“你能想象用思維控制一臺(tái)電腦嗎？”
這個(gè)曾經(jīng)只存在于科幻小說中的場景，如今正在成為現(xiàn)實(shí)。
2025年6月，馬斯克站在Neuralink發(fā)布會(huì)，公布了一系列新技術(shù)：7位植入腦機(jī)接口的患者，僅憑意念就能打字、玩游戲，甚至操控機(jī)械臂。其中，癱瘓多年的Alex通過大腦信號(hào)指揮Tesla Optimus機(jī)器人手臂為自己倒水。
但這一切，究竟是如何成為可能的？
回溯百年，人腦與機(jī)器的對(duì)話早已悄然開始。1924年，貝格爾首次捕捉到腦電波時(shí)，他或許不會(huì)想到，微弱的電流波動(dòng)會(huì)在一個(gè)世紀(jì)后成為人機(jī)交互的全新語言。
從實(shí)驗(yàn)室的偶然發(fā)現(xiàn)，到今天的“心靈感應(yīng)”，這條路并非坦途。
一切偉大的技術(shù)，其源頭往往微不足道。在計(jì)算機(jī)和AI誕生之前，對(duì)腦機(jī)接口的探索，始于一個(gè)更根本的問題：思想，究竟是什么?一些先驅(qū)者猜測，它或許與電有關(guān)。
1924年，德國耶拿大學(xué)精神病院。
漢斯·貝格爾醫(yī)生盯著病床上的少年，用兩根插入病人頭皮的銀線，小心翼翼地調(diào)整著電極。這些浸過鹽水的金屬片連接著一臺(tái)笨重的示波器，記錄著微弱的電流波動(dòng)。
“第七次嘗試，電壓12微伏……”他低聲記錄。
5年里，貝格爾做了無數(shù)次實(shí)驗(yàn)，積累了超過1000張腦電記錄，甚至在自己和兒子頭上做實(shí)驗(yàn)。
但當(dāng)時(shí)的科學(xué)界普遍認(rèn)為，大腦的運(yùn)作是純粹的生物化學(xué)過程，根本不存在可測量的電信號(hào)。貝格爾的堅(jiān)持被視作一種偽科學(xué)的偏執(zhí)。
直到1929年，他的論文《人類腦電圖的使用》終于發(fā)表。那些被稱為α波和β波的規(guī)律信號(hào)第一次向世界證明：大腦的電活動(dòng)會(huì)隨著人的精神狀態(tài)而改變，人類的思想可以被儀器捕捉。
然而，貝格爾的發(fā)現(xiàn)被學(xué)界視為異端邪說，到死都沒能獲得應(yīng)有的認(rèn)可。但他的堅(jiān)持，最終為神經(jīng)科學(xué)開辟了全新的領(lǐng)域。
不過，這些微弱、雜亂的腦電波，到底能夠傳遞什么?又該如何破譯呢？
為了破譯腦電波的秘密，在將電極植入人腦之前，科學(xué)家們?cè)趧?dòng)物身上進(jìn)行了長達(dá)數(shù)十年的探索。
1969年，一只猴子的大腦神經(jīng)元首次觸發(fā)電表指針轉(zhuǎn)動(dòng)。這是歷史上第一次，大腦信號(hào)被直接轉(zhuǎn)化為機(jī)器指令。費(fèi)茲的實(shí)驗(yàn)證明：大腦可以學(xué)習(xí)控制外部設(shè)備，就像控制自己的肢體一樣。
但問題來了，人類的大腦，能做到嗎？
1973年，加州大學(xué)洛杉磯分校研究員雅克·維達(dá)爾在論文《Toward Direct Brain-Computer Communication》中，首次正式提出了腦機(jī)接口(BCl)術(shù)語。
實(shí)驗(yàn)中，受試者頭戴EEG電極帽，通過注視屏幕上閃爍的燈光，大腦產(chǎn)生的特定視覺誘發(fā)電位(VEP)被計(jì)算機(jī)捕捉和識(shí)別，進(jìn)而控制一個(gè)虛擬光標(biāo)在迷宮中移動(dòng)。
這個(gè)過程雖然緩慢，但首次證明了：人類意圖就像摩斯密碼，可以不通過肌肉和神經(jīng)，直接轉(zhuǎn)化為機(jī)器可以理解的指令。
但這一階段的BCI研究主要是理論設(shè)想，尚未形成可操作的完整技術(shù)系統(tǒng)。而且，隔著顱骨記錄到的EEG信號(hào)，就如同在體育場外聽場內(nèi)的歡呼，嘈雜且模糊，還不能稱之為技術(shù)的誕生。
為了獲得更清晰、更精確的信號(hào)，科學(xué)家們意識(shí)到，他們或許需要離大腦更近一些，甚至進(jìn)入大腦。
