米格尔·尼可莱利斯教授将在 8 月莅临极客公园奇点大会，与大家分享关于脑机接口的最新进展。
正当 AI 技术席卷全球成为最新风口时，另一项脱胎于黑科技正在逐渐走出实验室，成为硅谷到公司关注的焦点，那就是脑机接口技术（Brain Machine Interface BMI）。4 月 Facebook 开发者大会 F8 上，公司新部门 Building 8 的展示了团队的成果——使用脑机接口技术让一位行动不便的病人通过意识完成了在电脑上打字。无独有偶，向来喜欢押注前沿技术的特斯拉公司 CEO Elon Musk 也看重 BMI 技术，召集学术专家成立 Neuralink，目标是实现《黑客帝国》式的「脑机合一」。除了 Facebook 和马斯克，一批初创公司如 Neuropace、Kernel、Longeviti Neuro Solutions 也加入到硅谷「脑机」大战中。
近日，美国杜克大学神经工程研究中心创始人，杜克大学医学院神经生物学教授，脑机接口技术先驱米格尔·尼科莱利斯表示，Facebook 等公司想要在脑机技术上复制「硅谷式成功」的方法可能比较难，BMI 技术从走出「实验室」普及到大众市场，还需要 10 年的时间，但是 BMI 技术一旦成功，将彻底颠覆我们的世界。同时，尼科莱利斯教授透露将现身极客公园 8 月的奇点大会，与大家分享目前脑机技术的发展趋势，解答从脑机到「黑客帝国」的秘密。
「机械战甲」背后的巴西人
2014 年世界杯上，身患截瘫的巴西青年朱利亚诺·平托身穿一套奇怪的「机械战甲」，在工作人员的帮助下开出了世界杯的第一脚球。这样一个「桑巴奇迹」的诞生，是米格尔·尼科莱利斯教授团队的功劳，他们使用脑机接口技术+外骨骼，成功让一个瘫痪患者恢复了行动能力。除了巴西世界杯的惊世一脚，尼科莱利斯团队还实现了猕猴通过意识控制异地的机械手臂、老鼠「千里传情」等多个世界知名的实验。
虽然在近年来成为焦点，但其实脑机接口技术并非全新技术。早在上世纪 60 年代，英国 Burden Neurological Institute 的 Grey Walter，就在癫痫病人脑内贴近大脑皮层的地方植入电极，让病人用思维控制幻灯片机器的切换。时间推进到 80 年代，米格尔·尼科莱利斯进入圣保罗大学医学院学习神经生理学，师从塞萨尔·艾瑞尔（Cesar Timo-Iaria）教授。当被问到当时为什么选择了神经生理学时，尼科莱利斯教授回答：「小时候曾经看过一本介绍大脑的书，当时的我觉得大脑是世界上最神奇的事物。」
完成圣保罗大学学业后，米格尔来到美国 Hahnemann 大学继续神经科学的研究，稍后又去到美国杜克大学神经生物学学院，和同事一起研究脑机接口技术。当时正值 80 年代末 90 年代初，电脑浪潮席卷世界，米格尔和同事在神经科学之外，还自学编程来完成脑机接口的早期实验。「当时我们的存储只有几十 KB，不像想在都是 GB 的存储，所以我们的程序必须写的十分完美。」尼科莱利斯教授说到。
2002 年，米格尔及其团队通过在猕猴脑中植入电极阵列，成功让猕猴通过意识控制机械臂完成抓取等动作。2008 年 1 月，团队让身在美国达勒姆实验室的猴子用意识控制了远在日本京都实验室内机器人的行走，更惊人的是，整个控制闭环所需要的时间，比猴子从自己大脑意识传播到肌肉的时间还快 20 毫秒。6 年之后，全世界都见证了 2014 年巴西世界杯令人惊艳的开场。
硅谷开始追逐风暴
2012 年的 TED 大会上，尼科莱利斯教授非常诗意的称脑机技术是「追逐风暴」，因为自己和同事一直以来做的就是追寻大脑神经元制造的电子风暴，并试图破解它们。而现在，脑机技术在发展数十年后成为热门，在「追逐风暴」额身影中，开始出现硅谷 IT 巨头。
硅谷钢铁侠 Elon Musk 除了电动车和太空探索之外，在脑机技术上也有宏大野心。马斯克希望借助脑机技术，实现人脑增强，最后达到人与 AI 合一，人类可以上传和下载意识的终极目标。虽然很难判断马斯克的脑机畅想和火星移民哪个更夸张，但其创立的 Neuralink 公司已经开始征集神经科学行业内的顶级专家 Vanessa Tolosa、Timothy J. Gardner、Philip Sabes 等人，在植入电极、信号传输放大以及信号解码等方面进行研究。
2 个月前的谷歌 F8 大会上，旗下 Building 8 团队展示了植入式脑机技术成果，让一位残障人士利用意识成功输入打字。在脑机技术项目上，Facebook 已经组建了 60 多人的团队，在语音解码、语言的机器学习、光学神经系统以及神经假肢等方面进行研究。
除了上述巨头，一些初创公司也加入到脑机技术的竞争中。例如 Neuropace，该公司研发的响应式神经刺激系统（RNS）通过植入大脑的电极，实现监控和控制癫痫病人的脑神经异常活动。Longeviti Neuro Solutions 公司的目标更确切一些，研发带有接口的头盖骨嵌片，方便植入电极或者药物注入。
「几天前我刚刚在一个会议上给一群硅谷的 CEO 将脑机接口技术。」米格尔说到，他认为脑机技术目前在硅谷已经成为一种「狂热」。
