中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院腦認(rèn)知與腦疾病研究所正高級(jí)工程師、博士生導(dǎo)師李驍健。采訪對(duì)象供圖

“如果在這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)上大家都努力，腦機(jī)接口技術(shù)這塊就不會(huì)有明顯的科技差距出現(xiàn)。現(xiàn)在也正是神經(jīng)科技開始進(jìn)入市場(chǎng)轉(zhuǎn)化的階段，這塊如果我們也能跟上，那么我們跟Neuralink為代表的美國(guó)技術(shù)應(yīng)該也不會(huì)有多大差距?！崩铗斀≌J(rèn)為，這場(chǎng)賽跑，國(guó)內(nèi)仍然有極大的并跑甚至未來領(lǐng)先的可能。 

李驍健留著平頭，戴著黑框眼鏡，穿著T恤，十足的工程師范兒。他將專訪的時(shí)間定在了當(dāng)天下午，他坦言這基本是他每天工作的開始，最喜歡的則是深夜工作時(shí)段，夜深人靜，是一天中效率最高的時(shí)候。談起腦機(jī)接口，他就像擁有超大帶寬，專業(yè)詞匯像連珠炮一樣，滔滔不絕。

但與工程師范兒不同的是，李驍健還善于表達(dá)，能用非常淺顯的語(yǔ)言拉近深?yuàn)W科學(xué)與普通受眾的距離。他喜歡用電影打比方，在一次演講中，他說道，“相信大家都看過《黑客帝國(guó)》這部經(jīng)典的科幻片，在片中，主角們的大腦通過一個(gè)線纜與電腦連接后，就可直接憑借意識(shí)暢游虛擬世界，對(duì)于自己不會(huì)的東西，只需幾秒鐘，將相關(guān)知識(shí)輸入大腦即可學(xué)會(huì)。此外還有卡梅隆導(dǎo)演的《阿凡達(dá)》當(dāng)中，男主角通過意識(shí)替換控制阿凡達(dá)，然后又可通過阿凡達(dá)與飛龍進(jìn)行意識(shí)對(duì)接，用意識(shí)直接控制飛龍。還有《阿麗塔：戰(zhàn)斗天使》中的腦神經(jīng)與電子裝置對(duì)接，可直接通過意識(shí)自由的控制整個(gè)機(jī)械軀體。這些確實(shí)是非常的科幻，現(xiàn)在隨著腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展，科幻有可能變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)嗎？”

李驍健有一個(gè)大膽的預(yù)測(cè)：6G時(shí)代的腦機(jī)接口，人類可用意識(shí)“群聊”。 

李驍健2001年本科畢業(yè)于西北大學(xué)化學(xué)工程系，2010年在中科院生物物理所取得博士學(xué)位。隨后的8年，他在美國(guó)佐治亞醫(yī)學(xué)院和美國(guó)西北大學(xué)分別進(jìn)行博士后訓(xùn)練并擔(dān)任助理研究員。“較為戲劇性”，李驍健如是評(píng)價(jià)自己學(xué)術(shù)成長(zhǎng)背景：從一開始的“用合成生物的方法制造蛋白質(zhì)、關(guān)注創(chuàng)造新的生命體”轉(zhuǎn)向“從腦科學(xué)中獲得啟發(fā)，研究更高級(jí)形式的人工智能”，最后試圖“將人腦與計(jì)算機(jī)融合一體”。

2018年秋季李驍健回國(guó)，沒有選擇離家鄉(xiāng)天津更近的學(xué)術(shù)圈，而是南下加入中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院腦認(rèn)知與腦疾病研究所，彼時(shí)恰逢廣東省腦與類腦重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃啟動(dòng)。隨后，李驍健參與了省級(jí)的類腦智能關(guān)鍵技術(shù)及系統(tǒng)研究、國(guó)家級(jí)的腦機(jī)融合的腦信息認(rèn)知關(guān)鍵技術(shù)研究等項(xiàng)目。

李驍健目前的研究領(lǐng)域主要在高性能腦機(jī)接口和類腦工程，團(tuán)隊(duì)專注于植入式腦機(jī)接口研究，包括面向?qū)拵X機(jī)接口的神經(jīng)電子和神經(jīng)光子技術(shù)，面向神經(jīng)仿真和類腦計(jì)算的神經(jīng)環(huán)路解析和解碼技術(shù)，以及面向類人機(jī)器人的神經(jīng)擬態(tài)設(shè)備和系統(tǒng)研發(fā)。