1978年，紐約。
醫(yī)生威廉·多貝爾在一位盲人的視覺皮層植入了68個(gè)電極陣列。當(dāng)他通電時(shí)，看到了低分辨率點(diǎn)陣圖像。
這不是真正的視覺，而是光幻視（大腦對(duì)電刺激的幻覺式反應(yīng)），但這個(gè)實(shí)驗(yàn)讓BCI走向了臨床領(lǐng)域。
1988年，科學(xué)家開發(fā)出P300拼寫器，讓癱瘓患者通過腦電波選擇字母，實(shí)現(xiàn)基本交流。這是歷史上第一次，完全失去行動(dòng)能力的人僅憑思維與外界交流。P300拼寫器因此成為腦機(jī)接口的第一個(gè)真正應(yīng)用。
一系列圍繞人腦的臨床試驗(yàn)后，腦機(jī)接口的原理已基本確立。
1999年，首屆國際腦機(jī)接口會(huì)議召開?？茖W(xué)家們達(dá)成共識(shí)：腦機(jī)接口不是科幻，而是一門嚴(yán)肅科學(xué)。至此，腦機(jī)接口作為一門專業(yè)研究領(lǐng)域，得到了學(xué)界和業(yè)界的正式承認(rèn)。
腦機(jī)接口到底是什么？
要理解腦機(jī)接口如何工作，我們首先需要了解大腦的基本運(yùn)作方式。人類的所有思維、行為和意識(shí)歸根結(jié)底都是腦內(nèi)神經(jīng)細(xì)胞的電活動(dòng)。大腦就像一個(gè)司令部，通過約800億-1000億個(gè)神經(jīng)元向身體其他部位發(fā)送電信號(hào)，每個(gè)神經(jīng)元又與上萬個(gè)其他神經(jīng)元相連接，形成錯(cuò)綜復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)你想移動(dòng)手臂時(shí)，大腦運(yùn)動(dòng)皮層就會(huì)產(chǎn)生特定的神經(jīng)電信號(hào)，通過脊髓和周圍神經(jīng)傳遞到手臂肌肉，引發(fā)動(dòng)作。
腦機(jī)接口的基本原理就是在這套自然神經(jīng)系統(tǒng)之外，建立一條新的信息通道。它不依賴于外周神經(jīng)系統(tǒng)和肌肉組織，而是直接在腦與外部設(shè)備間創(chuàng)建連接通路，就像從計(jì)算機(jī)的USB接口插入數(shù)據(jù)線讀取硬盤數(shù)據(jù)一樣。
一個(gè)完整的腦機(jī)接口系統(tǒng)通常包含四個(gè)關(guān)鍵階段：記錄、解碼、控制和反饋。記錄階段，通過電極等設(shè)備采集大腦神經(jīng)活動(dòng)信號(hào)；解碼階段，利用機(jī)器學(xué)習(xí)等算法分析記錄到的神經(jīng)活動(dòng)；控制階段，將解碼后的信息轉(zhuǎn)化為外部設(shè)備的控制指令；反饋階段，設(shè)備執(zhí)行動(dòng)作后產(chǎn)生的視覺、觸覺等信息反饋給使用者，形成閉環(huán)。
但早期的腦機(jī)接口就像老式計(jì)算機(jī)：電極粗大、反應(yīng)遲緩，科學(xué)家就像站在一堵厚厚的墻外，隱約聽到墻內(nèi)有人說話，卻只能捕捉到零星的單詞。停留在單點(diǎn)突破階段的腦機(jī)接口，亟需系統(tǒng)化的研究和應(yīng)用。
進(jìn)入21世紀(jì)，腦機(jī)接口技術(shù)迎來了爆發(fā)式發(fā)展，腦機(jī)接口技術(shù)開始真正為人類服務(wù)。
2004年，美國羅德島醫(yī)院。馬修·納格爾，一位因脊髓損傷四肢癱瘓的年輕人，成為BrainGate腦機(jī)接口的首位受試者。他的大腦運(yùn)動(dòng)皮層被植入一塊4mm×4mm的電極陣列。這種火柴頭大小的電極陣列上分布著約100個(gè)針尖狀的電極，能夠同時(shí)記錄附近上百個(gè)神經(jīng)元的放電活動(dòng)。借助這套系統(tǒng)，訓(xùn)練數(shù)月后，他學(xué)會(huì)了用思維控制電腦光標(biāo)，成為第一位用侵入式腦機(jī)接口控制機(jī)械臂的人。
