上观新闻 先来看看脑洞“打”开后会怎样,我们都盼着脑洞大开
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还记得《黑客帝国》里的“脑机接口”技术吗?主人公借此可穿梭于虚拟世界 。 这到底是一项怎样的黑科技?11月7日 , 上海科普大讲坛邀请了华山医院神经外科陈亮教授、中科院上海微系统与信息技术研究所陶虎研究员 , 揭秘这项最前沿的科学技术 。
【马斯克公司宣称的“无线充电”可能是一个“噱头”】
陶虎介绍 , 早在1970年 , 美国国防高级研究计划局开始探索脑机接口的潜力 。 1998年 , 第一个大脑植入接口产生了高质量的信号 。 2005年 , 科学家成功地让猴子利用大脑控制了机械臂 。
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陶虎研究员
近年来 , 各国的“脑计划”更是风起云涌 。 今年7月 , 国务院批复的中国脑计划包括了五大方向:脑认知、脑疾病、类脑与脑机智能、脑智发育和技术平台 。 就在上个月 , 美国脑计划2.0版本发布 。 从2018年11月起 , 美国宣布对14类高新技术进行“出口管制” , 其中就包括脑机接口技术 。 Facebook、Google等商业巨头都在积极布局脑机接口领域 。
脑机接口分为侵入式、部分侵入式和非侵入式 , 侵入式通常直接植入到大脑的灰质 , 因而所获取的神经信号质量比较高 , 但容易引发免疫反应和愈伤组织(疤) , 进而导致信号质量的衰退甚至消失 。 部分侵入式一般植入到颅腔内 , 但是位于灰质外 。 非侵入式是一个可以让人穿戴的设备 , 这样就避免了昂贵和危险的手术 , 但记录到信号的分辨率并不高 。
全球排名前10的脑机接口公司 , 有7家来自美国 , 其中3家从事侵入式研究 , 已融资3亿美元 , 超过另外7家非侵入式脑机接口公司的总和 。
“目前 , 马斯克创立的脑机接口公司Neuralink可以做到单片集成1024个神经元采集通道 。 如果未来能够同时记录10万个神经元 , 对于脑疾病会有一个很好的呈现 。 ”在陶虎看来 , Neuralink宣称的“无线充电”可能是一个“噱头” , 因为无线充电过程中的发热现象 , 对于大脑这样一个对温度极其敏感的部位就是一个很难绕过的困难 。
“我国缺乏原创脑机接口核心技术 , 在精度、在体稳定性方面远落后于美国 , 但近期亮点颇多 。 ”陶虎介绍 , 今年1月 , 浙江大学将进口阵列电极植入到了72岁高位截瘫患者的大脑运动皮层 , 首次实现了患者用意念控制机械臂完成握手、饮水、进食等动作 。
“神经外科手术精度可以达到1毫米 , 但术中脑功能定位精度只有5毫米 。 ”陶虎说 , 目前神经外科术中脑功能定位对脑机接口需求巨大 。 这就需要解决三个问题:第一 , 高质量与低创伤难以兼得 。 第二 , 脑电极不可降解 , 需二次手术取出 。 第三 , 无法长期在体稳定工作 。
陶虎认为 , 脑机接口在动物身上各类简单的功能验证都已实现 , 但具有很大的局限性 , 未来脑机接口取得进一步应用突破必然是通过人来实现 。
【技术的问题和人的问题应同步解决】
马斯克为何要成立脑机接口公司?“人工智能发展得那么快 , 人的进化速度远远跟不上机器 , 他担心有一天人在机器面前会像一个宠物猫 , 需要靠卖萌活着 。 于是他反其道而行之 , 希望把机器植入到人脑 , 用机器的储存和计算能力来帮助人脑 。 ”陈亮说 , 对于马斯克的这一“天马行空”想法 , 人们不敢小觑 。 因为他之前提出的“火箭回收”和“星链计划” , 同样乍一听“不可能” , 结果都成为了现实 。
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陈亮教授
陈亮介绍 , 脑电是探索神经活动机制的一个很好的窗口 , 比如对于癫痫病人来说 , 如果能探测到大脑异常放电位置 , 就可以比较好地控制病情 。
“假肢使用者经常有一种别扭的感觉 , 这个假肢不像是自己的 。 拿一个细小的东西时 , 需要不停地用眼睛去确认 。 这正是没有触觉反馈导致的 , 这就需要脑机接口技术形成一个闭环 , 既要有运动 , 也要有触觉的反馈 。 ”陈亮认为 , 脑机结合是一个非常复杂的工程 , 需要神经学家、材料学家、数学家、微电子学家的合作 , 而外科医生几乎参与每一个过程 。
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