封面：由 Stable Diffusion 生成
CyberDaily：
我们在分享脑机接口的资讯和试验成果
它逐渐展现了支撑一部分人本该拥有的权利的能力
且不谈控制论、技术乌托邦还是机械飞升，对于他们而言
——脑机接口，尤其是侵入式脑机接口
让他们增强自身以及恢复生活的自由。
这篇文章是来自《星期日泰晤士报》西海岸记者丹尼·福特森 (Danny Fortson) 对近年来脑机接口试验的成功成果报道
他向读者展示了BCI的无限可能性。
不幸的开始
成为世界上三大植入脑机接口设备的人
2017 年 3 月的一天，詹姆斯·约翰逊 (James Johnson) 在进行动力伞运动时不幸坠毁，这项运动需要将螺旋桨和降落伞绑在卡丁车上，并在 3000米的高空飞行。
当 43 岁的约翰逊在医院醒来时，他以为自己的生命已经结束了。这位护士兼四个孩子的父亲的脖子扭断了，以致他四肢瘫痪而不得动弹。有人告诉他，他再也不能走路了。“你为什么让他们救我？看着我！” 他记得告诉他的妻子。“在我的头脑中，除了你不能做的事情之外，你无法专注于任何事情。”
六年过去了，他需要全天候的照顾。他的手臂活动非常有限，无法使用躯干、腿或手指，只能轻微抽搐。但是，他很快就能用意念的力量开车了。
约翰逊是世界上植入脑机接口（BCI）设备的三个重要的人之一，脑机接口是一组植入大脑并连接到计算机的电极，可以解释思想并将其转化为电子设备上的动作 。这项技术赋予了他类似于心灵感应和心灵遥感的力量。这种超人能力的一个相当明显的线索是从他的头骨中伸出的螺栓。研究人员通过这些覆盖插座将他插入电缆，将他的大脑活动发送到计算机，使他能够仅凭思想的力量创作艺术、写电子邮件，甚至玩视频游戏。
“我们谈论的也不是简单的游戏，比如 20 世纪 80 年代的 Pong 游戏。我说的是像《使命召唤》这样的第一人称射击游戏，”约翰逊解释道。“我们的大脑中有数十亿个神经元在放电。想象一下，试图精确定位负责抽动食指的神经元，这样你就按下了正确的按钮。然后想象你的拇指击中火焰，左手拇指放大瞄准镜。想象一下这背后的科学原理。这让我大吃一惊。
约翰逊是一个正在悄然蓬勃发展的行业的先驱。至少有六家初创公司正在开发 BCI（也称为神经修复术）。他们最初的重点是帮助严重残疾的人恢复功能，其中包括使四肢恢复活力，使患有“锁定”综合症的人能够交流，并有可能帮助盲人重见光明。
从长远来看，该行业一些人的目标更加宏伟：将这些实验性医疗设备转变为消费品，让数以百万计的非残疾人选择植入他们的灰质中。我们最终将与我们的机器融合，通过心灵感应进行交流，并成为超人，或者说理论是这样的。
也许并不奇怪，这种方法的主要支持者是埃隆·马斯克。众所周知，特斯拉大亨担心人工智能会奴役或毁灭人类。他将这项技术比作“召唤恶魔”。他的方法是：如果你无法击败他们，那就加入他们。他的公司是旧金山一家名为 Neuralink 的初创公司，该公司斥资 3 亿多美元开发了一种机器人，可以在头骨上钻一个小孔，并将数百个几乎看不见的电极缝入脑组织中，以提供与我们的设备的直接连接 从长远来看，还有人工智能。
在他看来，此类手术将成为像激光眼科手术一样安全、普遍的门诊手术。他的无线芯片将完全植入体内并永远留在体内，就像起搏器一样。
马斯克认为，将我们所有人变成机器人是“确保人类相对于人工智能的未来”的最佳方式——尤其是因为它将大大提高我们处理数据的速度和广度。“如果我们拥有一个比我们通过五种感官处理信息的能力快一百万倍的脑机接口，那么我们会比使用两根缓慢移动的肉手与手机进行交互要好得多 ，”他最近说道。
