引言说起“脑机接口技术”，大多数人可能会对这项技术感到陌生和好奇。但其实，脑机接口的概念在诸多科幻电影中都有着自己的身影，令人印象深刻，甚至回忆起来依旧历历在目。 在电影《阿凡达》中，主人公就曾运用一个机器，将自己的心智转移到另一个非人类物种的身体之中，并且能任意操控这个非人类物种的躯体，也具备对这副躯体所有的感知。  在影视剧《西部世界》中，现实世界人类的意识可以通过特定的渠道，穿越进运用高科技搭建的虚拟西部世界中，在这个虚拟世界中肆意享乐，具备感知一切的能力。 科幻作品中总是充满了对脑机接口技术的幻想——运用人脑的意识和高科技的加持，创造出一个全新的虚拟世界，或者说运用机器设备做到心智的转移和意识的操控。 这些看似遥远而充满想象的设想，在一些人眼中，其实正在一步步成为切近的事实。这究竟是人类对脑机接口技术乐观而夸张的想象，还是在不久的将来会成为人类社会中真真实实的存在呢？迄今为止，脑机接口技术在现代社会是一种怎样的存在呢？它的发展趋势与走向又会如何？ 种种疑问，不仅充斥你我的内心，也成为了近年来科研工作者研究和发展脑机接口技术的主要动力，推动着脑机接口技术逐步走进大众的视野之中。  一、走近脑机接口技术：脑机接口技术是现代科学的前沿领域，树立21世纪人类科技的新标杆认识脑机接口技术的第一步，也是最为首要的一步，就是理解脑机接口设备工作的原理和步骤。 脑机接口技术是一项变革性的、颠覆传统的新型人机互交技术，英文全称“brain-computer interface”，简称“BCI”。这是一门多学科交叉的研究领域，涉及认知科学、神经工程、神经科学等诸多核心学科。 其中，“脑”是指“具有有机生命形式的脑系统或神经系统”，而并非像科幻电影和影视剧作品中那样，仅仅指抽象的意识或心智；“机”则是“任何能够处理数据或进行计算的设备”，其形式可以是简单电路，也可以是复杂的硅芯片；“接口”是指“用于交换信息的中介物”。  “脑机接口”这一名词的含义，实际上涵盖着脑机接口技术工作的原理，即在人脑或神经系统中与外部设备创建的用于信息交换的连接通路。 BCI技术基本的实现步骤主要分为四步：信息采集、信息解码处理、再编码以及反馈。事实上，BCI技术的工作步骤参照的就是我们人体的神经中枢调控身体的工作原理，每一个步骤都有着相应的神经系统工作的环节。 截至目前，脑机接口技术主要分为两类：一类是输出式BCI，主要利用中枢神经系统产生的信号，将人脑的思维、感知、认识转化为指令信号，提供与外部世界通信、交流或产生新控制的一种方式。 另一类则是输入式BCI，这类BCI主要是运用外部设备绕过外周神经和肌肉系统，直接向大脑传输神经刺激或神经反馈，以达到调控人体、使得肌肉系统产生动作的目的。  BCI技术进行信息采集的方式主要分为三种：侵入式、部分侵入式以及非侵入式。 侵入式BCI通常是直接植入到使用者的大脑灰质当中，从而能够获取到高质量、高精度的神经信号，但却有一个无法避免的显著缺点，那就是容易引起免疫反应，进而导致信号质量的衰退。如此一来，侵入式BCI在数据获取上一旦出现问题，在使用方面也会大打折扣。 部分侵入式BCI的接口一般是植入于颅腔内而位于大脑灰质之外，信息分析主要是基于脑皮层电图进行。 虽然部分侵入式BCI的空间分辨率不及侵入式BCI，但是它引发免疫反应和愈伤组织的几率较小，相较于侵入式BCI而言，安全性更高。  非侵入式BCI，顾名思义，是不需要植入脑内的脑机接口，外观类似于帽子，设备上方附着着不少信号采集器，需要使用者佩戴在大脑外。 由于颅骨对信号具有削弱作用，再加之神经元发出的电磁波又具有分散效应和模糊效应，检测到的信号分辨度较低，很难确定信号是来自于哪个脑区，更加难以辨别相关单个神经元的放电。 