来源：南风窗

8月初，工业和信息化部、国家发展改革委等七部门联合发布《关于推动脑机接口产业创新发展的实施意见》。这一文件，为脑机接口这个名副其实的“未来产业”绘制了清晰的发展蓝图。

其中，几个关键词值得关注：到2027年，脑机接口关键技术取得突破，初步建立先进的技术体系、产业体系和标准体系；到2030年，产业创新能力显著提升，形成安全可靠的产业体系，综合实力迈入世界前列。

很显然，有愿景，也有底气。

这种愿景和底气来自科技界大胆的前沿探索。今年6月，马斯克的Neuralink再度取得重大进展，成功帮渐冻症患者开口说话；而比这还早3个月时，北京市的“北脑一号”已发布了全球首例无线植入式中文语言脑机接口的突破性成果，该手术成功帮助因渐冻症导致失语的患者重建交流能力（暂以语言解码方式）；此外，国内脑机接口产业目前已初具规模，在医疗健康领域针对抑郁症、脊髓损伤等疾病的成功治疗案例不断涌现……脑机接口，这项被称为“21世纪最具颠覆性的前沿科技”，正在日益走近公众。

为瘫痪退伍军人植入Neuralink设备

当然，从AI人文学的视角观察，脑机接口技术欲取得更大突破和广泛应用，仍面临着技术、法规、观念及伦理等方面的诸多新命题、新挑战。

01

人脑的外接“显示屏”和“遥控器”

人脑，作为人体最神秘、最复杂的构造，一直是科学家探索的重要领域。

它由近1000亿个神经元组成，这些神经元有至少100万亿个突触的连接点。大脑神经元之间通过放电产生的电传导互相联系，形成功能性脑网络，完成多种复杂的认知任务。即便在科技高度发达、科学家对大脑运作机制的了解已经取得很大进展的今天，我们对于大脑高级功能（如情感和记忆等）的理解仍然极为有限。

而“脑机接口”技术的出现，仿佛为人类打开了一扇认识和开发人脑的“升维”之窗。

“脑机接口”（Brain-Machine Interface，BMI），是指在人或动物大脑与外部设备之间创建的直接连接，通过捕捉大脑信号并将其转换为电信号，从而实现脑与外部设备的信息交换。一个典型的脑机接口系统，通常由三部分组成：信号采集、信号分析和设备控制。

更形象一些说，这一技术的原理，就是“跳”过传统的肌肉和神经控制通道，让人脑直接“连接”或“指挥”外部设备（显示屏、电子鼠标、键盘、语音转换器、机械手臂等等）。打个不太严谨的比方，它就有点像给人脑外接了一个“显示屏”或“遥控器”。

一般公众之所以一听到“脑机接口”容易有“瘆人”之感，主要源于某种误解——似乎脑机接口一定要在头骨上开一个“口”。其实不然。脑机接口分为“软连接”和“硬连接”两大类型。“软连接”这一类，就不用在脑袋上开“口”。

一般而言，侵入式、半侵入式属于硬连接，非侵入式属于软连接。而所谓“非侵入式”“半侵入式”或“侵入式”，主要又是根据电极放置部位（创口损害程度）来划分。

“非侵入式”脑机接口，显然是人们心理上最容易接受的一种类型。

因此，这一类型的脑机接口适用于简单的意念控制游戏、辅助沟通系统等场景。虽然这些产品的灵活性比不上侵入式脑机接口，但因其无创性，市场接受度相对更高。

与之相对应，“侵入式”脑机接口，则是指通过手术将电极植入大脑皮层，以获取更加精确和高分辨率的大脑信号。其缺点也很明显，手术风险高，可能导致感染、出血等并发症，且植入后需要长期维护。