2014年巴西世界杯開幕式上，一位身披機(jī)械戰(zhàn)甲的截癱少年用意念開出了第一球。這款名為Bra-Santos Dumont的腦控外骨骼由杜克大學(xué)教授米格爾·尼科萊利斯設(shè)計(jì)，首次實(shí)現(xiàn)了在大腦控制外骨骼活動(dòng)的同時(shí)將觸感、溫度和力量等信息反饋給佩戴者。這一刻，腦機(jī)接口技術(shù)從臨床醫(yī)療設(shè)備變成了全球矚目的焦點(diǎn)。
與此同時(shí)，非侵入式技術(shù)也在快速發(fā)展。2016年，美國明尼蘇達(dá)大學(xué)的賀斌教授團(tuán)隊(duì)在沒有大腦電極植入的情況下，利用頭皮腦電實(shí)現(xiàn)了控制三維空間中的物體，包括操縱機(jī)器臂抓取、放置物體和控制飛行器飛行的能力，為上百萬的殘疾人和神經(jīng)性疾病患者帶來希望。
在BrainGate等臨床項(xiàng)目取得系列臨床突破后，腦機(jī)接口卻進(jìn)入瓶頸期：電極穩(wěn)定性不足、信號(hào)有限、手術(shù)復(fù)雜等特點(diǎn)阻礙了該技術(shù)進(jìn)入廣泛應(yīng)用。
這個(gè)背景下，馬斯克的Neuralink橫空出世，同一時(shí)期研究呈現(xiàn)出多元技術(shù)路線并行的特點(diǎn)。
2019年7月，埃隆·馬斯克召開發(fā)布會(huì)，宣布Neuralink公司在腦機(jī)接口技術(shù)上取得重大突破。
在Neuralink出現(xiàn)之前，腦機(jī)接口（BCI）技術(shù)長期受限于剛性電極引發(fā)的組織損傷、信號(hào)采集效率低下、手術(shù)創(chuàng)傷大、設(shè)備穩(wěn)定性差以及商業(yè)化困難等核心痛點(diǎn)。
而Neuralink開發(fā)了一套系統(tǒng)，利用神經(jīng)手術(shù)機(jī)器人在腦部28平方毫米的面積上植入96根直徑只有4-6微米的柔性電極“線”，比傳統(tǒng)堅(jiān)硬的硅基電極更能適應(yīng)大腦組織的柔軟環(huán)境，對(duì)大腦損傷更小。這套電極線總共包含3072個(gè)電極位點(diǎn)，通過R1手術(shù)機(jī)器人以微米級(jí)精度快速植入大腦皮層，解碼能力更強(qiáng)，穿戴也更加美觀。
短短幾年間，Neuralink技術(shù)便應(yīng)用到臨床領(lǐng)域。2024年1月，Neuralink成功完成首例人體植入手術(shù)，讓癱瘓患者實(shí)現(xiàn)了用意念操控電子設(shè)備。
截至2025年6月，全球已有7名受試者（4名脊髓損傷、3名漸凍癥患者）植入N1芯片，部分用戶每周使用超60小時(shí)，能操控機(jī)械臂、玩電子游戲甚至編程。同時(shí)，Neuralink推出“Blindsight”視覺修復(fù)項(xiàng)目，目標(biāo)在2026年幫助盲人恢復(fù)低分辨率視覺。
但BCI的探索并非只有侵入式一條路。
根據(jù)獲取腦信號(hào)方式的不同，腦機(jī)接口主要分為三類：
以Neuralink為代表的侵入式腦機(jī)接口需要通過開顱手術(shù)將電極直接植入大腦組織。這種方式能獲取最精確、最強(qiáng)的神經(jīng)信號(hào)，但對(duì)大腦創(chuàng)傷最大，手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)也最高。隨著植入時(shí)間延長，電極周圍可能形成神經(jīng)膠質(zhì)疤痕組織，導(dǎo)致信號(hào)逐漸衰減。
但侵入式BCI領(lǐng)域也有相對(duì)溫和的技術(shù)路線，Synchron的Stentrode無需開顱手術(shù)，而是通過頸靜脈介入，放置在靠近大腦運(yùn)動(dòng)皮層的血管內(nèi)，從血管內(nèi)部記錄大腦的電活動(dòng)。該方案創(chuàng)傷性極小，降低了手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和患者接受門檻。但由于電極與神經(jīng)元之間隔著血管壁，信號(hào)精度和帶寬不如直接植入腦組織的Neuralink。