马斯克甚至将 Neuralink 与 OpenAI 放在同一栋大楼内，OpenAI 是强大的聊天机器人 ChatGPT 背后的实验室，他是该实验室的联合创始人，但后来离开了。尽管 Neuralink 在 5 月份取得了突破，宣布美国食品和药物管理局已批准其在人体上测试其系统，但两者之间的合作似乎尚未实现。
埃隆·马斯克 (Elon Musk) 与 R1 一起，这是一款为植入其公司的 BCI 设备而开发的机器人
然而，其他人却悄悄地远远领先于马斯克，取得了惊人的突破，让我们得以一睹科幻小说中的未来，比人们想象的更近。
马特·内格尔 (Matt Nagle) 是波士顿附近高中的一名明星运动员，2001 年 7 月，他在一次烟花庆祝活动中帮助朋友时，在一场打斗中，他的耳后被刺伤。这把刀割断了他的脊髓，导致他瘫痪。2004年6月22日，他同意选举我正在进行脑部手术。原因是：让自己成为第一个人类实验对象，研究当时看来非常古怪的技术。
外科医生在他的头骨上切了一个洞，并在他的运动皮层（大脑中负责运动的区域）中植入了所谓的“犹他阵列”装置。这个 4x4 毫米的正方形，相当于指甲盖的四分之一大小，上面镶嵌着 96 个针脚。这些电极插入他的大脑，并通过细电线连接到位于他头皮外的端口。
该设备由犹他大学的研究人员发明，一旦植入，就会连接到一台超级计算机，能够处理来自内格尔大脑那一小块区域的信号。目前还不清楚它如何——或者是否——能够发挥作用。
结果令人震惊。这些引脚就像麦克风一样，拾取电脉冲并通过“解码器”算法将其转换为简单的动作。当他第一次用意念移动光标时，内格尔惊呼“天哪！”
仅用思想的力量进行设计的四肢瘫痪艺术家
2006 年公布的研究结果成为世界各地的头条新闻。Blackrock Neurotech 公司购买了该技术的版权，其首席执行官马库斯·格哈特 (Marcus Gerhardt) 将内格尔的工作与“阿波罗任务”进行了比较。他解释说：“第一个设置是在他身后安装了一组机架式超级计算机，整面墙都装满了它们，只有一个植入物，但他们能够展示它。这是我第一次看到可能性。” 内格尔于 2007 年因败血症去世。
然而，将一次性科学实验转变为一项可行的业务需要多年时间和大量资金。投资者犹豫不决，研究人员为了向全世界带来他们的突破而创立的 Cyberkinetics 公司也耗尽了现金。就在那时，伦敦前科技企业家和投资者格哈特及其联合创始人弗洛里安·索尔兹巴赫(Florian Solzbacher)突然出击。
索尔兹巴赫 (Solzbacher) 现任犹他大学电气与计算机工程系系主任，在 Cyberkinetics 刚刚起步时，他正在设计植入式微电子技术。他说服了他小时候在威尔士上学时认识的格哈特，让他们相信他们可以把它变成一家公司。唯一的问题是：格哈特必须搬到犹他州。“我记得转向我在伦敦的妻子说，‘我想我刚刚在盐湖城创办了一家公司，’”他回忆道。“那是我唯一一次听到她发誓。”
格哈特最初将贝莱德设立为世界顶级脑科学家的首选技术提供商。随后，研究人员探索了该技术的极限，开启了长达 15 年的发现之旅。
它不仅可以用来读取大脑活动，还可以刺激大脑活动吗？它能让长期瘫痪的四肢复活吗？这样的装置可以在体内安全保留多久？仅靠思想的力量，一个人能做多少事情呢？
