马斯克的产业帝国之一，“脑机接口”靠谱吗？
这次我想说说埃隆·马斯克和他的众多产业中的一个 —— 脑机接口。巧合的是，我九年前读研的时候研究方向就是脑机接口，在当时这还是一个非常冷门且小众的研究领域。毕业以后，我进入了汽车行业。后来，随着特斯拉的壮大，整个行业掀起了智能化和电动化的浪潮。
特斯拉只是斜杠青年埃隆·马斯克的众多的产业之一。在能源领域，马斯克一直致力于让人类摆脱对化石能源的依赖。特斯拉汽车虽然有着零排放，但传统发电过程中依然产生着巨大的污染。因此，特斯拉在2016年收购了 SolarCity，后者是一家专门发展家用光伏发电的公司。利用太阳能发电能够解决发电污染问题，新能源汽车才能形成环保闭环。
大名鼎鼎的 SpaceX 也是马斯克的主要产业之一。SpaceX 的中文名叫做太空探索技术公司，是马斯克早在 2002 年创立的一家太空运输公司。主要产品包括猎鹰 1 号和猎鹰 9 号运载火箭，星舟 SN8 重型运载火箭，以及载人宇宙飞船 – 龙飞船（Dragon）。SpaceX的厉害之处在于，它的运载火箭是可以回落原地的，这样火箭就能重复利用。尽管它的火箭回收技术还并非很成熟，但每回看到SpaceX火箭成功回收的场景，都让人觉得超现实。2018年，SpaceX的猎鹰九号将一辆特斯拉的 Roadster 跑车送入太空，这辆红色的跑车由一个假人宇航员Starman驾驶着，向着宇宙深处失去。中控大屏上显示着一句话：“Don’t Panic”，不要害怕。这是著名科幻小说《银河系漫游指南》封面上的话。我本人的微信签名也在借用着这句话。当时马斯克在个人Instagram账号还发了一张图，显示这辆车的 PCB 电路板上印着另一句话 – “Made on earth by humans”，由人类在地球上制造。马斯克这样有情怀的理工男，真是又酷又浪漫。在两年多后的今天，这辆跑车仍旧在太空遨游，最新计算结果显示，它应该已经到了比火星还远的绕日轨道上。
SpaceX有另一个副业，叫StarLink，星链。它打算发射1.2万颗地球人造卫星，在太空搭建成星链，为人类提供互联网服务。Hyperloop 也是马斯克旗下的公司。该公司主要产品是超级高铁，计划搭建真空管道，让胶囊列车在管道中高速运行。据说时速能够达到5000公里，从美国东海岸的纽约到西海岸的洛杉矶只要36分钟，真是疯狂。
这一众企业的使命、愿景，都超然于世又清新脱俗。这都得益于特立独行、信奉“第一性原理”的创始人埃隆马斯克本身的特质。
在 2016 年，马斯克还创立了一家公司，叫做 Neuralink。主要研究的对象叫做 “脑机接口” – Brain Computer Interface，行业内简称为BCI。顾名思义，指的就是人脑与计算机之间的接口与交互。那么人脑如何才能与电脑形成信息交换呢？
这就要从脑电信号说起。
脑电信号俗称脑电波，英文叫做 electroencephalography，缩写就是 EEG。前面说到由于我读研期间研究的就是脑电，这个单词到目前为止仍然是我能够背上的最长的英文单词，22个字母。脑电信号其实并不那么神秘，它就是大脑皮层神经元放电现象的体现。脑电信号是一种电压信号，非常微弱，通常在微伏（μV）级。脑电信号可被分为自发脑电和诱发脑电。自发脑电是人在安静的、没有特殊刺激的情况下下，稳定变化的脑电活动。而诱发脑电是人在刺激或者输入有变化时，大脑电场产生的与刺激相应的电位变化。经过人类不到一百年的研究，发现了脑电信号是有规律的。比如自发脑电根据频率不同又可以分为通常在放松时出现的、频率为10Hz的alpha波，紧张或有压力时出现的、13-40Hz的beta波，睡眠时出现的、4Hz以下的delta波等。即便是这样简单的规律，我们就能衍生出来很多应用。比如疲劳驾驶检测。将信号采集电极佩戴在司机头部，利用司机疲劳与兴奋时的信号差异设置阈值，低于阈值时报警。
脑电信号与大脑认知过程一起变化，能够对外部刺激作出迅速响应，可以提供非常有用的人体数据。那么如何采集脑电信号呢？
