@叶平安

上一期说到了动力外骨骼，这里就不得不说一下，脑机接口这个技术。传统的动力外骨骼得从使用者的动作出发，而本届世界杯开幕式上这一具则不需要——它是靠神经信号来控制动作的。

2009年威斯康辛大学的研究者用脑电脑机接口发twitter

绕过肌肉

本质上，我们的所有自主运动也都是靠神经信号来控制的。当我们想要做出某个动作时，脑会把行动意图通过神经系统传递到有关的肌肉那里，每一条肌肉纤维都会受到运动神经元的支配。当肌肉受到一个神经刺激时，会产生一次短暂的收缩；如果在收缩时又受到第二次刺激的话，又会继续收缩，便可以产生持续的力量。所以传统的机械外骨骼系统，实质上是通过神经控制肌肉、再控制外骨骼来实现动作的；而靠神经信号，绕过肌肉系统来直接控制机械也有可能——这就是“脑机接口”领域所研究的内容。

上世纪七十年代，有些大学和军方的研究部门开始探索直接将思想活动转化为文字或图像。这些研究主要是基于脑电现象的——神经信号的传递通过细胞膜两侧的离子运动来实现，而在这个过程中会释放微弱的电流，可以用精细的电极从头皮外采集到。2009年，美国一组研究者成功地用一顶奇形怪状的帽子发了几条微博，我国清华大学的研究团队也用类似的技术让用户可以靠思考来控制机器狗踢足球。说起来好像很简单，但是实际上很困难。我们的大脑拥有一百多亿个神经元，每时每刻都在频繁地彼此沟通。每个脑神经元都在和成百上千个神经元联络，构成一张超过千亿联接的巨网，表面风平浪静实则暗流汹涌。脑电波就是这样大量脑神经元活动产生的电流的集合，夹杂了太多噪音，要把它们明确地分开相当困难。我们只能通过使用多个高精度电极来分别探测头部不同位置的电信号，再以此作为推测的依据。

从上世纪九十年代以后，功能性磁共振和功能性近红外脑成像技术也被应用在脑机接口领域中。这两类技术观察的不是脑部电信号，而是血液中含氧血红蛋白的含量变化——当前正在大量活动的脑区需要更多的葡萄糖和氧，而这些变化可以被高分辨率的功能性磁共振或者高速度的近红外脑功能成像技术捕捉到。但是这两种技术依然昂贵，而且还没有小型化到可以随身携带的方式，所以世面上出现的商业化脑机接口产品依然是脑电为基础的。这些产品需要一些训练才能够使用自如，而且只能做一些简单的动作，例如控制轮椅的运动和转弯，或者玩几个简单的小游戏。要想做到心想事成，还得到大脑内部去找答案。

进入大脑

人们对脑机接口的兴趣往往在于运动，例如帮助那些瘫痪的人重新站起来，或者帮助失去了肢体的人正常生活。所以对植入式脑机接口的研究也就主要集中于大脑的运动皮层。

上世纪九十年代，一组美国科学家就在恒河猴的脑中植入了一些电极，通过脑中直接采集的电信号来控制机器手。经过一段时间的训练之后，那只猴子把这只机械臂当成了自己的手一样灵活运用自如。但是因为植入式脑机接口需要进行开颅手术，因此一直都没能在人身上实施，直到2004年。那一年，医生们为一名全身瘫痪的小伙子的大脑额叶中植入了一小块芯片，经过几个月的适应之后，他可以仅凭想法来收发邮件和玩游戏。那块芯片叫做“脑门”，上面有96个电极。运动皮层位于额叶，主要负责控制和协调肌肉活动。这是第一例成功的人类脑机接口实验。

八年之后，美国布朗大学和退伍军人事务所的研究人员取得了新的进展，他们设计的新一代植入式脑机接口可以让中风瘫痪已久的患者端起咖啡杯喝咖啡。这种植入芯片有100个电极，但是和大脑的神经元数量比起来，只不过是沧海一粟。

现在人们正在设计新的传感器，以使其能够获得更多数据；也在开发更好的信号记录仪，来取代神经的作用。但是核心问题依然没有解决：人们实际上并不知道大脑是如何工作的。现在这些脑机接口的控制方式依然是想象产生某个动作，并且将已知的和运动有关的电信号分离出来。这种控制还只能一些简单运动，而不能像原生的肢体那样进行灵活平滑的精细活动。现有的技术下，通过自主想象而被识别的任务并不多，也就是说，现在的脑机接口还不能“翻译”绝大多数的想法。但是这些状况也许可以在未来的几十年中改变。

在一本大受好评的科幻小说《垂暮之战》中，新时代的战士们通过脑中植入的小设备彼此联系和获取信息，让语言交流都变得过时起来。这也是脑机接口研究的目的之一：它可能会变成我们和计算机、我们和其他人之间的新交互方式。当我们不再需要肌肉活动来作为人脑和电脑的中介时，不仅会带来效率的提升，还会获得强大到难以想象的感官和肢体。