美国加州大学旧金山分校等机构的学者将一块芯片植入了受试者的大脑皮层后，当受试者默念句子时，屏幕上的AI替身会帮她发出“她自己的”声音，并展示微笑、嘟嘴、悲伤等受试者努力想传达的表情。

这个实验看起来神奇又难以相信，小编不禁感叹如今科技已发展到可以“读心“的地步了吗！脑机接口，这个充满科幻色彩的技术，让人们对此产生了很多超脱实际的幻想，近十年来被世界各国频频列入重点规划，孜孜不倦地探索研究。

它，究竟离我们还有多远？

脑机接口是被“科技狂徒“马斯克带火的，但脑机接口的概念早在1973年就进入了人们的视野，由美国加州大学洛杉矶分校教授最早提出概念。

到了2020年，马斯克公司Neuralink发布了“三只小猪”的实时神经元活动演示，展示了可实际运作的脑机接口芯片和自动化植入装置。同年，我国浙医二院与浙江大学团队对一位高位截瘫患者植入犹他电极，通过意念控制机械臂实现进食和饮水等动作，实现中国侵入式脑机接口临床“零的突破”。2021年7月，Synchron公司的经血管植入式脑机接口产品“Stentrode”获得美国FDA的IDE批准，成为全球首家可对永久性植入式脑机接口进行人体临床试验的公司。2022年，脑虎科技的柔性电极产品获得临床试验伦理批件，成为国内首家开展侵入式柔性脑机接口临床试验的公司。2023年9月，为了检验脑机接口产品的安全有效性，马斯克公司Neuralink公开招募第一个自愿接受在大脑中植入脑机设备的受试者。

脑机接口正在小众的发育中，从以上案例不难看出，医疗是其第一个也是离商业化最近的应用领域，现阶段可用于帕金森疾病、癫痫、轻度认知障碍、阿尔茨海默病、焦虑障碍、抑郁障碍、创伤后应激障碍和强迫症等的治疗康复。

脑机接口要怎么读取信息呢？目前有三种主流方式，一是侵入式，把电极直接插入到大脑里面，跟大脑神经比较靠近，准确度比较高；第二种是无创式，电极在头骨头皮外面，通过极其微弱的脑信号读取信息，与大脑神经元离得远信号容易失真，解码难度高，准确性也会差一点；第三种是以上两种的中庸之道半侵入式，不用将电极埋入大脑皮层，安置在颅骨处即可，同时兼顾准确性和安全性。

图注：三种主流方式和典型的脑机接口传感器

脑机接口技术的实现离不开硬件的支持，脑机接口技术通过将电极植入人类大脑，来监测和解读人脑的信号，并将其转化为计算机可识别的数据。这样，就可以实现人类大脑与计算机的无缝连接，从而实现脑机融合。用癫痫举例，在大脑病灶位置植入电极，电极搜集信息，并通过微处理器来实时监测病人的脑电波活动，当芯片监测到癫痫发作前的异常脑电的时候，给予一个电的刺激来抑制癫痫的发作。

要实现这些天马行空，需要将这些芯片落实到位：

1、电极芯片：主要用于从大脑中读取电信号，用于控制外部设备。

2、神经解码芯片：可以将大脑发出的电信号转化为可理解的指令，实现更加准确的信号解码。

3、信号处理芯片：可以对来自电极芯片和神经解码芯片的数据进行高效的计算和处理，机器学习等复杂算法，从而实现更高精度、更高效的脑机接口系统。

4、干扰源芯片：用于采集人脑放电信号并对信号进行干扰消除和滤波处理，以提高信号质量和可靠性。

5、放大器芯片：对干扰源芯片采集到的信号进行放大处理，以增强信号的强度和稳定性，提高信号的分辨率和精度。

这么高级的东西，难在哪？？？

关于大脑到底是如何工作的这个话题，一直在讨论，因为需要人体实验和研究，所以在过去一段时间还是医学敏感区，目前所知仍非常有限，要复刻或是干扰大脑的运作，甚至是翻译人们心中所想，实在是一件相当有挑战的事。因此，脑机接口的发展目前最大的发展障碍不是硬件，也不是软件，而是脑科学基础研究。

大脑是个相当复杂的器官，其中至少860亿个神经元，每个神经元又有上千个连接，由此形成的巨大网络。Neuralink进入临床的N1植入物（脑机芯片）的64根导线，比头发丝还细，其上分布着1024个电极，可以直接连接神经元，记录神经活动。也就是说。这一设备最多可以同时监测1024通道神经元的活动，而这只是人脑内神经元总数的上亿分之一。

根据中科院上海微系统与信息技术研究所副所长、脑虎科技创始人兼首席科学家陶虎在一次科普活动上所说，电极数量至少要到10万数量级，脑机接口在应用层面才能有实质上的进展。目前看来，还有一定的距离。

其次，大脑的信息量是相当庞大的，精确处理如此庞大的数据量需要强大的计算能力，而这个计算并不是简单的叫AI芯片或者GPU去不停计算就能做到的，对于芯片在大脑内搜集到的信息需要做好输入和输出的对应关系，才能使脑机接口的运作实现闭环。

让芯片在人体内安全稳定的运行更是困难，要实现大脑的深度植入的话，芯片必须要极小，10微米可能是一个最低界限值。否则的话，其将可能引起植入物周围组织的感染。

再一个是芯片的低功耗要求更高。因为侵入式是深入人大脑，芯片在体内停留时间越长越好，毕竟没有人想要过几年就又开一次刀，而且过多频次的更换可能会引起其他问题。所以，芯片需要在体内尽量长时间的停留，目前来说电极丝的寿命也仅仅只有数年。作为一个新生事物，其能在体内停留多久，会不会受某些因素导致电极寿命缩短，还是一个尚待观察的问题。

虽然很是困难，但仍有企业在坚定的把科幻的光照进现实，将技术进行落地，在此领域国外的企业跑在前头，其中有5家值得关注的脑机接口芯片企业。

小结

霍金生前由于“渐冻症”，只能借助人工智能轮椅表达意愿。而最新脑机接口技术叠加人工智能的buff，或许能帮助霍金将想说的话表达出来。未来，随着脑机接口技术的发展，包括“渐冻症”在内的患有脑损伤、癫痫、瘫痪、抑郁，生活质量都将大幅提升。

目前来说，市面上更多的是穿戴式的产品，而非侵入式，但小编对前沿科技保持着敬畏之心，始终相信终有一天，基于脑机接口的“元宇宙”，将会成为一种新的“现实世界”，届时脑机接口的应用领域不再局限于医疗，会向娱乐、教育、军事等领域发展。说起来倒有点像脑电波控制世界，实现永恒的意思了。