人脑分层结构图 / AI制图（诺言）

至于“半侵入式”，显然就是介于二者之间的一种折中方案，属于“部分侵入”（Partially Invasive）。

这类脑机接口，安置于头骨之下，但不进入大脑组织。更具体地说，它位于颅骨内、硬膜外。因此，这种方案，可以在提供较好信号质量的同时，让风险相对更为可控。比如，人工耳蜗很多人都听说过，然而你可能不知道，它其实就是一种典型的半侵入式脑机接口！

02

从《黑客帝国》到《阿凡达》……

人们对“脑机接口”的疑惧，可能最早源于科幻影片《黑客帝国》。

在这部二十多年前上映的硬核科幻影片中，赛博朋克风格的“脑机接口”给人们留下深刻印象——长约20厘米的长针被插入人脑后部一个预留的“接口”里，同时还响起金属碰撞声、脑液搅动声！那种粗犷而“酸爽”的观影感受，难免令人头皮发紧。

必须承认，《黑客帝国》能在二十多年前就将“脑机接口”概念搬上银幕，应该说想象力和预见性都非常了不起。然而，用长针插入人脑的剧情设计，从现代脑机接口技术的视角来看，“年代感”和局限性，也显而易见。

《黑客帝国》剧照

比如，手术风险极高。在人脑中插入长针是一种典型的侵入式操作，会对大脑造成创伤，引发感染、出血和免疫反应等风险，电影中的方式过于简单粗暴。影片这一情节设计，显然是出于视觉震撼力的考虑，却牺牲了常识性和科学性。

又如，信号采集与处理方式存疑。脑机接口需要精确采集和解读脑电信号，“长针插脑”的方式，难以保证能准确采集到丰富、准确的神经信号。

而与《黑客帝国》的“重工业风”脑机接口形成迥异对比的，是经典科幻影片《阿凡达》中，潘多拉星球上纳美人的“纯自然风”式“脑机接口”。

影片中，纳美人通过一条特殊的辫子，与潘多拉星球上的各种动物、植物，包括强大的伊卡兰（飞龙）进行直接神经连接。当纳美人骑上伊卡兰，与它建立起神经连接后，二者仿佛融为一体，骑手能够直接感知伊卡兰的感官体验；同时，伊卡兰也能实时理解骑手的指令和意图。这种跨物种的脑神经连接，打破了物种之间的感知界限，体现了作品创作者天才般的想象力。

显然，这样的场景，用科学是解释不通的。

值得庆幸的是，今天我们可敬可爱的科学家们所研发的脑机接口技术，要合理、科学、可行得多。

比如，Neuralink公司研发的脑机接口，采用纤细的电极丝插入大脑，尽量减少对脑组织的损伤；并利用先进的芯片和信息条来采集和传输信号。

又如，今年3月，上海一家医疗科技有限公司自主研发的侵入式脑机接口系统，在上海华山医院成功完成国内首例人体长期埋植前瞻性临床试验。该设备采用超柔性神经电极技术，电极直径仅头发丝的1/100，通过微纳加工工艺实现高通量信号采集。术后，经过康复训练，受试者能够逐步通过大脑发出的信号实现意念操控鼠标玩电子游戏。训练3周后，受试者就达到了跟普通人控制电脑触摸板相近的水平。这一试验的成功意味着中国出现了第一家进入产品临床试验阶段的侵入式脑机接口公司，也是继马斯克的Neuralink之后全球第二家进入该阶段的企业。

华山医院医生与李雪博士（中）合力完成脑机接口前瞻性临床试验手术 / 图源：上海科技

再如，也是在今年3月，国家医保局印发《神经系统类医疗服务价格项目立项指南（试行）》，设立了“侵入式脑机接口置入费”“侵入式脑机接口取出费”“非侵入式脑机接口适配费”三个价格项目。看来，不久的将来，医院里的这类医疗服务，会越来越司空见惯……

上面这类标志性、突破性的事件密集涌现，让人们看到了脑机接口技术在造福人类方面的实际效果，更展示了这一新技术未来在其他更多领域的巨大潜力。

03

“脑-机”：从“单向传递”

