脑机接口意味着什么?意味着不需要用手点,仅凭意念就可以指挥机械;或者思维控制的外骨骼,甚至改造原本的肢体,让人拥有血肉所没有的力量!这项技术早在上世纪二十年代,就有概念出现,那么它如今发展的怎么样了?本期我们就来一起探讨一下脑机接口。
年五月,医院的团队,成功通过介入式脑机接口,让非人灵长类动物也就是猴子,脑控机械臂。这项技术看起来颇为科幻,既然猴子都可以实现了,那么临床还有多久呢?答案是,还有点远。因为脑机接口不单单是医学上的问题,还是工学上的问题,更是需要计算机学的参与。
实际上,我国虽然完成了介入式脑机接口的动物实验,但国外已经完成了脑机接口的人体实验。一款名为Stentrode的介入式脑机装置在年4月份,安装到了一位渐冻人症患者的大脑,在经过几个月的训练之后,他可以利用思维在社交平台发帖,还能够进行购物、控制计算机鼠标等一系列操作。
看上去脑机接口似乎已经实现了,其实不然。这个交互过程十分的慢,也存在准确率的问题。这是因为人的思维是十分复杂的,需要计算机的解码过程。这个解码过程并非是解读人的思维,而是对应人的思维。打个比方就是,思维做出抬手的行为,然后观测脑电信号,然后循环此过程,最终选择其中较为一致的信号,作为机械臂的抬手指令。通过对不同行为的学习,能够逐渐扩展接口的指令库。
在这个过程当中,需要一个重要的大脑部位参与,那就是大脑运动皮层。因为运动皮层是直接指挥人的行动的,所以脑机接口自然需要对这一区域的脑电信号进行监测。那么问题就来了,如何顺利的监测这一区域的脑电信号呢?目前主要有三种技术路线:植入式、非植入式、介入式。
首先聊一下非植入式,这个技术路线目前缺陷比较大。有这样一则新闻,世界杯让一位使用外骨骼的残疾儿童来开球,他所使用的就是非植入式,通过一个头盔状的装置监测脑电信号。这个技术路线的原理和无线电有些类似,不过相较之下存在信号不稳定,信号质量差等一系列问题,不是当前主流方向。如果今后有了更好的监测装置出现,也许会改变现状。
随后便是植入式,顾名思义就是将监测装置直接通过开颅手术植入大脑。这种方式能够得到更稳定、更准确的信号。年,一位名叫菲利普·肯尼迪的医生,将一个电极植入自己的大脑。为避免传统植入式电极存在的偏移、不准确、伤害神经元等问题,菲利普医生通过加入被植入者的坐骨神经切片,让电极可以自然而然的融入大脑。
这种方式无疑是危险的,菲利普医生刚植入的时候,出现严重的癫痫、失语症等问题,一段时间后才好转。在好转的这段时间内,他的生活工作并未受到太大影响,他还记录下了大量神经信号。然而由于装置体积、头部伤口等问题,三个月后他取出了植入电极。不过有三个电极和脑组织过于紧密,无法取出。最后菲利普医生留下持续性的单侧面瘫。
最后一种便是介入式,这种方案和心脏支架较为类似,通过将电极插入大脑静脉从而监测运动皮层的信号。这种方式是目前较为主流的方案,从成本、安全性上都要优于植入式,在效果上又优于非植入式。正如前面的例子,这项技术已经在患者身上得到了成功实验,就是对脑电信号的了解不足,而效率较为低下。
总的来说,目前的脑机接口发展较为喜人,我国在这个方向上的发展也稳步前进。伴随着AI技术的高速发展,对脑电信号的研究也许会加速进行。这项技术,必然会让存在身体缺陷的患者,获得全新的生活机会;对于健康人而言,也许有一天能获得血肉之外的能力。那么,你期待这一天的到来吗?