科技史上最炸组合「元宇宙+脑机接口」，离我们还有多远？
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2021-10-15 07:55
作者 | 董子博
编辑 | 赵青晖 岑峰
元宇宙的终极是什么样子？脑机接口会成为许多科幻爱好者们众口一词的答案。
《攻壳机动队》、《黑客帝国》等脍炙人口的科幻作品，已经为人们展示了脑机接口元宇宙一个可能的未来。通过大脑与电脑的连接，人们可以在虚拟世界中自由地获取信息、开展社交，甚至获取味觉、触觉等多种感官的体验。
1995年动画电影《攻壳机动队》中对脑机接口技术的想象
相比只能提供视听的PC、手机等"传统"介质，甚至是目前还尚在探索中的VR和AR，脑机接口能带给元宇宙的体验将是革命性的。
目前环境下的游戏中，玩家角色的大多数动作都是预设的（比如攻击、跳跃、抓取物品等等）。玩家通过按键触发这些预设动作，达到与游戏交互。而无论玩家怎么操作，预设动作都只能一成不变。
而脑机接口用意念控制游戏，可能实现更自由的操作。玩家在元宇宙中可以凭借自己的意志自由地活动身体的每一个部位，软件也不再需要死板的预设动作，玩家可以随心所欲的开展与虚拟世界的交互。
交互方面，不仅可以摆脱掉预设动作的"枷锁"，多种感官的反馈也将通过脑信号的双向传输成为可能。
在《元宇宙·十日谈》前面的文章谈到过，VR游戏会给玩家带来晕眩感。这主要是由于在与游戏内物品交互时，虚拟物品缺乏实体导致的视觉和触觉产生割裂。
而在脑机接口的信号双向传输，也让元宇宙能够跨越这个难题。在脑机接口的元宇宙中，你触摸一块石头，你能感受到石头的纹路、温度；当你把它拾起来，你甚至能感受到它的重量。
这样，脑机接口将彻底打破现实与虚拟之间的壁垒，人们可以用自己的眼睛去"看"，用自己的手去"触摸"，用自己的耳朵去"听"。在那天，人类真正地居住在虚拟世界也将成为可能。
听起来有些科幻？确实，但有一些人正在把大众眼中的"科幻"变成实实在在的"科学"。
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脑机接口+元宇宙 最难在"读心"
时至今日，人脑仍然是人类科学难以攻克的高地之一。
"脑-机接口"（Brain-Computer Interface，BCI）是近年来脑科学研究取得的一个显著进步。通过对大脑活动过程中脑信号的编码和解码，脑机接口可以在大脑和外部设备之间建立起一种直接的通讯和控制通道，从而起到恢复和增强人体功能的作用。
利用脑机接口，使用者用意识进行操作（比如玩游戏、打字），靠的就是大脑发出的信号。所以只有通过精准地识别大脑的信号，并对其解析，玩家在元宇宙内进行的一切行为才能成为可能。
识别脑信号，并对大脑功能区进行定位：对大脑的"读心术"，可以说是脑机接口技术的基础。在中国科学院自动化研究所，从事脑机接口技术研究的何晖光教授对雷锋网说，为了方便理解，可以将这项技术简单归纳为 "减法"的过程：
"人在静息状态下，他的大脑里就会有一个基本的信号A。如果看到了东西，大脑接受了视觉刺激，它就会有一个专门的区域做出直观的反应，产生了信号B。用信号B减去信号A，我们就能发现对应视觉工作的是区域是什么。"
通过分析使用者在接受不同种类刺激时大脑发出的信号，我们就可对功能区进行定位，再借助基于人工智能的脑机接口解码算法，设备就能设法读取出大脑的"想法"，使用者便可以借由"意念"在"元宇宙"中完成操作，从而实现对外部设备的控制。
提高解码效率是脑机研究的重大难点
如此说来，脑机接口照进"元宇宙"就面临这一个非常"硬"的门槛：解码速度。
在单位时间内，设备能够正确解析出的脑信号越多，使用者对电脑的控制也就能够越精密。在今年，埃隆·马斯克的Neuralink放出了一段视频，一只猴子已经可以通过脑机接口控制鼠标。小猴佩格只要将光标移到发光的区域，就能获得一点香蕉奶昔作为奖励。
Neuralink的实验小猴“佩格”
在脑机接口的领域，这可以说是很大的前沿进展；但对于元宇宙来说，马斯克的尝试只能说还停留在初级阶段。
如果要成为元宇宙的终极入口，脑机接口需要做的可不能只是这些。使用者们想要的绝不是在脑机接口的元宇宙里玩"吃豆人"或"打乒乓"，而是体验射击、创造、甚至编程等等更高级、更精密的操作体验。
而这些元宇宙的体验则很大程度上受制于脑机接口的解码效率。何教授说，按照实验范式划分，脑机接口包括运动想象脑机接口，基于P300电位的脑机接口和视觉诱发电位脑机接口。其中视觉诱发电位的解码效率更高，它通过人脑对不同频率闪烁产生的不同反应来达到识别命令的效果。稳态视觉诱发电位是由清华大学首创，其进展目前居于世界领先水平。
何晖光教授说，其近期与清华大学高小榕教授和半导体所王毅军教授共同承担了北京市科技计划脑机接口课题："亚秒级非侵入式脑机接口技术及通用系统研发"。这项最新的技术能够控制100个目标，且同时解码效率还有所提升，效率达到亚秒级，在脑机接口解码的学术前沿又有了一个新的突破。