格哈特认为，到 2023 年，他已经找到了上述大部分问题的答案。他说，道路终于清晰了，今年将通过研究阶段并将第一代脑机接口推向市场，等待美国食品和药物管理局的批准。“我确信我们正处于拐点，”格哈特解释道。他说，对于患有神经退行性疾病的患者，例如肌萎缩侧索硬化症（一种运动神经元疾病）或原发性进行性失语症（语言能力缓慢受损），Blackrock 已经能够展示该技术以每分钟 90 个字母的速度工作。“这让我们非常接近健全人的平均打字速度，”他说。“这有效。”
贝莱德工作的一个关键部分是尝试设计一种可以轻松在家中安装或安装在轮椅上并连接到计算机的系统。对于美国 300000 名脊髓损伤患者（每年新增 18000 例脊髓损伤病例）来说，通过沟通重新获得一定程度的独立性可以改变他们的生活。
今天约有 35 人安装了 BCI，《星期日泰晤士报》杂志采访了其中的三人。每个人都解释了它如何恢复了他们的“人性”，即使是编写电子邮件而不必向其他人口授的简单行为也是一场革命。对于重度瘫痪的人来说，连思想都不是自己的。
“事故发生后，当你意识到我们已经瘫痪时，你会立即感到一种巨大的失落感。你的整个世界都颠倒了。你无法控制任何事情。你必须依靠陌生人或你的孩子来完成所有事情，”詹姆斯·约翰逊解释道。“BCI 来了，我可以利用它来做一些目前很简单的事情，但很快就会变得更加先进。这让我再次感受到自己是一个人。”
Blackrock 以及包括总部位于纽约的 Neuralink 和 Precision Neuroscience 在内的竞争对手正在开发下一代完全无线的系统，人们可以认为，该系统将具有软件功能。可以像智能手机一样“无线”升级的软件。当世界其他地方都拥有 iPhone 13 时，没有人愿意只使用 iPhone 4，尤其是在需要进行脑部手术才能获得新设备的情况下。
这还需要几年的时间，但如果实现的话，这项技术可能会从用于严重受损者的医疗设备转变为可供大众使用的人类增强机器。“我们正在与那些感觉更加乐观的人交谈，他们说，‘我不想用语言进行交流。这很麻烦。我希望我有一个设备，这样我就可以将我所有的知识下载给你，我们就完成了，”格哈特解释道。“这是一个有趣的观点。这不一定是我的问题，但我确实相信这是不可避免的。”
这种前景引发了严重的道德问题。例如，想象一下广告从我们的设备跳到我们的脑海中。Neuralink 过去曾表示，任何建立在其系统之上的应用程序“都不能做广告”。但如果另一家公司（可能提供更便宜的产品）说可以呢？公司或政府如何向人们保证他们的想法确实是他们自己的，并且不受国家监视？五角大楼和中国政府一直是脑机接口研究的最大资助者之一。
行业前沿人士一致认为，此类讨论是必要的，但我们距离解决这些问题还有很长的路要走。达到这样的程度甚至成为一场对话本身就是科学的胜利，并证明了一群生活曾经被撕裂的人所冒的巨大风险。
用机械手与奥巴马握手的“半机械人”
内森·科普兰 (Nathan Copeland) 18 岁，当时他冒雨开车回家，位于宾夕法尼亚州匹兹堡附近。“我当时正在转弯，我猜后轮胎脱离了路面。它让我旋转到护栏上，是的，就是这样，”他回忆道。他醒来后发现自己脖子以下瘫痪了，这让他陷入了深深的沮丧之中。“它只是将我想做的所有这些事情推入了永远不会发生的类别。”
那是20年前的事了。如今，科普兰已成为一位传奇人物。他保持着连续植入脑机接口时间最长的世界纪录——八年并且还在继续。他也是第一个在感觉皮层中植入植入物的人。因此，当他在2016年控制与巴拉克·奥巴马握手的机械臂时，他能感受到触摸的感觉，就好像机械臂是他自己的一样。在 2021 年加密货币繁荣的鼎盛时期，他以 11,000 美元的价格出售了他用自己的想法设计的数字猫的不可替代代币。