非侵入式BCI最为显著的代表是脑电图（EEG），被誉为“最具潜力的非侵入式脑机接口的主要信息分析技术”。 脑电图在大众视野中的出现频率较高，一方面是来自于科幻影视剧，另一方面则是来自于新闻媒体。该技术凭借其良好的时间分辨率、优越的易用性与便携性以及相对不高的价格等优势，进入了大众视野。 但即使是这样，这项技术依然难以避免地暴露出了它的缺陷：其一是它对噪声极为敏感，对使用环境的要求苛刻；其二是使用者在使用之前需要进行大量的训练，操作难度也成为了脑电图推广的阻碍。  在目前的研究中，侧重点主要是大脑信号的解码以及关于大脑调控神经的机制的挖掘，因此，从大脑向外部设备输出信号的输出式BCI，现今在BCI技术的应用市场中占据主导地位。然而，这并不意味着BCI技术已经实现了产业化，走向了市场。 相反，BCI强大的商业前景使其一直在面向市场，不断开发该项技术的使用价值，但在BCI产业化、规范化、标准化的道路上，仍然任重而道远。 二、应用脑机接口技术：脑机接口技术是现代科学领域最具强大应用前景的一项研究之一，引领人类走向科技发展的新福祉BCI技术的应用前景可以说是“广阔”的代名词。无论是医学领域还是非医学领域，BCI技术始终占据着广泛的用武之地。而BCI技术在医学领域的应用是最直接也最重要的。  首先，BCI技术可以监测与评估大脑的状态，对大脑的疲劳状态、情绪状态、认知负荷等，都有着较为明确的数据，从而能够探寻到患者视觉障碍、听觉障碍、意识障碍或是触觉障碍等，有利于预防潜在脑疾病的突发，改善脑外伤、脑卒中、癫痫等病征。 同时，BCI技术还能够配合康复训练，改善上下肢运动功能障碍，促进大脑运动皮层的神经可塑性，也为肌无力、脊髓损伤等重大疾病提供了新的康复思路。 BCI技术也在神经调控层面具有不可估量的前景。BCI技术可以促进异常脑结构或是脑功能的正向发展，适用于治疗阿尔兹海默症、焦虑症、抑郁症、强迫症、创伤后应激障碍等精神类疾病，也有望破除药物依赖性（滥用药物、吸食毒品、酗酒等）的治疗难题和克服轻度认知障碍等。 对于存在行动障碍的患者而言（如患有脊髓损伤、小儿麻痹症、肌肉萎缩或截肢的患者等），BCI技术可以提供脑控假肢、脑控轮椅，能够更加便于使用者的操控和运用，大大助力患者恢复正常生活。  对于存在语言交流障碍的患者而言（如患有自闭综合征、失语症的患者等），可以尝试运用BCI脑机通信系统，与外界搭建起沟通的桥梁。 在非医学领域，BCI技术同样潜在着强大的应用价值，有望发挥出超乎人们想象的巨大作用。其中，最具前瞻性的BCI技术的应用研究，非军事领域莫属。 军事领域所需的脑控技术，可以发展脑控无人机、脑控武器等。脑控无人机可以根据使用者的意识，更加自如灵活地飞行，降低战斗机的操作难度，提升战斗机的效率，对军队战斗力的提升有着显著的推动作用。 脑控武器则需要战士佩戴信号采集帽，并对相应武器发出作战指令，能够在减少误伤人员、增强作战能力等方面作出突出贡献。除此之外，BCI通信技术、动物侦察兵等也可以在作战时发挥巨大作用。  在智能家电日益蓬勃的今天，人们对于家用电器的智能化要求也日渐提高。基于BCI技术的脑控家电，则能够实现直接将人脑作为遥控器的愿望，让使用者可以直接用意念操控家电或是家具，比如打开灯光和门的开关、打开或关闭空调等，甚至有望生产出脑控家用服务机器人投入使用，让未来的居家生活更加便利、更加智能。 BCI技术与VR技术相结合，能够开启游戏体验的新世界。计算机通过佩戴在玩家头皮上的传感器采集脑信号，由解码算法将信号转化为游戏中需要执行的指令，就可以实现用“意念”玩游戏。 这不仅可以提升游戏的娱乐性，增强玩家在游戏中的沉浸感和更为真实的体验感，而且在很大程度上提升了游戏的友好度，能够让一些存在肢体障碍的玩家也体验到游戏的乐趣。 