與此同時(shí)，以EEG為代表的非侵入式技術(shù)也并未停滯不前。雖然其信號(hào)分辨率低的天花板依然存在，但得益于AI，研究人員已能從嘈雜的EEG信號(hào)中提取出更可靠的意圖。非侵入式腦機(jī)接口通過在頭皮上佩戴電極帽等設(shè)備采集腦電信號(hào)，無需手術(shù)，安全性高。由于顱骨對(duì)腦電波的衰減和外界干擾，這種方式獲取的信號(hào)較為微弱，需要強(qiáng)大的解碼算法，更適合腦電游戲、注意力監(jiān)測等商業(yè)化應(yīng)用。
在侵入式BCI與非侵入式BCI之間還有一種半侵入式的折中方案，該方案并不深入到腦組織內(nèi)部，通過血管將電極導(dǎo)入特定腦區(qū)，創(chuàng)傷較小同時(shí)能獲取較高質(zhì)量信號(hào)。一周前，南開大學(xué)團(tuán)隊(duì)就通過血管介入技術(shù)，將支架電極植入一名偏癱患者腦部，無需開顱便使其恢復(fù)部分上肢功能，創(chuàng)下全球首例介入式BCI人體實(shí)驗(yàn)紀(jì)錄。
總的來說，這一階段，侵入式BCI進(jìn)入醫(yī)學(xué)臨床，適用于有重度身體障礙患者的功能修復(fù)；非侵入式走向消費(fèi)市場，廣泛應(yīng)用于日常健康、腦電游戲等商業(yè)化應(yīng)用。但就在腦機(jī)接口技術(shù)快速發(fā)展的同時(shí)，圍繞其技術(shù)、隱私、倫理的爭議也逐漸加劇。
還記得《黑鏡》第三季那個(gè)被植入芯片篡改認(rèn)知和記憶的黑人士兵嗎？
在麥斯系統(tǒng)的操縱下，他的視覺系統(tǒng)被干擾，眼前的人類變成了蟑螂形態(tài)的怪物，在簽署植入?yún)f(xié)議時(shí)的記憶也被徹底抹除。系統(tǒng)甚至能夠讀取士兵腦電波，偽造記憶，讓無人機(jī)看到的圖像和士兵直接目擊的一致，以掩蓋真相。
而這，或許就是腦機(jī)接口技術(shù)徹底成熟后的場景。
當(dāng)技術(shù)能隨意改寫認(rèn)知，真實(shí)和虛幻的邊界將不復(fù)存在。
這意味著，盡管取得突破，BCI還是面臨一系列挑戰(zhàn)和爭議。
技術(shù)本身仍面臨諸多難題。植入物作為異物，會(huì)引發(fā)人體的免疫反應(yīng)，導(dǎo)致電極周圍形成疤痕組織，從而影響信號(hào)質(zhì)量，使設(shè)備失效。如何讓電極在人體內(nèi)穩(wěn)定工作數(shù)年，是所有侵入式方案必須解決的核心問題。其次，解碼算法仍有巨大提升空間。大腦編碼方式極其復(fù)雜且因人而異，目前的算法在解碼思考、情感等高階意圖時(shí)仍力不從心。最后，數(shù)據(jù)帶寬也是一個(gè)挑戰(zhàn)。隨著電極數(shù)量的增加，大腦產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量將呈指數(shù)級(jí)增長，如何實(shí)現(xiàn)高效、低功耗的無線傳輸，對(duì)硬件和算力提出了更高要求。
而即便技術(shù)成熟，天價(jià)成本可能讓BCI淪為少數(shù)人的特權(quán)，貧富差距或?qū)?chuàng)造出一個(gè)生理上優(yōu)越的階層。如果BCI技術(shù)從最初的醫(yī)療修復(fù)，發(fā)展到用于人類增強(qiáng)，例如提升記憶力、加快學(xué)習(xí)速度，那么只有富人才能負(fù)擔(dān)得起這項(xiàng)技術(shù)。這種生理層面的不平等可能比財(cái)富差距更具破壞性，甚至撕裂人類社會(huì)。
隱私安全層面，公眾對(duì)于在腦中植入芯片存在恐懼。如果記憶能被上傳在云端，個(gè)人的政治傾向、潛意識(shí)欲望都可能被暴露。更可怕的是，能被聯(lián)網(wǎng)的大腦也可能被黑客攻擊，導(dǎo)致個(gè)人行為被操控。這時(shí)，人類的認(rèn)知和決策過已被機(jī)器深度介入，人與機(jī)器的邊界也逐漸被技術(shù)模糊。
而那時(shí)的我們將何去何從，仍然是個(gè)謎題。
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