截至近期，人类历史中真正的半机械人数量仅有大约70人。Ian Burkhart特别关注这个数据，因为他就是其中一员——一个大脑直接与计算机相连的人。

Burkhart因一次游泳事故脊柱受伤导致四肢瘫痪。后来他参与了一项研究项目并植入了一个装置，暂时恢复了一只手的部分运动能力。这个装置伴随了他七年半，是个嵌入他运动皮层的电极阵列，它将信号传输至一台计算机，再通过电极激活他的手臂。[1]Burkhart目前领导着BCI Pioneers Coalition，一个由志愿贡献自己大脑来推动脑机接口技术（BCI）的残疾人组成的小团体。[2]

上个月，Burkhart与数百万人一同目睹了最新的半机械人首次亮相。在X平台上发布的视频中，伊隆·马斯克的BCI公司Neuralink的首位人类试验者似乎通过大脑植入物控制了一台笔记本电脑。[3]Neuralink没有发布其研究结果，也没有回应置评请求，但据推测，该设备的工作方式如下：一名叫Noland Arbaugh的29岁瘫痪受试者，通过思考特定的动作（例如移动电脑屏幕上的光标或他的手）来生成一种神经活动模式。然后植入物将这种模式的神经信号传送到计算机，由人工智能算法解释为移动光标的指令。马斯克声称植入物能让用户仅凭思想就控制计算机，因此将这种设备命名为Telepathy（心灵感应）。

看着Arbaugh无手操作电脑下棋的表演，Burkhart认可的同时也有些沮丧，因为这次演示的受众明显是投资者和马斯克粉丝，而非像他这样的残疾人。众所周知，马斯克的真正目标是为普通消费者制造BCI设备，这不仅仅是为了移动光标；在他设想的未来中，人类可以直接从计算机获取知识，以“实现与人工智能的共生”。[4]这个梦想在伦理上有争议——例如，当你的思想被专有算法增强时，隐私问题很难保证。[5]不过这个梦想还远未成真。研究人员初步实现了与老鼠的双向信息传递，但无人知道老鼠的感受，或者它们是否愿意在购物中心支付费用以体验这一技术。[6]

相较而言，一个更为温和的愿景——开发安全、可行的神经假肢，使残疾人可以轻松使用计算机——是可实现的。关键问题是，我们的社会结构是否已经准备好跟上我们科学发展的步伐？

BCI技术发展了几十年——这几十年中，科学家们亲手制作产品原型，而身体障碍的志愿者则努力地尝试控制它们。大脑与计算机结合的第一个挑战是材料兼容问题。计算机由硅和铜制成，大脑却并非如此。它们质地柔软，类似木薯布丁，易于摇晃。大脑在学习过程中也会不断变化，并且往往会在入侵物周围形成疤痕组织。不能简单地将电线插入大脑中。

不同的开发者尝试了各种解决方案。Neuralink正在开发一种柔性纤维，希望它们能在穿过大脑组织的同时尽可能少地造成影响。由前Neuralink科学家部分创立的Precision Neuroscience正在试验一种覆盖电极的Saran Wrap，这种材料可以附着在大脑表面或滑入其褶皱。此外还有Utah Array，这是一个广泛使用的模型，看起来有点像一个带有硅胶尖刺的刷子。[7]2021年，Burkhart 参与的研究项目资金耗尽，他决定取出植入物。[8]他担心外科医生可能需要“切除一些大脑组织”，但幸运的是，他告诉我植入物的取出过程较为顺利。

一旦植入装置安装到位后，需要放大、数字化并传输神经元的微弱信号（以微伏计量）。这一过程最好通过一个既无线又不显眼的装置完成。这是第二个挑战。第三个挑战是信号解码。我们尚不清楚大脑如何自我交流，因此机器学习算法必须采用暴力法，即通过识别神经活动的模式，并学习将其与植入者意图让计算机执行的动作关联起来。

这些问题都非常复杂，但在过去的30年BCI研究中已有大量突破。目前至少有六家公司正在测试界面接口（如帮助Arbaugh下象棋的接口）、机器人肢体和外骨骼的驱动器，[9]以及可以将思维转换为语言的语音假肢等应用。[10]这些应用的概念验证设备都已经问世。