走向“双向交互”

历史经验告诉我们，人类对自己的身体、对外部世界的好奇心和探索的劲头，永不疲惫、永无止境！

这就可能带来一个命题：在遥远的未来，“脑机接口”技术会不会导致“人脑的电脑化”？

我们先来了解一下脑机接口的另一种分类法。除了上面提到的侵入、半侵入和非侵入的分类法，科学家还有一种分类法——将它分为感觉型（输入型）和运动型（输出型）两类。

“感觉型”脑机接口，是指将输入到人体传感器的外界信息转换（编码）为电信号，通过植入到脑内的电极将该信号传递给感觉神经，从而实现重建感觉功能。

比如，对于存在听觉障碍的患者，可以在他的耳部植入一个小型传声器，将采集到的声音信息通过嵌入听觉神经的电极传入脑内，就可以达到恢复听力的效果。

这也就是上文我们提到的人工耳蜗。在临床上，这种技术已经相当成熟——全球已有超过70万听障人士因此重获听觉。所以人工耳蜗也被称为“迄今为止最成功、临床应用最普及的脑机接口设备”。

至于“运动型”脑机接口，简单来说，它是通过思维来驱动机器。想象一下，当你要伸手拿杯子时，大脑运动皮层会发出特定电信号；脑机接口系统通过精密传感器捕捉这些信号，再由算法解码成机器指令——这样一来，瘫痪患者就能用“意念”控制机械臂完成抓取动作。

最为人记忆犹新的例子，包括在2014年巴西世界杯开幕式上，高位截瘫青年朱利亚诺·平托在脑机接口与人工外骨骼技术的帮助下开出一球；还包括，2016年美国小伙内森·科普兰用脑机接口控制机械手臂和美国总统奥巴马握手……

2016年内森·科普兰用脑机接口控制机械手臂和奥巴马握手

如果你足够细心，你会发现，上面讨论的脑机接口，不管是输入型还是输出型，还属于“单向信息传递”的情况。

是的。在这种情况下，计算机或者接受大脑传来的命令（控制轮椅或假肢等外部设备），或者发送信号到大脑（解码人工耳蜗收集的外部声音信号）——而要想同时发送和接收信号，受技术所限，大多数时候还难以实现。

不过，“双向脑机接口”技术也在迅速发展。

这一新的研究探索，以及可预期的技术跃升，不仅能将解码的大脑信号用于控制外部设备，同时也可以通过电刺激将外部设备产生的反馈信号传递回大脑，使大脑感知外部环境或设备的状态——从而实现大脑和外部设备间的双向信息交换，进而更直观地与外部世界进行指令、动作的交互。

举个例子，当瘫痪患者试图抓取水杯时，单向脑机系统，仅能将运动皮层电信号转化为机械臂指令，却无法将指尖触碰杯壁的细腻触感，回传至体感皮层和人脑。而双向脑机系统，则可以在允许大脑操控机械臂抓取物体时，还能实时接收由柔性传感器捕捉的触觉编码信号。

这种新的“感知－动作”的神经回路的建立，意味着脑机接口实现了从“指令代理”向“双向协作”的突破，并重塑着人机之间的神经交互范式。

未来，脑机接口技术的主流趋势，必然是从“单向传递”，逐步走向“双向交互”甚至“多向交互”。

04

“超级大脑”的未来图景

说到这里，我们不妨把这种思维游戏的探灯，再往前方的未知领域照远一些——当这种脑机之间的“双向交互”或“多向交互”，进一步走向成熟化和复杂化，人机交互会出现一种什么样的场景？

大家可能会有不同的假设和判断。有人认为，有可能会出现的一种画面是：借助脑机接口，人脑信息不仅可以被机器“读取”和“执行指令”，还可以被“复制”和“粘贴”，并被“写入”“覆盖”和“修改”。