“腦機(jī)接口實(shí)際上從上世紀(jì)60年代就開始研究，隨后的很長(zhǎng)時(shí)間里處于探索和功能驗(yàn)證階段。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，動(dòng)物的動(dòng)作行為可以從腦內(nèi)獲取的神經(jīng)電信號(hào)中解碼出來，當(dāng)然這是行為的神經(jīng)生理學(xué)基礎(chǔ)，但同樣也說明了腦機(jī)接口是可行的，它是有科學(xué)依據(jù)的。”李驍健表示。 

眼下大熱的詞匯-腦機(jī)接口，解釋不一，狹義上指的是建立不依賴于五官和肢體的，大腦與計(jì)算機(jī)等外部電子設(shè)備的直接通訊方式。而且它有兩個(gè)英文源詞，習(xí)慣上“Brain Computer Interface”主要指的是基于腦外采集腦信號(hào)的無創(chuàng)腦機(jī)接口技術(shù)，而“Brain Machine Interface”則主要指在腦內(nèi)植入了神經(jīng)活動(dòng)傳感器的腦機(jī)接口技術(shù)（即植入式腦機(jī)接口技術(shù)）?？茖W(xué)家們希望通過這類技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大腦對(duì)外部設(shè)備的操控，也希望能把信息直接輸入到大腦里，實(shí)現(xiàn)一個(gè)雙向閉環(huán)的信息系統(tǒng)。

值得關(guān)注的是，中國(guó)“腦計(jì)劃”，即“腦科學(xué)與類腦研究”作為“科技創(chuàng)新2030重大項(xiàng)目”將全面啟動(dòng)。中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所副所長(zhǎng)、研究員陶虎此前在一篇撰文中寫道，隨著該計(jì)劃的推進(jìn)，腦認(rèn)知原理解析、認(rèn)知障礙相關(guān)重大腦疾病發(fā)病機(jī)理與干預(yù)技術(shù)研究、類腦計(jì)算與腦機(jī)智能技術(shù)及應(yīng)用、兒童青少年腦智發(fā)育研究、技術(shù)平臺(tái)建設(shè)等都將取得不小的進(jìn)展。其中，腦機(jī)接口作為底層核心技術(shù)，關(guān)乎中國(guó)“腦計(jì)劃”幾乎所有關(guān)鍵內(nèi)容。

放眼世界，除引發(fā)最多的關(guān)注的馬斯克及其創(chuàng)立的Neuralink，美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）、臉書、谷歌、亞馬遜等商業(yè)巨頭都在積極布局腦機(jī)接口領(lǐng)域。陶虎提醒，當(dāng)前，中國(guó)腦機(jī)接口（尤其是植入式腦機(jī)接口）的關(guān)鍵器件和高端裝備嚴(yán)重依賴進(jìn)口，國(guó)內(nèi)缺乏原創(chuàng)性腦機(jī)接口核心技術(shù)，跟蹤居多，布局分散、缺乏系統(tǒng)性。近兩年，美國(guó)對(duì)腦機(jī)接口進(jìn)行出口管制，系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品及核心器件供應(yīng)受到不小影響，對(duì)中國(guó)腦科學(xué)研究、神經(jīng)疾病患者治療等均產(chǎn)生不同程度的影響。 

不過，陶虎也認(rèn)為，在高端科技中，腦機(jī)接口是中國(guó)最有可能迎頭趕上甚至“直線超車”的領(lǐng)域之一。

4通道到幾千通道，更小型設(shè)備采集到更多神經(jīng)信號(hào) 

人類現(xiàn)在知道，神經(jīng)細(xì)胞利用電信號(hào)來相互通訊，這種電信號(hào)是短促的放電。腦神經(jīng)電信號(hào)幅度非常微弱，一般為微伏（uv ）級(jí)別，并且還得經(jīng)過顱骨和頭皮的衰減，需要經(jīng)過千倍的放大顯示以及減少干擾的濾波器才能形成現(xiàn)在并不陌生的頭皮腦電圖。 

腦電活動(dòng)的測(cè)量可追溯至上世紀(jì)二十年代，世界上第一次腦電記錄出自德國(guó)精神科醫(yī)生漢斯·伯格（Hans Berger）博士，其首次證明，放置在大腦頭皮的電極能夠測(cè)量反映大腦活動(dòng)的電流?？茖W(xué)家對(duì)腦內(nèi)電信號(hào)的深入理解則又繼續(xù)跨越了近半個(gè)世紀(jì)。 

