球最具影响力的20位科学家之一，其研究被《麻省理工科技评论》评为10大最具突破性的科技创新之一。

那么，脑机接口是什么？尼科莱利斯教授又是如何在这个领域深耕呢？

所谓脑机接口（brain-computer interface，BCI），顾名思义就是大脑与外部设备之间进行直接的连接，实现大脑与设备的信息交换。就像大脑可以控制我们四肢和全身的活动一样，脑机接口的目的就是通过大脑来控制外部的其他设备，比如上面提到的机甲之类的等等。

而尼科莱利斯教授也是在这个领域深耕了很多年的专家，他在解读大脑信号上的卓越贡献之一就是设计研究出更加复杂、覆盖大脑区域范围更大的多电极分布方式来获取神经信号，并把脑机接口的应用从需要机器反馈的阶段推到了完全使用意识控制机器的前沿。、

在上世纪90年代，尼科莱利斯就在用多电极分布的方式在小鼠上实验了他的神经信号获取脑机接口，成功的解读了小鼠的一些大脑活动。接下来，尼科莱利斯将其应用到灵长类夜猴身上，解码了夜猴的大脑活动，并将其通过互联网远程传输到机械装备上，结果在夜猴看不到的地方，机械臂可以成功的重现了夜猴的运动方式。

有意思的是，他们进一步将其应用到恒河猴上，不过这一次，它们先把恒河猴和机械臂进行关联，然后让机械臂实时模拟猴子的动作，很快猴子学会了这一套操作，并似乎某种程度上理解了这种操控，接下来猴子就安静不动了，纯粹依靠自己的意识来遥控机械臂，就仿佛机械臂长在自己的身上一样。要知道在之前，脑机接口是需要机械臂直接给予反馈才能进行的，因此

这一研究可以说是开辟了脑机接口实际应用的先河，也为2014年他们在世界杯上展示的那一幕奠定了基础。

当然，目前，脑机接口的研究还处于起步阶段，因为核心制约因素在于如何解读大脑的信号。

人类破解大脑的百年计划

大脑是有无数神经元构成的一个组织，我们日常的一举一动都是受到大脑控制，而大脑的控制，以及大脑的思考和动作，本质上是神经元信号在相互作用传递信息。神经元彼此之间无时无刻不在传递着电信号，每一个动作都可以形成一个信号，最终形成了我们的意识。我们每一个动作，每一个思考都会形成非常多的电信号。

因此，只要我们破解了这些信号传递过程，那么，我们就可以破解人的意识，进一步再把信号转换为我们的机械操作。

不过，理想是美好的，现实是骨感的。大脑的电信号，无论是复杂程度，还是信号总量，简直是一个天量，哪怕我们简单的动一下手指，皱一下眉头，背后都是无数神经元在活动的结果，因此这些年来，我们甚至没有破接触一个简单的动作的所有大脑信号。不过，作为生命医学科学的桂冠，全世界都在关注这个，并且愿意为之付出巨大的努力。于是无论中西，都相继开启了一系列大脑信号破解的项目工程，这些工程被誉为21世纪曼哈顿工程，预计需要几十上百年时间完成。

目前初步已经在实施的计划包括：

1、人类连接组项目（Human Connectome Project）是美国国立卫生院NIH 2009开始资助的一个5年项目，这个项目的目的是使用不同的脑成像技术（主要是静息态功能磁共振，弥散磁共振成像，EEG、MEG等作为补充），绘制出不同活体人脑功能、结构“图谱”Human Connectome Project | Mapping the human brain connectivity。

2、“推进创新神经技术脑研究计划”，简称“脑计划”，于2013年4月2日由奥巴马政府公布，该计划旨在探索人类大脑工作机制、绘制脑活动全图，并最终开发出针对大脑疾病的疗法。

3、人脑工程研发计划将由瑞士洛桑联邦理工学院教授亨利·马克拉姆牵头，由来自世界各地的87个研发团队共同实施。这一项目计划用十年时间，利用计算机制造“活”的人脑模型。具体而言，研究人员需将人类大脑切成8000片，而后利用高性能扫描仪进行数字化处理，绘制人脑详图；同时利用超级计算机描绘和模拟大脑所需的海量数据，最后将成千上万的神经元模型形成局部模型，组装为一个可正常运转的、完整的人类大脑模型The Human Brain Project。

4、“中国脑计划”已获国务院批示，并被列为“事关我国未来发展的重大科技项目”之一，将从认识脑、保护脑和模拟脑三个方向全面启动。目前中科院的九个卓越中心里，涉及到生物和医学的唯一中心就是依托上海生科院的“脑科学及智能技术卓越创新中心”

尽管彻底完成对大脑信号连接的解读需要耗费数十年甚至上百年，但是并不等于我们需要等待到最终完成的那一天。事实上，这些年来，对于大脑信号连接的解读一直没有停滞。

比如在2013年，科学家利用功能性磁共振成像技术将志愿者睡眠时的大脑活动记录下来，此整理出3人睡梦中一些常见内容，比如树、男人等，并将这些内容分成大约20个类别，然后又与3人清醒状态下见到相似场景时的脑活动相比较，得出每个类别的脑活动特征。研究人员开发的电脑程序，能学习、识别并破译出这些脑活动特征，准确率高达60%，这是一个非常浅显的，就像我们看小孩子玩泥巴似的实验，但是一个非常重要的证据，证明我们的大脑活动是可以被理解和解读的。

这就是对大脑信号解读的一个应用。

可以预期未来，随着我们对大脑连接的解读进一步加深，总有一天，我们会彻底破解大脑的秘密，那么接下来，脑机接口的应用就会一马平川。

未来肢体受损的人，不单单是更换一个假肢，而是一个真正可以用大脑控制的肢体，那么和我们自身的肢体其实区别不大了，而且还更耐用且可更替；人类也可以用意识直接来控制更多的机器，比如在地震、火灾等地方，再也不需要消防员亲自进入，而是可以通过专业消防人员意识操控机器来进行灵活的救援。显然，这是一个非常值得期待的未来。

————关于马斯克————

虽然马斯克一贯的喜欢把一些不被大众所知的老技术拿出来让大众眼目一新，因此也引发了不少专业人士的申讨。

但是，我们是不是有时候得反思一个问题：为何这些技术搞出来这么多年，大众却鲜有耳闻？所以有时候，好好搞搞科普还是蛮重要的。不要总觉得酒香不怕巷子深，在这个互联网时代，让人们知道你在做什么，以及你的研究意义，还是很重要的，毕竟科学是需要真金白银支持的，而这些钱，大部分是来自纳锐人，所以科学家不能一边站在很高的高度来鄙视民众对科学的漠不关心，一边又心安理得花着纳税人的钱，甚至成为极少数学阀可以肆意践踏的领域（可以想象民众为何对造假大佬那么愤怒了吧）

另外，科学和技术之间并不能存在绝对鄙视链。说实在的，我算是做科学的民工，但是自从接触到了做技术的人，才明白，很多科学结论到实践阶段存在巨大的鸿沟，很多以为很容易的推进实验，到了工程技术领域却发现细节困难重重。所以马斯克这种技术工程尝试，我是支持的。