【随着技术的不断完善和多学科融合的努力，脑机接口必将逐步应用于现实，造福人类】
□王伟
脑机接口大事记
虽然听上去很科幻，但能够与我们的头脑直接或间接相连的外部设备，其实早已存在。
1924年，德国精神病学家汉斯·伯格（HansBerger）发现了脑电图。这一仪器在头皮处感受人类脑部活动产生的生物电，并放大成可供分辨的脑电信号。从某种意义上来讲，当你在接受脑电图检测时，你的大脑就已经与这台庞大的机器连接在一起了。广义上讲，这也是一种脑机接口。
到20世纪90年代，美国杜克大学的米格尔·尼科尔利斯（MiguelNicolelis）完成了对老鼠运动脑电波的初步研究后，在夜猴实验中实现了能够提取皮层运动神经元的信号来控制机器人手臂的实验。
2000年后，美国布朗大学的约翰·唐纳修（JohnDonoghue）小组实验表明，恒河猴可通过对计算机屏幕上的光标运动控制来追踪视觉，而猴子不需要运动肢体。
2009年，美国南加州大学的西奥多·伯格（Theodore Berger）小组研制出能够模拟大脑海马区功能的神经芯片，将该芯片植入大鼠脑内，便使其成为一种高级脑功能假体。该小组将这种神经芯片植入大鼠脑内，使其成为第一种高级脑功能假体。
2012年，巴西举办足球世界杯比赛，身着机器战甲的截肢残疾者，凭借脑机接口和机械外骨骼开出了一球。
2014年，华盛顿大学的研究员通过网络传输脑电信号实现直接脑对脑交流。
2016年12月，美国明尼苏达大学的贺斌团队让普通人在没有被植入大脑电极的情况下，只凭借“意念”，在复杂的三维空间内实现物体控制，包括操纵机器臂抓取、放置物体和控制飞行器飞行。
2017年2月，美国斯坦福大学电气工程教授克里希那·申奥（KrishnaShenoy）和神经外科教授詹米·亨德森（Jaimie Henderson）发表论文，宣布他们成功地让三名受试瘫痪患者通过简单的想象精准地控制电脑屏幕的光标，这三名瘫痪患者通过想象在电脑屏幕上输入了他们想说的话，其中一名患者可以在1分钟之内平均输入39个字母。
脑机接口的挑战
脑机接口是一门复杂的交叉学科，这种交叉学科遇到两种挑战：一种是工程上的挑战，另一种是理论上的挑战。
理论研究都在努力解决这两个问题中的一个或两个：第一，“从脑到机”，如何从大脑中获取正确的信息？第二，“从机到脑”，如何将正确的信息发送到大脑？
目前来说，“从脑到机”已经取得一些研究成果，相比之下，“从机到脑”的研究要缓慢很多。原因是目前神经科学对于神经编码的具体方式还处于未知状态。而由“从机到脑”对神经编码知识的需求要远大于“从脑到机”。神经科学在单神经元的研究也算是逐渐明朗了，但大脑的各种神奇之处根本无法解释。
工程上的难度则在于：脑机接口行业涉及的机械动力学、神经科学、认知科学、信息工程等大量学科，需要大量各个行业的人才，不能有短板。此外，工程上更大的难度还包括成本控制，即能否通过合理的流程和工艺来降低成本实现商业化。
脑机接口的商业化方向
脑机接口未来的主要应用领域将涵盖医疗、游戏娱乐、消费电子、商业分析、军事国防等各个行业。
医疗：主要包括帮助患者与外界交流或控制外部设备的辅助脑机接口，以及帮助患者恢复神经功能的康复脑机接口。
游戏娱乐：例如，在头戴式VR设备上安装脑机接口，与传感器的输入一起为用户提供更好的游戏体验。
消费电子：机器人、无人机、VR等消费电子产品可将脑机接口，特别是非侵入式脑机接口作为新的人机交互界面。
商业分析：可以帮助营销人员获取消费者大脑的定量信号，从而更好地了解客户需求。
军事国防：利用脑机接口实现大脑控制的机器人或无人机侦查、重型*器武**控制、军人之间的无声脑电交流等。
未来展望
目前，主流的消费级脑机接口研究主要运用非侵入式的脑电技术，尽管相对侵入式技术容易实现，但成本依然很高。不过，随着人才、资本的大量涌入，非侵入式脑电技术势必将向小型化、便携化、可穿戴化及简单易用化发展。
而对于侵入式技术，在未来如果能解决人体排异反应及颅骨向外传输信息减损这两大问题，电脑将会对人的思维意识进行实时准确识别。这一方面将有助于电脑更加了解人类大脑活动特征，以指导电脑更好地模仿人脑；另一方面可以让电脑更好地与人协同工作。
脑机接口是连接大脑与现实世界的桥梁之一。2016年，我们已经找到了如何建造这座桥梁的方法。2017年，我们期待脑机接口给我们带来更多的惊喜。
(作者为中科院上海生命科学研究院研究员)