未来10到20年，全球脑机接口产业将产生多达2000亿美元的经济价值

脑机接口(Brain Computer Interface，BCI [4] )，指在人或动物大脑与外部设备之间创建的直接连接，实现脑与设备的信息交换。这一概念其实早已有之，但直到上世纪九十年代以后，才开始有阶段性成果出现。

脑机接口，有时也称作“大脑端口”direct neural interface或者“脑机融合感知”brain-machine interface，它是在人或动物脑(或者脑细胞的培养物)与外部设备间建立的直接连接通路。在单向脑机接口的情况下，计算机或者接受脑传来的命令，或者发送信号到脑(例如视频重建)，但不能同时发送和接收信号。而双向脑机接口允许脑和外部设备间的双向信息交换。 [2] 在该定义中，“脑”一词意指有机生命形式的脑或神经系统，而并非仅仅是“mind”。“机”意指任何处理或计算的设备，其形式可以从简单电路到硅芯片。

对脑机接口的研究已持续了超过40年了。20世纪90年代中期以来，从实验中获得的此类知识显著增长。在多年来动物实验的实践基础上，应用于人体的早期植入设备被设计及制造出来，用于恢复损伤的听觉、视觉和肢体运动能力。研究的主线是大脑不同寻常的皮层可塑性，它与脑机接口相适应，可以像自然肢体那样控制植入的假肢。在当前所取得的技术与知识的进展之下，脑机接口研究的先驱者们可令人信服地尝试制造出增强人体功能的脑机接口，而不仅仅止于恢复人体的功能。这种技术在以前还只存在于科幻小说之中。

12月20日早间消息，据报道，埃隆·马斯克创建的脑机接口公司Neuralink又遇到了麻烦。之前美国一些研究机构违法违规，美国农业部没有采取行动，Neuralink也属于农业部监管范围。

早先总检察长办公室OIG(Office of the Inspector General)曾对Neuralink的动物实验计划展开调查，现在它开始审查美国农业部。

Neuralink开发脑植入技术，它可能违反了动物权益，月初曾有报道称OIG正在调查Neuralink。当时美国联邦检察官办公室加州北区分局的联邦检察员要求调查Neuralink。

OIG是美国农业部所属机构，在过去3年里农业部曾8次检查Neuralink设施。考虑到Neuralink有可能损害动物权益，联邦调查官认为评估农业部对Neuralink的检查是合理的。

多年来美国农业部一直遭受OIG的批评，现在联邦调查官要求审查美国农业部自然而然得到了OIG的支持。

电影《阿凡达》中，人类可以通过脑机接口控制“替身”(Avatar)的活动;《黑客帝国》中，人类通过脑机接口与母体连接并维系沟通……如今，这些只存在于科幻电影中的情节正一步步走进现实。

最近，由埃隆·马斯克掌门的脑机接口公司Neuralink，让猴子通过屏幕和植入大脑的传感设备来追踪屏幕上的移动光标，拼出了“Can I please have snacks”(我能吃点零食吗?)的英文短句。猴子全程和键盘没有物理接触，马斯克称，它在用意念移动光标。

过去三年，这家脑机接口公司每年都会公布其脑机接口技术的进展，实验对象也从小鼠、猪变成了大脑复杂程度接近人类的猴子。人们也看到，在脑机接口领域，传感设备的体积不断优化、缝合速度不断加快。不仅如此，马斯克还表示首款Neuralink设备有望在未来5-6个月内进入人脑试验。

脑机接口作为人脑与外界(计算机或其他外部装置)实现连接进行直接通信的“黑科技”，已经成为资本追捧和科技巨头争抢的风口。不仅仅是马斯克的Neuralink公司，华为、谷歌、Meta等海内外大型科技公司均在这一领域有所布局。麦肯锡(McKinsey)预测，未来10到20年，全球脑机接口产业将产生多达2000亿美元的经济价值。

面临技术路线之争

在马斯克的设想中，一枚芯片可以在大脑和计算机之间建立一条通路。根据他的描述，脑机接口是通过手术向脑中植入计算机芯片，利用电流让计算机和脑细胞产生“互动”，短期目标可以帮助治疗阿尔茨海默氏症、痴呆症和脊髓损伤等神经系统疾病。而对于健康人来说，脑机接口则能够实时监测健康，通过控制激素水平减轻焦虑，甚至可以存储一个人的记忆。

目前，脑机接口有公认的三类技术路线——侵入式、半侵入式、非侵入式。马斯克的Neuralink是典型的采用侵入式路线的明星公司。

过去三年，Neuralink每年都公布其脑机接口技术进展。2019年，Neuralink宣布，通过线程、机器、芯片、算法四个具体方向，利用手术机器人、N1传感器和柔性电极三大工具，以侵入式方式建立脑-机系统，并成功在小鼠身上进行了实验;2020年，Neuralink为三只小猪植入了“硬币”大小的芯片，一小时内将1024个柔性电极嵌入猪脑;2021年，首次在猴脑中植入脑机接口芯片，让这只猴子在没有游戏操纵杆的情况下，仅用大脑意念在电脑上打乒乓球。

人类用大脑控制设备的想法已经持续了数十年。然而，直到最近几年，脑机接口才开始显示出实际的潜力。

“一位下身瘫痪的退役士兵，意外加入科学实验，通过头戴设备，用意念操控人造的混血生物，代替他完成各种行动。”这是2009年上映的科幻电影《阿凡达》为我们描绘的场景，而这种看似天马行空的桥段，正从银幕走向现实，实现这种现象的技术便是脑机接口。

在介绍脑机接口之前，我们有必要先了解一下人类大脑。

大脑，是人类体内结构和功能最复杂的组织，同时也是精巧和完善的信息处理系统。其中，大脑皮层作为控制和调节躯体运动的最高级中枢，分为精神功能区、视觉区、听觉区、机体感觉区、语言区等五个功能区域，主导机体内一切活动过程，并调节机体与周围环境的平衡。也就是说，不同类型的脑机接口需要获取不同功能区域的大脑皮质层发出的信号。

什么是脑机接口?

脑机接口的实现方式就是通过信号采集设备从大脑皮层采集脑电信号、读取至计算机、分析和提取其中携带的特征信息，然后对信号进行预处理，提取特征信号，再利用这些特征进行模式识别，最后转化为控制外部设备的具体指令，实现对外部设备的控制。

实际上，脑机接口这一概念早在1973年就已经提出，但由于当时技术的限制，彼时的脑机接口更多地还是处于科学幻想阶段。近几年，随着人工智能、大数据、神经生物学、传感器等技术的进步，脑机接口迎来新突破，开始进入快速发展的阶段。