而一旦这种场景真的实现，势必为人类社会带来一场“触及灵魂”的变革。聊到这里，你可能会大脑中蹦出一个念头——科技这样发展下去，未来会不会出现“超级大脑”，或者“智力超人”！？

这类问题的提出，是有价值的。而且，越早被考虑到，将越有利于脑机接口技术的健康可控发展。

曾有专家说过，创造“智力超人”或超越人类智能的方法分为两类：其一是人脑的智能增强，其二是借助人工智能。而随着脑机接口技术的研究前景越来越清晰，这两种研究路径，其实已经走到了“交叉点”——借助生物工程、基因修改、益智药物、AI 助手、直接脑机接口和知识拷贝等多维路径，未来人脑的“智能增强”假设将变得前所未有地可信、可期（当然，这将是一个与社会接受度、法规伦理长期博弈和相互调适的缓慢过程）。

遥远的未来，“智力超人”可能怎样产生？

理论上说，一种方式是人脑的“软硬件升级”——通过脑机接口实现知识输入（你也可以把它视为一种学习的“作弊”）。就像科幻影片《芬奇》中机器人瞬间掌握大量人类知识那样，一个“电脑化的人脑”，显然是非常有利于实现这种“知识输入”的。

机器人掌握了大量人类知识 / 《芬奇》剧照

另一种方式是像打游戏一样“加外挂”——通过外接功能性硬件实现认知和技能“碾压”。想象一下，一个运动员通过脑机接口外接一个超级运动传感器，能够实时分析对手的动作、预测比赛走向，从而在赛场上获得绝对优势；或者一个设计师通过外接某种硬件，能轻易刺激自身的创意灵感，从而创作出比同行更多的惊艳之作……随着技术的不断进步，上述可能性将会显著增加。

让我们继续沿着这条技术路线“一路狂奔”，进行更深入的思维实验，某些AI与脑科学的更大胆前景会不会出现？

一种图景是：一个身体在事故或战争中严重受损的人，其大多数器官、肢体实现了仿生化或机械化，与一个维持生命系统的大脑相连。

这并非纯粹幻想。毕竟，在科技的突破性创新上，只有0和1的本质区别，1到99只是量变的过程。人体既然能实现1%的仿生器官替代，理论上就可以实现99%的仿生器官替代。就像科幻影片《战斗天使阿丽塔》中，奄奄一息的阿丽塔被科学家养父在废墟发现时，只剩大脑是存活的。养父给她置换了“超级身体”后，阿丽塔就像中国神话中的哪吒一样“脱胎换骨”了。

《阿丽塔：战斗天使》剧照

像阿丽塔也好，哪吒也好，这类“新人”的大脑或意识仍是“原宿主”的——正是他们原本的意识、记忆和情感，指挥着众多（甚至全身）可替代的器官和肢体。

另一种图景是：一个大脑受损严重者，经过专家团队的精准治疗和“处理”，其原本大脑的多个分区功能被“删繁就简”，直接由一块多功能芯片“接管”所有记忆、意识和神经功能，从而替换受伤或病变大脑，指挥一架肉身躯体或仿生躯体。

这些看似科幻式的场景，或许在遥远未来的某一天，真的会成为现实。而到那时，人类社会对于“身份”“自我”等概念的认知，也必将发生颠覆性的变迁！

05

守好技术伦理的“红线”

上面这些思维实验，并非庸人自扰，而是“AI人文学”研究的题中之义。

它至少能帮助我们评估科技发展前景的可能走向、潜在风险和社会承受度。从而未雨绸缪，在心理上有所准备，在研究方向上有所调适。显然，不管脑机接口技术将迎来何种狂飙突进，我们至少应该在以下几个原则上提前形成“边界共识”。