直到上世紀(jì)六七十年代，腦機(jī)接口技術(shù)才真正開始形成。而直到上個(gè)世紀(jì)末，它發(fā)展都相當(dāng)緩慢。李驍健將主要原因歸結(jié)于微電子和微加工技術(shù)的落后。他以神經(jīng)信號(hào)采集舉例：“早期，我們只能用一個(gè)單根的傳感器扎入動(dòng)物腦內(nèi)探測(cè)神經(jīng)信號(hào)，基本上只能記錄一兩個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)，這完全不足以讓我們理解大腦?！?/p>

李驍健早期做實(shí)驗(yàn)采用的傳感器還是玻璃包被的鎢絲電極，“一根針下去，前面尖端觸點(diǎn)能采集神經(jīng)電信號(hào)，針桿部分都是絕緣體。一次實(shí)驗(yàn)在腦袋里植入不了幾根電極，也采集不到多少神經(jīng)電信號(hào)”?！爱?dāng)然二零零幾年那會(huì)我們分析數(shù)據(jù)的臺(tái)式機(jī)的算力可能還不如現(xiàn)在的智能手機(jī)，采的數(shù)據(jù)多也分析不過來?！?/p>

正因如此，李驍健在博士畢業(yè)后加入了“腦破譯計(jì)劃”倡導(dǎo)者、美國(guó)佐治亞醫(yī)科大學(xué)錢卓教授的實(shí)驗(yàn)室。錢卓被稱為“聰明鼠之父”，他的實(shí)驗(yàn)室當(dāng)時(shí)擁有全世界采集神經(jīng)信號(hào)通量最高的裝置——一套由 Plexon 公司研制生產(chǎn)的具有1024通道的神經(jīng)電生理信號(hào)采集系統(tǒng)。“那個(gè)時(shí)候的電生理信號(hào)采集系統(tǒng)也是相當(dāng)?shù)凝嫶?，基本是一個(gè)柜子的大小。全負(fù)荷工作時(shí)，需要八臺(tái)臺(tái)式電腦同時(shí)運(yùn)行?！?/p>

“類似于電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展史，開始時(shí)體系龐大，且電路集成度不高?！崩铗斀≌劦健拔已芯可鷷r(shí)做實(shí)驗(yàn)，用的信號(hào)采集儀器有臺(tái)式電腦大小，卻只能支持4個(gè)信號(hào)通道，現(xiàn)在我們巴掌大的設(shè)備支持幾千通道都沒什么問題了?！彼麖?qiáng)調(diào)，微電子和電子工程技術(shù)的發(fā)展，大幅提高了功能集成度，讓我們能夠以更小型的設(shè)備采集到更多的神經(jīng)信號(hào)。 

現(xiàn)如今風(fēng)頭最勁的Neuralink在這方面即做出了很多創(chuàng)新。2019年7月，Neuralink首次對(duì)外宣布其成果——一種可擴(kuò)展的高帶寬腦機(jī)接口系統(tǒng)。該系統(tǒng)由一組電子芯片和一些厚度只有4至6微米、寬度比人類頭發(fā)絲還細(xì)的絲線組成。整個(gè)系統(tǒng)包含3072個(gè)傳感器，分布在大約100根柔性絲線上。

總體而言，按照獲取腦內(nèi)信息的技術(shù)方式來分，現(xiàn)階段腦機(jī)接口技術(shù)主要包括傳統(tǒng)非侵入式頭皮腦電圖（EEG，也是目前最成熟的技術(shù)）、非侵入式的成像技術(shù)，以及侵入式的腦內(nèi)植入電極記錄電信號(hào)技術(shù)。從時(shí)空精準(zhǔn)度而言，侵入式有著不可比擬的優(yōu)勢(shì)，因此即使面臨較多的安全性及倫理風(fēng)險(xiǎn)，這種方式也毫無疑問成為全球腦機(jī)接口頂尖研究團(tuán)隊(duì)的首選。

而就植入式腦機(jī)接口技術(shù)而言，眼下還存在哪些挑戰(zhàn)和難點(diǎn)？全球領(lǐng)先的測(cè)試測(cè)量廠商、同時(shí)已在腦科學(xué)或生命科學(xué)行業(yè)深耕多年的NI（National Instruments）公司對(duì)此有一番觀察。 