他参与 BCI 研究不仅有助于推动该领域的发展，他的母亲索尼娅 (Sonia) 表示，这还给了他目标。“他的很多朋友都离开了。他处于一个黑暗的地方，”她说。“但他从黑暗中走出了。他采访了世界各地的人，他只是一个不同的人。我为他成为这样的年轻人感到骄傲。”
事实上，我们的采访是在得克萨斯州奥斯汀举行的年度科技和媒体盛会西南偏南会议上进行的，他和他的先驱同伴们第一次聚集在一起讲述他们的故事。
然而，当科普兰八年前告诉他的妈妈他决定进行这项研究时，她非常愤怒。“在发生的所有事情中，我们所拥有的一件好事就是没有脑部受伤。他想做开脑手术。这让我害怕，”她说。几个月来她不再和他说话，考虑到她是他的主要照顾者，这很尴尬。
科普兰理解她的忧虑，但并没有被吓倒。“她说，‘你摔断了脖子，而且你没有任何精神问题，现在你想冒这个险吗？’”他回忆道。“我当时的反应是，‘是的，我愿意。’”
2016 年，内森·科普兰 (Nathan Copeland) 用意念控制机械臂与巴拉克·奥巴马 (Barack Obama) 握手
手术进行得并不顺利。他暂时失去了说话的能力。医生担心他中风了。他没有。当 Blackrock 团队将机器连接到他新安装的电极时，他们没有收到预期的信号。他们把它们安装在错误的地方。这意味着他必须进行第二次脑部手术。“我担心的一切可能会发生，都发生了，”她说。“这个男孩让我心脏病发作。”
然而，科普兰没有其他办法。他每周在匹兹堡大学的实验室呆三天——从他家往返需要两个半小时——帮助贝莱德改进技术，主要是训练算法如何解释他的大脑。
通常，这采取基本练习的形式，例如查看屏幕上的光标。最初，计算机会将其推向八个方向中的任何一个，而科普兰也会随之思考。“我只是想，当我的手臂向右移动时，它会查看你思考时活跃的信号朝这个方向发展，”他解释道。
这是一项艰苦的工作。约翰逊将其比作试图在汹涌的河流中驾驶皮划艇。“我们都在逆流而行。这就是感觉。你感受到了挣扎。”
第一个 Utah 阵列的电极数不到 100 个。Blackrock 最近发布了一款 10,000 通道设备。Ben Rapoport 是 Neuralink 的创始人，现在经营 Precision Neuroscience。他设计了一种 BCI，将 1,024 个电极封装到一个直径不到一英寸的阵列上。他的方法与贝莱德的不同之处在于，他的设备由柔性聚合物制成，有点像老式相机胶卷，它位于大脑顶部并拥抱大脑，而不是刺穿组织。代价是，因为它位于大脑之外，所以它接收到的信号更加模糊。拉波波特是一名神经外科医生，还拥有电气工程和计算机科学博士学位，他认为他在保真度方面的损失可以通过体积来弥补。Precision 的阵列也可以像瓷砖一样布置在大脑的大部分区域。
拉波波特说：“我认为我们将能够为你所描述的那种患者、脊髓损伤的年轻人提供非常非常高水平的功能。” “我们真正关心的是为这群人提供高度的独立性和尊严，并让他们重返工作岗位，就像他们曾经知道和想象的那样。”
重返工作岗位？“是的，这绝对有可能。”拉波波特说道，他的职业生涯大部分时间都在这个特定的采煤工作面工作，他的保证是这样的。Precision 已经在猪、小鼠身上测试了这项技术，今年早些时候还在接受脑部手术的人类患者身上测试了这项技术，医生用它来绘制对语言至关重要的大脑区域。其植入物的第一个版本将有一个从头骨伸出的端口，但电缆比人的头发还细。我们的目标是无线设备——并且有充分的理由。