产品思维无法解决脑机难题
不过，尼科莱利斯认为，硅谷在 IT 和互联网领域的成功，或许很难复制到脑机技术上。在探讨规矩巨头在 BMI 技术的野心之前，有必要简单阐述一下脑机技术的原理。本质上来说，脑机技术可以分为三个部分：
信号采集
顾名思义，就是大脑皮质中神经元的活动及信号的获取，这是脑机技术的根本，没有信号的获取之后的步骤自然无法开展。从方式上来说，信号的采集分为两种，植入式和非侵入式，前者通过在大脑皮质区植入电极阵列来获取信号，后者通过津贴颅骨的电极来收集信号。两种方式各有利弊，非侵入式优势在于无伤害，但是采集的信号质量低不稳定；植入式能够获得高质量神经元信号，但由于点击植入大脑，不可避免的会造成大脑物理损伤。
信号传输
脑机技术中的重要一环，即便是植入的方式，所获取的信号也相当微弱，必须通过专业设备对信号进行放大和降噪。目前的信号传输依然是有线方式，专门用来分析和放大脑电信号的机器尺寸都很大，想让实验者带着这样一台机器理论移动可行实际不可操作。
信号解码
脑机技术的核心所在，在搜集到脑电信号之后，如何破解分析并读懂这些信号，并将信号转化为机器能够识别的编码和程序，才能最终实现通过意识控制机器的目的。如尼科莱利斯教授一样的神经科学家一直以来致力的就是如何读懂大脑信号，即信号的解码工作。
尼科莱利斯教授认为，硅谷精英们的「工程师思维」和「编程特长」或许可以在信号采集和放大，以及信号解码之后的机器对接方面有较强优势，但对于脑机技术的核心，即大脑信号解码方面却是摸不到头脑。「我相信他们可以制造出一个非常漂亮非常易于操作的产品或者 App，但是很遗憾它们并不会起作用，因为制作者并不理解大脑和脑电信号的运作原理。米格尔说到。」
从实验室到市场 脑机技术或需至少 10 年
从 1960 年代到现在，半个世纪之后，经过众多神经科学、生物工程以及医学专家的共同努力，脑机技术已经从实验室阶段过渡到现在的临床测试期。全球的脑机技术团队都在尝试和医学院以及医院合作，为渐冻症、脑瘫以及中风患者提供一个恢复交流甚至行动功能的机会。尼科莱利斯教授透露，目前团队也正在和国内的大医院就脑机技术在临床项目上进行合作。「中国大概有几千万脑瘫或者中风患者，脑机技术能够帮助他们更好的生活。」米格尔说到。同时尼科莱利斯教授对即将到来的极客公园 8 月的奇点大会也十分期待，他十分希望将自己在脑机领域的经验和预测分享给中国同行。
对于目前脑机技术的发展，尼科莱利斯认为最重要的是进行大量测试。「波音后者空客要推出一个新机型，会进行多年的测试，要不然我是绝对不会这些新飞机的。」米格尔说到，而处于临床实验阶段的脑机技术需要的正是大量的测试机会。只有通过这些测试，科学家才能更加了解大脑的运行机制，进而真正提高脑机技术水平。
而向来对工程和产品更加擅长的硅谷 IT 巨头，则将目光锁定在和硬件相关的难题上。上文中说大脑神经信号的采集分为两种，植入式和非侵入式，两种方式都有特有的难题。植入的方式，由于需要将电极放置在大脑皮质中，后者产生的排异反应会渐渐让电极失效，导致无法采集信号；非侵入方式，由于保持接触的凝胶干燥等问题，并不能长时间保持信号的采集。
针对这些问题，目前硅谷竞争者也各有方式，马斯克的 Neuralink 正在研究使用柔性硅基聚合物电极来解决大脑对电极的排斥反应；Facebook 则希望使用光学方式来进行大脑神经信号的采集。但无论是植入式还是非侵入式，要想脑机技术产品像 iPhone 一样走进大众市场，还需要很长时间。「我的预测是还需要 10 年-20 年时间。」尼科莱利斯教授说到，他认为自己的预见还是比较保守的。「这些大公司开始在技术上进行投入，或许会加速整个进程。」米格尔说到。
脱离空间颠覆认知 直抵《黑客帝国》
其实，如果脱离这些技术上的难题，从宏观上来看脑机技术的话，相信所有人都会为其震惊。本质上普通人只能用自己的意识来直接控制自己的身体（不包括使用工具），而脑机技术能够让人类实现通过意识操控远在千里之外的机器人，更重要的是，通过机器人（肢体）的传感器，这些感觉可以实时传回到人类的大脑——某种程度上人类已经实现了肉体的无限延伸和空间的穿越，这已经颠覆了人类的认知。而如果脑机技术成功，人类对于何为自我，何为意识都将会有全新的认识。
「想象一下在未来你可以通过意识来控制手机、电视和汽车等工具，那会多么方便。」米格尔笑着说到，这位专家认为脑机技术将会完全颠覆人类与世界的交互，当然更重要的是，也将改变人类之间的交互。「之后我们不再需要语言，可以完全靠意识来进行交流，那个效率就不是文字和语言能比的了。」尼科莱利斯教授描述了这样一个科幻电影中常见的场景。而如果米格尔描述的未来成为现实，可以想见我们未来的生活和世界将会有翻天覆地的巨变。
而等到脑机技术发展成熟，马斯克的「意识上传和下载」成为可能，我们或许将进入到《黑客帝国》中的场景，当然背景没有那么黑暗。「在那之前，我们还有太多的事情要做。」尼科莱利斯教授总结到。
来极客公园奇点大会看教授！
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