NI亞太區(qū)高級(jí)技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理郭翹此前對(duì)澎湃新聞（www.6773257.com）記者表示，從信號(hào)采集鏈路來說，關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)及其難點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：電極方面有微型化、特殊材料選擇、生物相容性、排異反應(yīng)等進(jìn)一步優(yōu)化需求；前端信號(hào)調(diào)理和放大（濾波，降噪等）；多通道同步信號(hào)采集，即上百至上千通道同步采集，高動(dòng)態(tài)范圍，16 bit/24 bit ADC位寬，采樣率達(dá)每秒數(shù)萬(wàn)采樣點(diǎn)；多通道信號(hào)實(shí)時(shí)處理，超高通道采集后的數(shù)字信號(hào)需通過軟件定義硬件的方式（如FPGA），方便科研人員快速實(shí)現(xiàn)神經(jīng)信號(hào)濾波，去噪，解碼，分析等創(chuàng)新算法原型實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證；閉環(huán)的反饋系統(tǒng)。

郭翹提到，前三個(gè)環(huán)節(jié)中國(guó)國(guó)內(nèi)主要腦機(jī)技術(shù)相關(guān)院校、科研機(jī)構(gòu)和公司都有在進(jìn)行攻關(guān)，“NI平臺(tái)的側(cè)重是后兩環(huán)節(jié)，與自研或現(xiàn)成的采集系統(tǒng)搭配使用構(gòu)建一個(gè)完整的閉環(huán)實(shí)時(shí)系統(tǒng)?！?/p>

對(duì)腦科學(xué)認(rèn)識(shí)不足，是否是腦機(jī)接口的障礙？

Neuralink的縫紉機(jī)能植入的3000多個(gè)電極顯然不是終點(diǎn)。大腦活動(dòng)時(shí)經(jīng)常有幾十億神經(jīng)細(xì)胞同時(shí)參與，上萬(wàn)根電極對(duì)科學(xué)家們來說可能都不夠用。 

“有人提出要做百萬(wàn)道的腦機(jī)接口系統(tǒng)，當(dāng)然也有人提可能需要上億通道，這樣的想法提歸提，但是從技術(shù)層面來說并不是幾年內(nèi)就能實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)然也有人認(rèn)為，這種想法是否過于粗暴？”李驍健提到，在植入更多電極之前，需要探索的是：哪些信息我們最需要？這些重要信息又采集自何處？ 

他認(rèn)為，現(xiàn)階段更可行的是針對(duì)特定任務(wù)進(jìn)行研究。以非侵入式的功能核磁共振成像技術(shù)(fMRI) 為例，它可以采集到全腦的總體概況，但是無論在空間和時(shí)間上都無法給出細(xì)節(jié)信息。換做神經(jīng)電子信號(hào)，其時(shí)空分辨率要高出千倍以上，“但這里存在一個(gè)問題，我們現(xiàn)在的腦機(jī)接口技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)全腦覆蓋，只能植入在少數(shù)特定位置上，而且對(duì)植入腦區(qū)的傳感器數(shù)量也有一定的限制?！敝踩腚姌O數(shù)量的增加，也意味著手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和倫理爭(zhēng)議的加劇。

腦機(jī)接口如何實(shí)現(xiàn)熟練執(zhí)行多任務(wù)，而非目前展示的執(zhí)行單一任務(wù)？這個(gè)對(duì)腦控提出的高性能要求，使腦機(jī)接口研究同時(shí)面對(duì)增大采集信息量和對(duì)腦科學(xué)進(jìn)一步深入認(rèn)知的挑戰(zhàn)。“它涉及幾個(gè)腦區(qū)？從這些腦區(qū)采集多少信息？現(xiàn)在的技術(shù)能否支持得??？這也是我們現(xiàn)在正在做的事情?！崩铗斀☆A(yù)計(jì)，總體上或需要5000-10000道的采集通量，才有可能基本實(shí)現(xiàn)多任務(wù)功能。

在李驍健看來，腦科學(xué)和腦機(jī)接口之間也存在著“雙向困難”的問題。“腦科學(xué)基礎(chǔ)研究還不是很清楚，這限制了腦機(jī)接口應(yīng)用場(chǎng)景的快速擴(kuò)展；而腦機(jī)接口技術(shù)本身也是腦科學(xué)研究的重要工具，急需技術(shù)升級(jí)來加快推動(dòng)腦科學(xué)的深入研究?！彼J(rèn)為，腦機(jī)接口技術(shù)既可以推它在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景，同時(shí)也要推它作為探索大腦運(yùn)行機(jī)制、啟發(fā)類腦智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)的高性能工具方面的價(jià)值。

海量的腦神經(jīng)電信息采集后，如何快速處理？這又是另一個(gè)問題?！澳X機(jī)接口需要實(shí)時(shí)解碼，它需要速度很快地采集，很快地處理，這是一個(gè)基本前提，應(yīng)該幾十毫秒內(nèi)就需要完成?！?/p>