脑机接口让他们站了起来行走
在科普兰摘得桂冠之前，31 岁的伊恩·伯克哈特 (Ian Burkhart) 保持着连续脑植入时间最长的记录，时长为七年。伯克哈特在俄亥俄大学读完一年级后正在那里度假，当时海浪将他撞到北卡罗来纳州海滩的沙洲上，导致他的 C5 椎骨骨折。2021 年，他的植入物被移除，部分原因是他的身体对该设备产生了反应。头骨上有一个突出的金属基座意味着皮肤总是想要闭合开口周围。它需要不断的处理和清洁。感染发生，迫使伯克哈特将其移除。“这几乎就像再次遭受脊髓损伤一样，你拥有这种能力，但随后又被剥夺了，”他说。
尽管伯克哈特的脑机接口已经消失，但它改变了他的生活。通过将其与触觉套筒一起使用，触觉套筒将大脑活动转化为刺激前臂肌肉的电脉冲，他能够恢复右臂的运动。连接到实验室的系统后，他能够足够灵活地张开和合拢手指，拿起螺母和螺栓，握住杯子。“我基本上能够绕过受损的脊髓，”他说。
反复使用他的肩膀和二头肌的肌肉，他并没有完全失去控制，这意味着即使他没有连接到系统，他仍然有能力用手臂完成基本任务。至关重要的是，这使他能够在事故发生七年后搬出父亲的房子。“早上仍然有一个看护者帮助我起床，为新的一天做好准备，晚上还有一个看护者帮助我回到床上。但这让我有更多时间独处，”他说。“搬家那天我感受到的那种正常的感觉真的很特别。”
伯克哈特想要植入新的植入物，但正在等待时机（新一代的脑机接口）。他正在等待这项技术发展到可以让他做更多事情的程度，并且在他感染后，肯定是无线的。“目前该领域取得了很多进展，”他说。“那么，你想致力于一个系统吗？也许这就是蓝光与 DVD 之间的一场惨败。”
就约翰逊而言，他的目标非常高：“我真的很想将这项技术与某种外骨骼结合起来，这样即使我们无法移动我们的四肢，至少我们可以通过外骨骼发送信号来 我们又恢复功能了。”
这并不像听起来那么奇怪。“我完全可以看到我们向几乎任何外围设备发送控制信号，如果你想这样称呼它，你可以想象，”拉波波特说。“针对脊髓损伤患者的外骨骼已经存在。” 事实上，40 岁的瘫痪荷兰人 Gert-Jan Oskam 今年恢复了能力能够使用由大脑植入物驱动的助行器行走。
格特-扬·奥斯卡姆 (Gert-Jan Oskam) 12 年前在一次自行车事故中瘫痪，由于大脑和脊柱上的植入物，他已经能够再次行走
技术乌托邦主义者认为这只是冰山一角。未来，身体健全的大众选择接受大脑植入可能会开启人类成就的新时代。例如，人脑每秒产生高达 1 太比特的信息，相当于 40 部高清电影，但以每秒 100 比特的速度运行语音，就像 20 世纪 80 年代的拨号调制解调器。体内超级计算机可以打破这种数据僵局，同时使大脑能够与日益强大的人工智能合作，应对从气候变化到核聚变等世界上最艰巨的挑战。
在谈论心灵感应、脑动力外骨骼和人类机器人化时，人们可能很容易忽视内格尔和科普兰、约翰逊和伯克哈特等人。“你必须明白：他们是先驱，”拉波波特说。“他们在新技术的早期阶段冒着巨大的风险尝试新技术，不一定知道它是否会给他们带来好处。他们给一代患者带来了理性的希望，我希望我们能够帮助治疗他们。”
回到他的动力伞时代，约翰逊最喜欢做的事情之一就是云端飞行。“这是你进入云端的地方，”他若有所思地说。“你可以感受到云构成的薄雾。这是终极的自由。”
幸运的是，很快，数十万像他一样的人，重新获得了一些自由。
陆续的人体试验，也将加速临床的应用，因为大脑这个特殊的器官需要更多时间考验，相信我们很快迎来侵入式脑机接口的应用。