这就要说道脑机接口了。
脑机接口分为侵入式和非侵入式。我们先说非侵入式，它采集的是头皮脑电，这是在被实际应用最广泛的脑电采集方式。在采集过程中，被试需要在头上戴一个电极帽，可能很多朋友都看到过这样的场景。电极帽上有很多电极，每一个电极都是一个数据获取通道，专业上被称作导联（Channel）。通常的电极帽有 16 导联、32 导联、64导联等。电极帽的每个电极都是特殊材料（比如AgCl）制成的贴片，必须与头皮接触才能获取到良好的信号。电极帽上的众多电极中有一个特殊的电极叫做参考电极，其余电极与参考电极之间的电压差，就是后期交由电脑进行数学分析的脑电信号。参考电极的原理是，电极帽电极在记录大脑皮层脑电的同时，肯定也记录了一些非脑电的生理电信号。那如果把各电极的电压和参考电极的电压相减，理论上就可以去掉这部分干扰。通常参考电极会放在耳垂，或耳朵后部的乳突位置。头皮脑电虽然获取相对方便，对人体无创，但缺点也显而易见。首先参考电极选取的不同，对数据采集影响很大。其次，电极帽佩戴很不方便，加上每个电极都是要打导电胶的，使用起来很复杂。另外做过脑电实验被试的同学一定知道，做实验时很痛苦的，因为不能乱动，眨眼都尽量要控制，不然会对实验数据产生影响。除此之外，采集电极毕竟离大脑皮层还隔着颅骨和头皮，测量起来肯定不会很精确。
而侵入式脑机接口则解决了很多非侵入式的问题，它采集的是颅内脑电。这也是马斯克的公司，Neuralink正在探索的方向。Neuralink 可以被直译为神经连接，它的脑电采集解决方案是将电极芯片植入到颅骨之内，更为直接的采集大脑皮层电信号。这些信号通过无线传输回电脑，电极芯片也可进行无线充电。Neuralink 甚至开发了一台机器人，可以自动在头骨上钻孔，再将芯片植入到头骨内部。全自动的工作流程让其看上去就像一台“缝纫机”。2020年，马斯克在发布会现场展示了一头被植入Neuralink芯片的小猪，在软件应用中可以观察小猪的颅内脑电与其四肢运动的关系。今年，Neuralink更进一步，展示一个小猴子通过意念打乒乓球游戏的视频。Neuralink的科学家在小猴子的大脑里植入了芯片，来捕捉它大脑活动的信号，再把脑电信号转换成游戏里的动作。这样，小猴子动动脑子就可以打游戏了。
那么马斯克的Nerualink，是否又是一家拥有超现实技术的公司？我的答案是否定的。其实，不管是溜猪还是猴子玩游戏，在学界内部都不是新鲜事。很多学术界大牛都已经实现过同样的事情，比如杜克大学早在2003年就在猴子脑内植入芯片，让其猴子通过意念控制光标。国内浙江大学就曾经在猴子脑部植入过芯片，训练它通过脑电控制机械臂来抓取食物。清华大学也借助于头皮脑电开发过“意念打字”。就连我以前呆过的名不见经传的小实验室，也早就开发过意念控制虚拟跷跷板的小游戏。
马斯克的Neuralink实际上并没有做出学术上革命性的突破，它的成果只能算是工程上的胜利，是现有脑机接口技术上的一个优秀的应用。只不过马斯克依靠自己的影响力，将脑机接口技术推介给了普罗大众，将其一下子放在了科技前沿的位置。脑机接口科学本身，并没有被实际推动。
基于脑机接口技术，的确可以做很多应用，想象空间非常辽阔。比如早在2009年市面上就出现用意念控制小球漂浮的玩具，叫做 MindFlex。需要注意的是，MindFelx并不是用人类意念的力量让小球漂浮，而是工程上利用脑电信号的特征触发了风机运作继而吹动小球悬浮。就像推动火箭发射的并不是操作员按下发射按钮的力气，而是火箭的是推进器在发力。操作员按下按钮的动作不过是一个trigger。
我相信在将来，脑机接口技术一定能够帮助到很多人，比如药物成瘾者、残障人士、渐冻症患者等。我期待这项技术的成熟，也很期待看到这个领域出现独角兽公司。但脑机接口技术不是人类破解自己大脑的灵丹妙药，更无法破解人的意识。
我也私下以为，人的意识，或许就是科学技术能够触及的边界。
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