郭翹也對(duì)澎湃新聞?dòng)浾弑硎?，超高通道加上每通道每秒?shù)萬(wàn)采樣點(diǎn)的16bit/24bit數(shù)據(jù)，對(duì)系統(tǒng)帶寬的要求非常高，上G帶寬的數(shù)據(jù)需要進(jìn)入到FPGA板卡中進(jìn)行實(shí)時(shí)處理?！斑M(jìn)入FPGA板卡中，神經(jīng)信號(hào)濾波、去噪、解碼，甚至AI深度學(xué)習(xí)的算法，都需要大量的定點(diǎn)數(shù)運(yùn)算，包括通道間的信號(hào)運(yùn)算，實(shí)時(shí)處理通常要求運(yùn)算在毫秒甚至微妙內(nèi)完成。” 

在腦神經(jīng)信息處理上，李驍健認(rèn)為眼下更適合從兩個(gè)路線分別看待。一條路線指的是神經(jīng)信號(hào)采集后需要繼續(xù)進(jìn)行深入研究，“我們對(duì)大腦的認(rèn)識(shí)不是特別清楚，采的信號(hào)必然有科研用途，這方面用途當(dāng)然希望神經(jīng)信號(hào)采集得越細(xì)致越好，然后把它儲(chǔ)存下來，后面可以通過超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行更細(xì)致的分析?！?/p>

另一條路線就是用在腦機(jī)接口的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，“我們需要以最快的速度輸出解碼結(jié)果，這就需要進(jìn)行有意義的數(shù)據(jù)壓縮，獲取我們真正要用且用得到的神經(jīng)信息，對(duì)它進(jìn)行準(zhǔn)實(shí)時(shí)的處理，并輸出解碼結(jié)果?！?/p>

根據(jù)上述兩條路徑，相應(yīng)技術(shù)人員會(huì)有不同的策略。李驍健再次以Neuralink此前的成果展示舉例，“他們?cè)?019年用大鼠展示的有線腦機(jī)接口系統(tǒng)，有3000多通道，但是最近兩次展示的無線腦機(jī)接口系統(tǒng)的通道數(shù)低了很多，實(shí)際上還做了很大的數(shù)據(jù)壓縮，無線傳出來的數(shù)據(jù)非常少。由于對(duì)應(yīng)的任務(wù)簡(jiǎn)單，這一點(diǎn)點(diǎn)信息已經(jīng)足夠讓猴子用意念控制屏幕上的光斑運(yùn)動(dòng)。”

而對(duì)另外關(guān)鍵的一環(huán)腦神經(jīng)電信息解碼來說，科學(xué)家們也仍在求解真正的解碼方法。

中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)“腦計(jì)劃”的領(lǐng)軍人物蒲慕明在2021浦江創(chuàng)新論壇上即指出，腦機(jī)接口領(lǐng)域往前走仍存在著很大的障礙，一些重大的科學(xué)問題需要解決。第一大問題就是如何解碼大腦信息？他認(rèn)為，現(xiàn)有的收集腦波信息、在用人工智能算法和機(jī)器學(xué)習(xí)算法把大腦的腦波所代表的信息解碼，“這是表面上的解碼，并不是真正理解大腦活動(dòng)?！?/p>

蒲慕明對(duì)澎湃新聞（www.6773257.com）記者解釋道，現(xiàn)在主要是靠大數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)還不夠精確，“不知道它什么意思，要去對(duì)應(yīng)?！彼J(rèn)為未來腦電應(yīng)該更精細(xì)，數(shù)據(jù)也更多，“但是假如你知道環(huán)路是什么樣的，那就更好了。你知道這個(gè)環(huán)路代表的是這個(gè)指頭動(dòng)，那個(gè)環(huán)路代表那個(gè)指頭動(dòng)，你在上面記錄到了，你就知道得很清楚，現(xiàn)在還沒有這個(gè)能力?！?/p>

談及這一問題，李驍健認(rèn)為，大腦被劃分為多個(gè)腦區(qū)，因?yàn)槠涔δ懿灰唬鼈兲幚硇畔⒌姆绞揭膊煌?。“在處理連續(xù)動(dòng)態(tài)信息的初級(jí)皮層區(qū)域，或者產(chǎn)生離散的某種抽象信息結(jié)構(gòu)的腦區(qū)，可以有各自對(duì)應(yīng)的解碼方式。但是在很多中間的、聯(lián)合功能的腦區(qū)，信息還是處于混合態(tài)中，我們現(xiàn)在還沒有太好的辦法把這里的信息都有效地提取出來。哪些才是跟我們的認(rèn)知任務(wù)對(duì)應(yīng)的信息？另外怎么把它解碼出來？還是存在很大的挑戰(zhàn)?！?/p>