也许，在BCI技术的牵引下，未来可以将联机游戏变为多脑协同游戏，让游戏操作难度降低的同时，大大提升了游戏的趣味性。  可见，BCI技术无疑是一项在多方面、多领域极具应用前景和商业价值的前沿研究领域，在为人类社会开拓广阔前景的路途上，扮演着重要的角色。 三、展望脑机接口技术：脑机接口技术是现代科学研究中前程似锦的一项科技，描摹着人类社会未来生活的全新蓝图在BCI技术的发展史上，具有里程碑意义的一项实验，无疑是出现在2012年巴西世界杯的“机器战甲”。 一位截肢残疾者，身着机器战甲，借助脑机接口和机械外骨骼成功开出了一球。这在BCI领域是一件惊天动地的大事，似乎在预言着BCI技术的光明前景和商用价值。虽然，BCI技术的产业前景不可否置，但是，BCI技术如今面临的产业转化依然困难重重。 截至目前，无论是医学领域还是非医学领域，BCI技术都未实现大规模应用。所以，看待BCI技术产业化的现状，不能过分夸大、盲目乐观，也不能固步自封、太过消极保守。  需求是推动市场的根本动力，也是产业转化的根本条件。在医疗领域，BCI技术的应用具有十分重大的必要性，其原因在于BCI 技术在辅助诊疗与帮助现有方法不能检测和治愈的某些疾病进行康复这两大方面，具有着不可替代性。 但由于目前BCI技术的成熟度较低，脑信号采集传感器的技术瓶颈亟待突破，从实验室研究到具体应用仍旧存在着难以跨越的鸿沟，而且，BCI技术操作的难易程度直接决定了BCI技术推广的可行性。 现今的BCI技术操作流程，对于大部分人而言还是较为复杂。究其原因，还是技术的成熟度不高，才导致了操作的大众性不高。 除BCI技术自身所需要完善的发展外，外部环境也对BCI的产业化转化产生着重要影响。社会舆论无论是消极排斥还是盲目乐观，只要是较为极端、缺乏客观真实的判断的言论，都会直接或间接地BCI技术的潜在用户群体的消费意愿。 同时，产业的前期投入和政府的政策支持、资金支持也是必不可少的一部分。 尽管，无论是医疗领域，还是非医疗领域，BCI技术的产业化趋势无法阻挡，其应用前景和商业价值也不可否认，但是，种种因素的制约之下，实现BCI技术产业化仍然需要一定的缓冲时间。 还有一些问题，让BCI技术的研究者们一直感到焦虑和困惑。那就是人类对于大脑的探寻真的已经足够成熟了吗？BCI技术是否真正到了实现产业化的节点了呢？如果现在就实现BCI技术的产业化，是否意味着BCI技术将迎来规范化、标准化，从而或多或少地限制了BCI技术的发展呢？ 这些问题近年来众说纷纭，却始终没有一个特定的答案。因为没有人能够对科学未卜先知，人类所拥有的智慧，终究抵不过实践的证明和时间的答案。 结语在如今的大数据时代，BCI技术对于数据要求的精确度就是其中的一个缩影。世界上每一枚硬币都有两面，就如同世界上每一项技术的推广，都是一把双刃剑。BCI技术的即将推广，却又有如此多反对的声音，实际上也在另一个侧面告诉人们，背后必将会带来一系列的伦理问题。 用户隐私的泄露、错误地解码或识别用户意图、对大脑产生不良影响、使用者的性格或人格因此发生改变、人机界限模糊的问题等，都是这其间无法避免的。 在推广一项技术时，我们所需要思考的不仅仅是科技会给人类带来的益处，更要思考科技所带来的伦理问题。如果这些问题得不到解决，那么BCI技术的推广将可能处于暂停状态。 将科幻变为现实到底还有多遥远的距离呢？未来的人类社会会被科技所反噬吗？这需要我们静观其变，拭目以待！ 参考文献： 《脑机接口——革命性的人机互交》 《脑机接口：如何从实验室到现实场景》 《面向实用的脑机接口：缩小研究与实际应用之间的差距》 《脑机接口技术发展新趋势——基于2019-2020年研究进展》0 |
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