无论是马斯克在脑机接口（BCI）技术上的重大突破，包括其设备获得FDA突破性设备计划批准的消息，还是以Neuralink、Mind Maze、Neuro Pace、BrainCo为代表的全球脑机接口公司这些设备的频繁出现，表明曾经被认为是科幻小说的脑机接口如今已成为现实。
脑机接口的热议似乎正在走向赛博朋克中关于人机的预言，即所谓的自由个体最终会成为虚构的故事，变成生化算法的组合。此前，《黑镜》和《黑客帝国》都从反乌托邦的角度讨论了脑机存在的未来意义。
当然，讨论脑机接口的未来意义是有必要的，因为它关系到人类文明的成长和社会整体秩序的更新，但事实上，大多数脑机接口技术最初都是作为医疗用途而发展起来的。应用程序。在遥远的人机预言实现之前，回归脑机接口技术最初的医学使命，也将有助于我们更加接近脑机接口的现实。
脑机接口年
脑机接口作为一种不依赖周围神经和肌肉正常传出路径的通信控制系统，可以采集和分析大脑生物电信号，在计算机等电子设备与大脑之间建立直接的通信和控制路径。
虽然脑机接口近年来才成为前沿科技研究的热点，但从更长的时间域来看，会发现脑机接口研究的整体历史更长、复杂得多。
首先，脑机接口的第一阶段是对大脑结构的理论认识。 1924年，德国神经科学家汉斯·伯杰首次记录了人脑的电活动，并于1927年发表了关于人脑电波（脑电图，简称EEG）的开创性工作。作为脑机接口技术的第一个通用方法，脑电图神经反馈已经使用了几十年。
简单来说，当大脑神经开始处理信息时，就会产生相应的电磁信号。电磁模式的变化反映了皮质区域当前的活动水平。这些信号被放大并编译成包含信息的信号。通过这种方式，研究人员可以进行数据分析并使用算法来推断大脑想要表达的内容。
对于这些脑电波（EEG），人们首先在时域中分析其波形（峰值分析法），然后研究人员利用傅里叶变换或小波变换来分析脑电信号在频域中的能量分布（能量谱分析法）可以将脑电波分为波、波、波和波）。
上世纪中后期以来，混沌动力学出现。人们发现，由于脑神经天然的复杂性，脑电波更加不稳定和非线性。因此，越来越多的研究者开始采用混沌动力学研究方法。分析脑电波和大脑皮层结构。其中，分形维数（FD）是混沌动力学在脑电波分析中使用的工具之一。
脑电波的第二阶段是大脑信号的解码应用。 1970 年，美国国防高级研究计划局(DARPA) 启动了一项利用脑电图探索大脑通讯的计划。
1976年，美国加州大学洛杉矶分校的Jacques J. Vidal发表脑机直接通讯的开创性理论和技术建议，创造性地给出了沿用至今的脑机接口的标准定义，并定义了脑机界面作为研究和开发的重点是神经修复，帮助患者恢复受损的视力、听力和运动。
随着技术的进步，第一个人类神经假体装置在20 世纪90 年代中期出现。 1998年是脑机接口研究的又一个里程碑。研究人员菲利普·肯尼迪首次将脑机接口设备植入人体，并利用无线双电极获得高质量数据。
于是，脑机接口受到了更多的关注，其无需依赖周围神经和肌肉的参与就能实现大脑与计算机之间的交流，凸显了该技术在辅助治疗中风、脑瘫等残疾患者方面的作用。癫痫。的价值。
脑机接口第三阶段是从实验室走向市场。 2006年，布朗大学的一个研究小组首次在大脑运动皮层植入脑机接口装置，可用于控制老鼠。 2012年，脑机接口设备已经能够进行更复杂、更广泛的操作，让瘫痪患者能够控制机械臂、喝水、吃饭、打字以及与他人交流。
2014年巴西世界杯开幕式上，高位截瘫青年朱利亚诺·平托借助脑机接口和人工外骨骼技术进球； 2016年，内森·科普兰用意念控制机械臂与美国总统奥巴马握手。