今年5月，頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）以封面文章的形式刊發(fā)了由美國(guó)斯坦福大學(xué)、布朗大學(xué)、哈佛醫(yī)學(xué)院等團(tuán)隊(duì)的研究人員聯(lián)合完成的一項(xiàng)里程碑式研究，他們將人工智能軟件與一款腦機(jī)接口設(shè)備結(jié)合起來，讓一名大腦中植入腦機(jī)接口設(shè)備的癱瘓患者想象拿著一支筆，在一張橫線紙上“嘗試”寫字，就像他的手沒有癱瘓一樣，并將該男子手寫意圖快速轉(zhuǎn)換為電腦屏幕上的文本。

該項(xiàng)研究的通訊作者、斯坦福大學(xué)神經(jīng)修復(fù)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)室的研究科學(xué)家Francis R. Willett博士在接受澎湃新聞（www.6773257.com）記者專訪時(shí)就提到，“當(dāng)你只能記錄傳感器采集到的少量神經(jīng)元時(shí)，有非常不同的神經(jīng)模式是有幫助的，意外混淆它們的幾率就會(huì)很低。這就是為什么復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，比如寫不同的字母，可能更容易解碼，復(fù)雜性使它們更獨(dú)特，彼此不同?！盬illett進(jìn)一步解釋道，相比之下，之前最先進(jìn)的打字方式，“沿著直線移動(dòng)到不同的鍵上，會(huì)喚起非常相似的神經(jīng)活動(dòng)模式，因?yàn)樗婕暗闹皇且粋€(gè)有著不同角度或不同距離的直線運(yùn)動(dòng)。”

Willett提到，這也意味著，也許與我們直覺的認(rèn)為相反，解碼復(fù)雜的行為比簡(jiǎn)單的行為更有利，特別是在分類任務(wù)中。

全技術(shù)鏈集成是關(guān)鍵，商業(yè)化已來？

回國(guó)至今，李驍健率領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在腦機(jī)接口領(lǐng)域已取得了一系列突破。

團(tuán)隊(duì)研發(fā)的千通道神經(jīng)電生理信號(hào)解析系統(tǒng)體積小巧且具有實(shí)時(shí)并行神經(jīng)解算功能，是和Neuralink系統(tǒng)同級(jí)別的寬帶腦機(jī)接口電子裝置。他們與中科院兄弟所合作，在家兔和食蟹猴腦內(nèi)成功植入了雙陣列256道柔性神經(jīng)電極陣列。數(shù)月前更是成功完成了雙陣列超過1400通道柔性電極陣列在獼猴腦內(nèi)的長(zhǎng)期植入，并且使用自研儀器實(shí)現(xiàn)了對(duì)所有通道神經(jīng)電信號(hào)的高速同步采集，在國(guó)內(nèi)率先打通了腦機(jī)接口全技術(shù)鏈。

超兩千通道腦神經(jīng)信號(hào)采集器原型機(jī)。

同時(shí)，李驍健等人還在加速實(shí)現(xiàn)中國(guó)首個(gè)采用自主研發(fā)的超千道腦機(jī)接口技術(shù)設(shè)備進(jìn)行的獼猴雙手協(xié)同腦機(jī)接口實(shí)驗(yàn)。該項(xiàng)研究將為中國(guó)自主研發(fā)供癱瘓病人使用的植入式腦機(jī)接口系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。癱瘓患者將通過腦控機(jī)械肢體恢復(fù)行動(dòng)自由。 

現(xiàn)在團(tuán)隊(duì)在腦機(jī)接口領(lǐng)域的水平如何？針對(duì)這一問題，李驍健謙虛地自我評(píng)價(jià)：“若單論每個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)，其實(shí)也就一般般。”他認(rèn)為其過往工作的意義主要在于，“我們已經(jīng)對(duì)腦科學(xué)和神經(jīng)解碼有過多年的系統(tǒng)研究，現(xiàn)在通過自研加暫時(shí)進(jìn)口零配件的方式，把整個(gè)我們認(rèn)為比較理想的系統(tǒng)搭建起來，讓它能比較高效地運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)全技術(shù)鏈的貫通。這樣我們就有了基于自己思想、自己技術(shù)、自己系統(tǒng)，獨(dú)立自主地發(fā)展有自己特色的腦機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用的完備基礎(chǔ)了。”目前，團(tuán)隊(duì)的腦信號(hào)采集器已經(jīng)可以做到只有巴掌大小，實(shí)現(xiàn)超過2000道的采集和處理通量，帶寬超過每秒100兆字節(jié)。

