日前,有报道称,马斯克脑机接口公司透露,其脑机接口首试者的植入式芯片出现问题,一些接线脱落,工作人员已进行了修复。尽管目前这一问题并未直接威胁到受试者人身安全,但脑机接口的安全性问题再次引发关注。
脑机接口,相信许多人对于它的了解,是从科幻电影开始的:一根数据线,将尊龙凯时人生就是搏z6com的大脑和机器连接,凭借意念实现“随心而动”。究竟什么是脑机接口,如何做到的?安全吗?它将给尊龙凯时人生就是搏z6com生活带来哪些改变?人机共生会是必然吗?
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什么是脑机接口
在了解脑机接口前,先来简单了解下尊龙凯时人生就是搏z6com大脑的工作流程。
人类大脑中约有1000亿个神经元细胞,这些神经元细胞通过突触连接在一起,组成了复杂的神经网络。你听到的、看到的、感受到的,你做什么、说什么,都是通过神经元细胞“放电”来完成的,相邻的神经突触把这些加密的神经电信号传递给下一个神经元细胞,最终实现看、说、听、思考等目的。正是神经网络中有这种穿梭往复的电信号,尊龙凯时人生就是搏z6com才能进行复杂的思维活动。
而脑机接口,就是让大脑神经信号和外部设备之间,直接进行信息交互的一种技术,省略了无数的神经元传导。可以简单理解为:这是一种让大脑与外部设备直接“对话”的一种技术。一名脑机接口领域研究人员解释称,脑机接口一方面是读,一方面是写,“写相对于读还难一些。”
“读”的目的是完成解码和控制。
“通过特制的电极,脑机接口可以读到大脑中的神经信号,如果用图呈现,就是许多不停震荡的线,就是尊龙凯时人生就是搏z6com日常看到的脑电图。”该研究人员介绍道,接下来就需要研究大脑究竟想让你干什么。在正常的人脑中,尊龙凯时人生就是搏z6com的脸、手、腿等身体各处的肌肉和骨骼等能认识这种信号,作出相应反应,而脑机接口,捕捉到这种信号后会进行分析处理,翻译成机器能明白的指令,从而实现脑-机连接,这就是解码。
接下来就是机器帮助实现控制。翻译好的信号被送到各种设备,比如机械手臂、轮椅等,这些设备会随人的心意而动。
而所谓“写”,就是把外部信息“写”入大脑,对其进行刺激。“像对中风、癫痫、帕金森等神经性疾病的治疗,都是通过写入来完成的。”
“读和写很好地体现了脑机接口的交互性。”该研究人员如是说。
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脑-机如何连接?
脑机接口,大脑和机器连接方式是关键。
“目前,脑机接口主要有三大技术路径:非侵入式、侵入式和半侵入式。”这名脑机接口领域研究人员表示,三大路径,各有利弊,最大区别在于信噪比(接收到的有用信号的强度与接收到的干扰信号的强度的比值)和安全性之间的取舍。
非侵入式,很好理解,就是无创的,在头皮上就可以做,优点很明显:无感染,几乎没风险。“但它只能监测到神经信号的整体活动,信号差、不精准。”该研究人员解释说,非侵入式隔着头皮、头发、角质层等,都会对信号有很大干扰。“另外,隔着头发采集脑电一般情况下还要涂导电膏,来增强信号,但导电膏几小时就干了,信号又会变差。”
“侵入式需将电极植入大脑皮层,直达神经元细胞群体之中,数据量巨大,读取的脑电波精准,信号好。”这名研究人员表示,由于传递出来的信号量巨大,在马斯克公司这次试验之前,只能靠有线完成,这根线从颅内一直迁到外面,长期在非无菌环境下,就很容易发生感染。“马斯克公司这次的植入式脑机接口人体试验,已用到了无线,无疑是很大的技术进步。”
“长期来看,电极还会因排异反应而慢慢失效——人体的自我保护机制会想办法,把这个外来物给挤出去,渐渐地,类似疤痕组织的东西会把电极包裹起来,信号会越来越差直至失效,而且无法取出。”
被“失效”电极覆盖的神经元对应的功能,还能用脑机接口实现吗?
“对于此问题,马斯克公布的处理方案是针对剩下的信号优化了算法,这种处理方法重新实现了预定功能,但这不一定是长久之计。”
既安全信号又好的方法存在吗?
“这就是半侵入式要解决的痛点。”为了方便理解,这名脑机接口领域研究人员把大脑结构和鸡蛋结构做了类比:头骨就是鸡蛋壳,鸡蛋壳和鸡蛋清之间的那层薄膜就是脑硬膜,而大脑在脑硬膜下面,“半侵入式,就是把电极放在了脑硬膜外,不会引起排异反应,可以避开头骨的屏蔽,直接获取到比非侵入式更清晰的神经信号。”
另一方面,相较于侵入式,由于技术原因,半侵入式所需信号量少,因此可以通过无线将信号传递出来,大大降低了感染风险。据悉,清华大学团队自主研发的设备选择的就是这条技术路径。
三种技术路线,各有利弊,互为补充。目前,尊龙凯时人生就是搏z6com国家三种发展路径都在积极推进。“之前,尊龙凯时人生就是搏z6com脑机接口领域在国际上处于追赶阶段,但经过二十多年发展,近些年在某些领域尊龙凯时人生就是搏z6com已经追上,甚至赶超了。”该研究人员如是说。
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