腦機接口(BCI)無疑是當下最熱門的前沿科技話題之一。近日,馬斯克旗下腦機接口公司Neuralink展示他們最新的研究進展,將各界對這一話題的討論推向新的高潮。
在此背景下,6月30日上午,在位于河套深港科技創新合作區的深圳創新發展研究院“院士報告廳”,中國科學院院士、南京大學副校長鄭海榮,為觀眾做了一場“腦機接口與生物智能”的演講。
鄭海榮在“院士報告廳”發表演講
鄭海榮認為,腦機接口是掌握未來人工智能最高形態的重要抓手,也是解決未來重大醫療需求的關鍵路徑。基于其兼具變革性與顛覆性的雙重特征,亟需科學界、產業界及國家戰略層面的協同關注與投入。
最需要腦機接口的領域
“人類大腦就是一個生物的宇宙,我們外面是一個物理的宇宙。如何把生物的宇宙和物理的宇宙連接起來,這是重要的科學命題。”鄭海榮說。
他以科幻電影《阿凡達》中通過意念駕馭飛龍的場景為引,闡釋了腦機接口技術“讀取”大腦神經信號并“寫入”反饋指令以實現控制的核心原理。
鄭海榮指出,當前腦機接口研究的核心目標之一,是深入解析大腦的功能特征,尤其是與疾病相關的神經機制。例如,通過植入式裝置,有望幫助中風患者或失明人士重建因疾病受損的運動或感覺功能——這正是BCI技術在醫療領域的關鍵應用方向。
他進一步強調,腦機接口技術的下一代突破,不僅依賴于新型電極材料和器件的開發,更需在以下關鍵領域取得進展:包括跨尺度神經生物學的深入理解;復雜神經信息的精準解碼與翻譯技術;高效、安全的無創神經調控(即“寫入”)技術。
在鄭海榮看來,醫療、教育和智能駕駛是最需要腦機接口的應用領域。有了這項技術,無人駕駛將真正實現,讀書不再需要死記硬背,疾病診治將更加準確容易。對人類而言,最重要的事將是訓練大腦活性。
“腦機接口未來發展的重點不在于硬件材料,而在于對神經功能連接的理解、神經信息的翻譯,和無創神經調控寫入技術。”鄭海榮認為,沿著這個方向,腦機接口技術可能率先在醫療康復上實現突破。比如,對于視聽殘疾人和中風偏癱病人,借助腦機接口技術,可能實現視聽感知、運動指揮信號和大腦的重新連接,從而恢復視覺、聽覺和運動功能。
不看好侵入式腦機接口技術
鄭海榮判斷,作為人工智能的核心突破方向,生物智能與腦機接口技術將深度重塑未來產業形態、科學范式與社會結構。
近期,國內多個科研團隊宣布腦機接口進入臨床階段,能夠幫助患者重建肢體運動功能,并取得了積極進展。對此,鄭海榮指出,當前腦機接口仍以科學研究為主,科學研究以原理驗證和可行性探索為核心目標,要將腦機接口技術轉化為安全、有效且可推廣的臨床診療方案,仍需克服重大技術挑戰,并經歷嚴格的臨床驗證過程,確保其對廣泛患者群體的適用性和安全性。
在全球范圍內,馬斯克旗下Neuralink公司在侵入式腦機接口的臨床推進方面較為領先,已實現脊髓損傷患者完成打字以及玩馬里奧賽車等復雜任務。然而,侵入式腦機接口是有創的,電極使用壽命有限,并且只能解讀電極所接觸腦區的信號。
鄭海榮認為,侵入式電極面臨的核心挑戰在于生物相容性。人腦歷經漫長進化形成的精密免疫防御機制,會對植入的異物產生排異反應,導致電極性能隨時間顯著下降甚至失效。因此,開發無須開顱手術、具有更高生物安全性的非侵入式腦機接口技術,通過外部設備解讀和翻譯神經信號以實現控制,是目前重要的研究方向和理想目標。
人工智能可能的演進路徑(圖片來自鄭海榮演講材料)
當前,人工智能已深度融入人類社會,尤其在生物醫學領域推動著基因解碼、藥物研發及精準診療的革命性突破。展望未來,鄭海榮認為,人工智能將沿著“數據智能→物理智能→生物智能”的路徑演進:數據智能依托算力與算法挖掘信息價值;物理智能賦予機器感知與行動能力;而生物智能將通過腦機接口實現人機智能深度融合,最終構建無創腦際通信——以神經信號直連替代傳統通訊(如電話/微信),成為生命體間信息自由交互的終極載體。
幾個有意思的問題
在演講現場,有觀眾提問:人類大腦有830億~860億個神經元,而現在臨床上最多只能同時采集1000個通道的信息,如此巨大的差距意味著腦機接口技術面臨怎樣的挑戰和機遇?
對此,鄭海榮回答:“的確,我們現在還是盲人摸象似地、非常片面地去理解人類大腦。在理解單個神經元的特征時,是用電極記錄幾十個、幾百個、幾千個神經元的信息。為了更好地理解大腦,我覺得可以發展一種宏觀分析的方式,比如成像,這種方式可能更容易理解混沌中的確定性、定量性。”
又有觀眾提問:人類似乎并不能完全掌控自己的大腦,有時候可能產生一些不好的想法,比如暴力沖動。腦機接口將如何過濾這些噪音信號,避免出現錯誤的行為?對此,鄭海榮表示,大腦是一個需要馴化、教育、引導的生物體。從技術層面講,未來腦機接口肯定會有一個非常成熟、安全的技術體系,以確保它運行在技術向善的軌道上。當然,對它的監管十分重要,國家在這塊也非常強調。
接著這個話題,有觀眾繼續問:據說現在人工智能已開始跟人體博弈對抗了,照此趨勢,未來人工智能把人類滅掉的可能性有多大?
這個問題引來一陣笑聲,鄭海榮也莞爾一笑,隨即嚴肅回答:“人工智能可能產生強大的威力,如果操作不慎,將對人類造成很大的損害,這是可能的。這也是為什么我倡導要發展生物人工智能的原因。因為只有生物控制的人工智能,也就是我們大腦控制的人工智能,才是可以有效降服的。”
“未來一定要讓‘腦’控制‘機’,而不能讓‘機’控制‘腦’。所以大模型的監管規則非常重要,我覺得對這塊要有非常謹慎的態度。”鄭海榮最后說。
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