2017年，BrainGate团队通过植入脑机接口实现了对植入功能性电刺激装置的控制，相当于用外部电脑修复了原有神经回路断裂处的连接，让脊髓患者受伤者可以通过大脑活动来控制自己的手臂，独立地进行一些日常活动。
至此，这种闭环脑机接口操控本质上已经接近于以往人们在科幻作品中看到的未来形象，以及脑机接口作为人体器官延伸的思路成为自然人体的一部分已经真正成为可能。
从医疗任务到现实生活
随着技术的发展和市场需求的逐步扩大，脑机接口技术最初仅为无法移动的患者提供辅助治疗，现已扩展到拼写、控制指针移动等应用。与此同时，各种具有控制神经假体功能的脑机接口系统和信号处理技术也开始在此基础上发展。
医疗康复是脑机接口技术应用最重要的方面。脑机接口可以通过与环境的交互来替代严重瘫痪患者的多种功能。它们还可以促进大脑重塑，以恢复运动功能、减少残疾并提高患者的生活质量。
例如，患有严重运动障碍的患者可以借助脑机接口技术，利用意念控制机械臂操作来完成一些复杂的动作，其中包括肌萎缩侧索硬化症、脊髓损伤等残疾患者使用脑机接口机械假肢。或者脑机接口电动轮椅来弥补一些功能。运动功能丧失的患者有望利用脑机接口技术，利用自己的脑电图来控制轮椅或机器人，辅助一些基本的运动功能。
另一方面，研究证实脑机接口技术对于中风导致的四肢瘫痪患者，尤其是闭锁综合征患者也能有一定的改善效果。脑机接口技术还可以刺激暂时植物人状态的患者大脑，恢复部分大脑功能。这也显示了脑机接口在大脑可塑性方向上的巨大前景。
在8月27日的Neuralink发布会上，马斯克表示，未来每个人的大脑都可以植入芯片，解决从记忆丧失到听力丧失、失明、瘫痪、抑郁、失眠、焦虑、中风、脑损伤等问题等，提高严重神经系统疾病患者的生活质量。
基于利用脑神经信号控制体外设备，更好地了解直接满足特殊需求的初级脑机接口，可以让我们更深入地了解脑机接口的现实及其面临的实现困难。这个阶段。 —— 无论是医疗康复还是脑部疾病的治疗，都需要攻克脑电信号解码的难题。
以马斯克的Neuralink脑机接口项目为例。事实上，他的设备除了可以实现更多的电极、更软的电极以及设备小型化之外，在解码脑电信号方面本质上没有任何突破。
人类语言是一个高度创造性的系统，其使用不受语法规则之外的任何限制。也就是说，经过几百万年的进化，现实生活中的对话已经成为集声音、符号、手势、表情于一体的成熟的交流系统，而且这个系统还在日新月异地完善，仅仅依靠脑电波。可以想象，仅使用一维信号来解码这个复杂的系统是多么困难。
人脑是一个时刻运转的器官，其脑电信号是连续的。尤其是现实中，人脑在执行听、说功能的同时，常常会执行触觉、视觉、味觉、嗅觉和运动等功能。多种功能的操作。
但事实上，到目前为止，目前的科学只知道人类的语言功能与大脑的分裂有关。它不知道数百亿个神经元中的映射机制，也不知道不同功能脑区之间的具体干扰。
语言的解码并不局限于听和说带来的声波信号。每个词、每个句子也赋予人们一种语义，而这种语义反馈对于每个人来说都会不同。
例如，世界上有数以万计的语言和方言，因此对于相同的语义，不同语言和方言对应的脑电信号可能会有所不同，甚至对于使用相同语言的人来说，同一个人在不同的环境、不同的年龄、不同的情绪下，都会有不同的感受。脑电图信号可能因州而异。而且，对于同一个人在同一时间，同一个词可能会引起不同程度刺激的脑电信号。
同时，还有更多语言之外的意识。口语和听到的语言都具有声波的物理特性。这些物理信号是确定的刺激信号，而意识则具有更大的模糊不确定性。
在遥远的人机预言实现之前，回归脑机接口技术最初的医学使命，也将有助于我们更加接近脑机接口的现实。显然，与人体的其他组织相比，人类的大脑也有着更加精致的结构。破解人脑的秘密还需要更多的探索，距离成熟的脑机接口技术可能还有很长的路要走。