獼猴上肢運(yùn)動(dòng)腦機(jī)接口模型和實(shí)驗(yàn)演示。

李驍健反復(fù)提及的對(duì)標(biāo)就是Neuralink?！皬奈覀兊慕嵌葋砜?，他們所有的東西都不是什么逆天科技，馬斯克招募了各領(lǐng)域的專家，而這些專家們帶來的技術(shù)，此前在各個(gè)領(lǐng)域的頂尖期刊或者會(huì)議上都有報(bào)道，并不稀奇。”其關(guān)鍵的優(yōu)勢(shì)則在于能同時(shí)對(duì)全技術(shù)鏈進(jìn)行優(yōu)化集成。

“腦機(jī)接口技術(shù)橫跨多門學(xué)科，怎么進(jìn)行學(xué)科大交叉研究和研發(fā)，怎么把多學(xué)科的人才集中在一起，并貫通一體，這其實(shí)是目前腦機(jī)接口真正前沿的困難所在?！崩铗斀∵M(jìn)一步強(qiáng)調(diào)，國(guó)內(nèi)在大系統(tǒng)集成方面的經(jīng)驗(yàn)不夠充分，“現(xiàn)在相當(dāng)于每一個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)都有東西，也都做得不錯(cuò)，但是把這若干個(gè)技術(shù)點(diǎn)有機(jī)的組合起來，發(fā)揮最強(qiáng)效能，這是一種能力和過程?！?/p>

郭翹也談及類似痛點(diǎn)：傳統(tǒng)的腦機(jī)接口科研團(tuán)隊(duì)并不具備或精通所有方面，如何快速將科研成果轉(zhuǎn)化并落地，是這一領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。而頗為不便的是，目前商用或現(xiàn)成的系統(tǒng)都比較封閉，科研人員難以做定制修改，或?qū)⒆约旱膭?chuàng)新算法集成到系統(tǒng)中進(jìn)行迭代開發(fā)?！癗I致力于構(gòu)成一個(gè)完整的開放的生態(tài)系統(tǒng)，無論是對(duì)接第三方的硬件，還是軟件算法IP，都能極大減少科研人員的開發(fā)時(shí)間，讓科研人員專注在自己所擅長(zhǎng)的領(lǐng)域，加速其對(duì)大腦機(jī)制的基礎(chǔ)研究的進(jìn)程?！?/p>

值得一提的是，李驍健所在中科院深圳先進(jìn)院在跨學(xué)科合作方面頗有優(yōu)勢(shì)，其定位也是成為新型國(guó)際一流的工業(yè)研究院。李驍健表示，“腦機(jī)接口既有基礎(chǔ)研究又有應(yīng)用研究，需要一個(gè)包括基礎(chǔ)腦科學(xué)、神經(jīng)工程、機(jī)械和自動(dòng)化、電子和計(jì)算機(jī)等研究人員共同組成的多學(xué)科交叉的綜合團(tuán)隊(duì)。在這方面深圳先進(jìn)院有天然優(yōu)勢(shì)，項(xiàng)目合作甚至不用出大院。”例如，有負(fù)責(zé)非人靈長(zhǎng)類實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的戴輯副研究員、從事傳感器設(shè)計(jì)和評(píng)估的鄧春山高級(jí)工程師、從事神經(jīng)解碼器算法的張單可副研究員、從事生物相容性增強(qiáng)的都展宏副研究員，以及電子芯片設(shè)計(jì)的王怡珊高級(jí)工程師等。

當(dāng)然，在實(shí)際的研究中，李驍健等人也會(huì)“走出大院”?！捌渌芯繖C(jī)構(gòu)，包括我們的兄弟所，他們?cè)谧约旱难芯款I(lǐng)域有著多年的深耕和儲(chǔ)備，我們也在和在某項(xiàng)技術(shù)上有較大優(yōu)勢(shì)的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行緊密的合作?！?/p>