但我们还面临第四个挑战——这个问题与工程无关，却可能比其他问题都难解决。Precision 的首席科学官Ben Rapoport将其描述为“科学的产品化”：这是技术的成功遭遇政治和经济的阻碍。即使是要推出最基本的点击式医疗BCI接口，开发者也需要经过重重关卡。不仅需要FDA的批准，还要获得联邦医疗保险、医疗补助和私人保险公司等“支付者”的认可。这点至关重要：即使是非常先进的医疗设备，得不到保险的覆盖也无法触及消费者。很少有人能自己负担得起这些开销，这意味着潜在消费者的数量太少，生产无法盈利。

其他设备如人工耳蜗、深部脑刺激装置和心脏起搏器已经跨过了这一障碍。如果保险公司认为 BCI植入物的费用合理，那脑机接口植入物也可能加入这个列表。一方面，保险公司可能会争论BCI设备并非严格意义上的医疗必需品——它们是“增强生活质量”，而非“维持生命”，如Burkhart所述——但另一方面，如果推行这些设备能节省其他更昂贵的支持费用，保险公司可能认为它们具有成本效益。

然而，大脑植入物的能力也有其局限性。像Arbaugh和Burkhart这样的重大运动障碍者将最受益于BCI设备，但他们仍然需要人力帮助完成许多日常活动，如起床、洗澡、穿衣和进食。这些服务的费用轻松达到每年六位数，私人健康保险公司通常不报销。对大多数人来说，唯一提供此类护理的保险是Medicaid，[11]而Medicaid在多数州对收入[12]和资产[13]都有严格的限制。

在俄亥俄州，Burkhart的住处，Medicaid接受者的资产不能超过2000美元，月收入不能超过943美元，否则将失去保险覆盖。（特定情况下，豁免计划可以将月收入上限提高到2829美元。）然而，要支付日常开支及在家护理的费用，需要远超大多数工作的薪酬。“很多人没有这样飞升的机会，”Burkhart说，“这个制度的建立确保你只能生活在贫困中。”

Burkhart还负责一个非盈利基金会，该基金会筹款帮助残疾人支付保险不覆盖的部分费用。[14]但这些费用“远不足以购买BCI或类似设备，”他告诉我。“我们提供的多是淋浴椅或车辆的手动控制装置。”

从20世纪末开始，简单的开关设备开始帮助患有严重运动障碍的人操作计算机。因此，许多以前可能需要在机构被照顾的人——例如无法说话或者大部分身体无法移动的人——现在能够交流和使用互联网。[15]BCI的潜力远远超过传统的开关访问技术，相比之下后者访问速度慢且不稳定。然而，接收第一代医疗植入物的人可能会陷入与现在使用开关技术的人相同的境地：被迫保持失业、贫困甚至单身的状态，以换取维持生命的服务。[16]

马斯克可能是正确的，BCI技术普及运用的时代离我们越来越近。但就目前而言，我们还没有就如何分配健康保险等资源达成社会共识，许多残疾人仍然缺乏获得社会服务的基本支持。这些问题是技术无法单独解决的。

脑机接口是通过读取大脑神经信号来实现人脑与外部设备交流与控制的前沿技术。作为一个前沿交叉领域，脑机接口技术是跨学科研究的典型代表，融合了控制科学、神经科学、计算机科学、工程学等多个学科领域。针对相关领域，集智已经举办了多个系列读书会与课程，追踪计算神经科学、NeuroAI、神经动力学模型、控制科学等进展。

为了进一步梳理脑机接口相关理论与技术前沿，集智俱乐部联合清华大学高小榕、中科院自动化所刘冰、中科院深圳先进院李骁健、清华大学眭亚楠四位老师，发起「脑机接口」读书会。读书会从2024年5月18日开始，每周六19:00-21:00，持续时间预计8-10 周，欢迎从事相关研究、对脑机接口感兴趣的朋友报名参与交流。