其一，神经替代的辅助性。

脑机接口技术的结果，不能导致AI的“喧宾夺主”。人脑永远是“主”，不能沦为从属地位。甚至，所有医疗级脑机接口都应该设置“最小替代”规则，当患者原有的神经通路逐步因治疗而恢复功能后，侵入的脑机装置最好如同可降解的“微型手术机器人”，在完成任务后悄然离场。而且，脑机接口应当成为人类神经功能的补充或延伸，而不应赋予治疗者不必要的“增值功能”。

其二，记忆的唯一性和单向度。

人类记忆，绝不应该成为数据硬盘里可以自由“写入”和“拷出”的文件，它是构成人类“自我”的重要部分。因此，必须守住记忆的“唯一性和单向度”这根红线——

人类记忆是构成人类“自我”的重要部分 / AI制图（诺言）

要么，遵循“能不动尽量不动”原则。脑科学、脑机接口研究，尽可能恪守“不可篡改记忆”这个原则。

要么，同步打造一套“记忆保真系统”。这套基于区块链技术的神经数据追踪平台，能为每段被“动过”的记忆，打上“时间戳”和操作员的数字签名。当“非原始”记忆被植入时，脑机系统能第一时间启动“真实性校验”机制，从而确保记忆的真实性和唯一性，防止记忆被恶意篡改或滥用。

其三，意识的自主性。

意识是人类最本质的特征之一，它赋予了我们思考、判断和选择的能力。因此，在脑机接口技术研究中，应对人类意识保持足够的敬畏，确保一个健康大脑的意识自主性——

要么，像某些机场的禁飞区那样，为脑机接口系统设置某种“意识沙盒

[ 沙盒，又译为沙箱，计算机专业术语，在计算机安全领域中是一种安全机制，为运行中的程序提供的隔离环境。沙盒中的所有改动对操作系统不会造成任何损失。]”。

要么，规定任何脑机接口设备在获取认证前，都必须通过“意识完整性测试”——比如，涉及意识干预的技术模块，必须先在“数字孪生大脑”中进行充分的模拟运行，就像新机型要在风洞中接受严苛测试那样，确保其在可能干扰人脑意识方面符合一整套公认的标准。

其四，智能增强的公平性。

就像今天我们不可能禁止人们通过整容变美一样，未来AI社会中，也不大可能“一刀切”式禁止所有人花钱进行个人的“智能增强”。

然而，由于“智能增强”涉及更核心的社会公平，因此，必须进行清晰而严格的约定，使其遵守一定之规。从而，为未来社会中人们不可避免的智能增强冲动，设定某种“安全阀”和“公平锁”，防止技术垄断催生剧烈且不可承受的社会不公。

“青山遮不住”。

大脑是人类漫长进化中“偶得”的神秘佳果。深入探索大脑的结构和功能，对于解析和利用神经信号至关重要。而且，脑机接口技术涉及脑科学、人工智能、材料科学、生物科学、医学工程和临床医学等多学科多领域，可谓诸多前沿科学的交叉点、碰撞点。世界各国对脑机接口领域的研究也都高度重视。前两年，中国相关部委就联合发起成立“脑机接口产业联盟”，旨在大力推进科研成果转化、应用场景开拓、供应链建设、技术标准制定、人才培养和创业投融资等领域攻关力度。

7月2日，学员在智能驾驶模拟室通过智能驾驶舱模拟机练习 / 新华社发（包康轩 摄）

这其实是一个知其“然”，而后知其“所以然”，进而更好“仿生”、模拟人脑技能的科学探险。这是科技发展的大势所趋，我们理应积极顺势而为。

然而，化用唐代诗人罗隐的诗句“金庭在何域，回首一踟蹰”，越是在AI科技高歌猛进、“金庭”在望、理念激荡的今天，我们越应该略作“踟蹰”，多想一想下面这样的命题——

面对科技必将赋予人类强大的“智能升维”能力的明天，今天的我们是否已经在所有方面都做好了力所能及的准备，从而以尽可能超前的眼光和制度设计，守护好我们百万年进化至今的人脑的尊严？

（作者是AI人文学研究者、博士）