團(tuán)隊(duì)成員

相比其對(duì)標(biāo)的Neuralink，李驍健也談到一些差距，例如，推進(jìn)更高通量的傳感器，并擁有更好的組織相容性和使用壽命，推進(jìn)神經(jīng)電子芯片的自研自產(chǎn)，系統(tǒng)更加集成化實(shí)現(xiàn)完全體內(nèi)植入等?！爱吘刮覀儸F(xiàn)在還處于原型機(jī)階段，雖然說有巴掌這么大，但還是比Neuralink裝置要大不少的，我們希望進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)微型化?！?nbsp;

實(shí)際上，拓展至后期應(yīng)用，微型化是極關(guān)鍵的一步。設(shè)備的微型化以及通訊無線化，將直接影響植入者的活動(dòng)自由度，決定著該技術(shù)未來的普及度。在李驍健等人的設(shè)想中，未來進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用的腦機(jī)接口應(yīng)具備“四化”特征，即微創(chuàng)化、微型化、無線化、類腦智能化。

技術(shù)最終如何落地？馬斯克在成立Neuralink之初時(shí)提到，其短期目標(biāo)是治療老年癡呆癥、帕金森病等腦部疾病，其長(zhǎng)遠(yuǎn)計(jì)劃，則是通過植入一些“芯片和電纜”將人腦與AI融合來增強(qiáng)人類大腦的功能。 

“人腦到跟人工智能融合這些都是遠(yuǎn)景，需要幾十年時(shí)間，最樂觀估計(jì)也得要20年，但實(shí)際上幾年內(nèi)能夠做的，其實(shí)主要還是醫(yī)療用途，針對(duì)各種腦部疾病的患者?！边@也正是李驍健本人目前想推動(dòng)的。

Neuralink的大熱是否也意味著腦機(jī)接口商業(yè)化的“引爆點(diǎn)”已至？李驍健談到，植入式腦機(jī)接口屬于有創(chuàng)型，哪怕是微創(chuàng)，對(duì)應(yīng)產(chǎn)品也屬于三類醫(yī)療器械。所謂的三類醫(yī)療器械，即指植入人體，用于支持、維持生命，對(duì)人體具有潛在危險(xiǎn)，對(duì)其安全性、有效性必須嚴(yán)格控制的醫(yī)療器械?！斑@意味著審批比較繁瑣?！?/p>

2020年8月，馬斯克宣布Neuralink的腦機(jī)接口設(shè)備在當(dāng)年7月獲得了FDA 的“Breakthrough Devices Program（突破性設(shè)備計(jì)劃）”認(rèn)證，即將在人類身上進(jìn)行植入實(shí)驗(yàn)，公司也正計(jì)劃進(jìn)行更多的實(shí)驗(yàn)批準(zhǔn)申報(bào)。而另一家競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手、成立于2017年的Synchron公司在今年7月獲FDA 批準(zhǔn)，率先對(duì)其產(chǎn)品進(jìn)行人體臨床試驗(yàn)，驗(yàn)證其旗艦產(chǎn)品Stentrode運(yùn)動(dòng)神經(jīng)假體在嚴(yán)重癱瘓患者中的安全性和有效性。 

需要區(qū)分的是，Synchron公司采用的是類似腦血管支架的方式，以微創(chuàng)的方式將網(wǎng)狀的Stentrode傳感器通過血管輸送到大腦。“這種方式比較容易通過臨床試驗(yàn)審批，但是電極只能停放在較粗大的血管中。可用位點(diǎn)少，且離神經(jīng)元距離遠(yuǎn)，不能清晰地獲得大量的腦神經(jīng)信息，所以這仍舊是兩碼事。”李驍健始終認(rèn)為，Neuralink腦機(jī)接口未來的臨床試驗(yàn)獲批，才能最終帶動(dòng)這一領(lǐng)域的“開閘”。

在真正“開閘”之前，國(guó)內(nèi)的團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該保持什么樣的步伐？“如果這個(gè)節(jié)點(diǎn)上大家都在努力，腦機(jī)接口技術(shù)這塊就不會(huì)有明顯的科技差距出現(xiàn)?，F(xiàn)在也正是神經(jīng)科技開始進(jìn)入市場(chǎng)轉(zhuǎn)化的階段，如果在腦機(jī)接口這塊也能跟上，那么我們跟Neuralink為代表的美國(guó)技術(shù)應(yīng)該不會(huì)形成多大差距?！崩铗斀”硎尽?/p>

而此前蒲慕明則對(duì)澎湃新聞（www.6773257.com）記者強(qiáng)調(diào)，中國(guó)團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)并不僅限于追趕馬斯克的技術(shù)，“方向不一樣，我們的愿景更大，要花很多功夫做閉環(huán)的腦機(jī)接口?！?/p>