"亚秒级非侵入式脑机接口技术及通用系统研发"课题汇报演示现场
相较前者通过分析被诱发的脑信号达到脑机连接，"运动想象"分析的则是大脑主动发出的脑信号。简单来说，即使没有实际活动身体的部位，人类单凭想象肢体活动也能主动促使大脑发出独特的脑信号。利用这个原理，机器可以通过识别大脑在想象不同运动时发出的脑信号，来做到对大脑的"读心"。
脑机"读心"之路困难重重
脑信号解码距离元宇宙的路仍然很远。目前设备对脑信号的解码速度仅有每分钟200个比特，其中解码效率较高的用户与我们单手使用手机打字的速度基本一致，而这种速度对于实现元宇宙的体验还远不达标。
何晖光对雷锋网说："老百姓对这方面期待很高。一说脑机接口，人们总觉得很简单，想到的都是插个电极，信号自然就出来了。但这里面还有很多的路要走。"
AI能通过机器学习的方法让脑机设备"更懂人心"吗？何晖光认为机器学习对脑机解码人脑信号的作用只停留在记忆容量层面，但距离元宇宙的真正实用还有很长的距离："机器学习只能被限定在一个有限规则的有限空间，在归纳推理能力上还比较差。而人脑学习方式则不同，人是通过小样本学习过程来获得知识与经验的。"
同时谈论到大脑，每个人的个体差异是非常大的。当接触到同一种视觉刺激（比如看到一个杯子），不同的人可能会有不同的个体反应；即使是同一个人，在不同的时间和情境下，对同一个客体的反应方式也可能大相径庭。"它的个体差异性，高度动态性等等都是脑机接口元宇宙应用的重大挑战。"
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资本仍在观望，但国家战略已经倾斜
科研是一项需要大量投入的持久战。要让脑机接口成为元宇宙的终极入口，科研资本是一个不得不纳入考虑的变量。
"如果我有十亿，投一两千万是可以的。当为社会为人类做贡献。"在讨论到为脑机接口项目投资时，春泥资本合伙人周文静是这么说的。
周文静在最近"元宇宙"概念大火的环境下已经做过了四个元宇宙的案子。对元宇宙投融资市场鱼龙混杂的情况，她也深有感触："太多投机者乱加元宇宙概念了，"她说，"因为少数劣币会驱逐市场上的良币，那我就必须喷那些劣币。"
硬核创新融资遇冷
脑机接口+元宇宙相关的投资还处于一个相对真空的状态。"太硬核"、"太前沿"、"看不懂"是许多投资人的一致说辞。同时，脑机研究主要集中在大学等科研机构中，参与的私企力量寥若晨星，创投也无从下手。
同时，令投资人对脑机接口+元宇宙望而却步的还有制度和监管的尚不明确。作为医疗器材，和脑机接口配套的规章制度和监管政策目前还在制定当中。作为资本贸然入局，对投资人来说也需要冒很大风险。
相比来看，用户端的元宇宙应用产品的投资风险更小、理解门槛更低、投资回报也更快。如此，硬核科研在资本市场遇冷也就并不奇怪了。
尽管如此，国内许多有远见的投资人已经开始关注和学习关于脑机接口+元宇宙方面的内容。"硬核内容其实还具有很多机会"，周文静说，"硬核的内容相对壁垒也更高。但中国敢做硬核创新的人其实很少。"
国外巨头仍在挣扎，中国力量正在加入
即使亲自站台，Neuralink的融资也大多由马斯克自掏腰包。经过2017和2019的独自领投1.5亿美元后，Neuralink终于在C轮获得了2.05亿美元的融资，而距离其创业中间整整过去了5年。
今年公开表明了入局"元宇宙"的Facebook也早在2017年开始了对脑机接口技术的研究。作为旗下"元宇宙"部门的"Reality labs"与加州大学旧金山分校合作的脑机项目，"Project Steno"被外界寄予了许多厚望。这是一个让使用者可以通过意念打字的头戴式脑机连接设备。
在项目开始之初，Facebook的目标是让使用者可以以每分钟100个单次的速度打字，但在实验的结束期，"Project Steno"的解码速度却只有每分钟12.5个单词。
今年7月，Facebook正式宣布将停止研发头戴式光学脑机接口技术，并将目光转向了手腕式输入设备。在对外资料中，Facebook提出手腕式输入设备更容易快速进入市场。这被认为是Facebook将视野从脑机接口技术转向其他元宇宙入口的信号之一。
在国外巨头的挣扎之下，同样对脑机接口+元宇宙的未来抱有极大期待的中国力量正在崛起。
今年3月，米哈游宣布与上海交通大学医学院附属瑞金医院达成战略合作，共同建立"瑞金医院脑病中心米哈游联合实验室"，内部由米哈游的"逆熵"工作室主要负责。其中后者则主攻AI和虚拟人研究，被外界普遍看作是米哈游布局元宇宙的重要支点之一。
瑞金医院脑病中心米哈游联合实验室签约仪式照片
创造"十亿人生活在其中的虚拟世界"，在未来将会成为米哈游的重要战略目标，而脑机接口将是实现这一目标的最后一块拼图。
米哈游入局脑机接口恐怕不会只是个开始。中国力量加入元宇宙，脑机接口将有可能成为其中一个重要的纵深领域。
国家中远期战略倾斜
尽管缺乏民间资本支持，但脑机接口已经被国家所关注，并已经被作为国家在未来将要着重培养的重要战略方向。在我国的"十一五"至"十四五"规划中，脑与认知科学以及脑机接口都是其中的重点发展方向。
2017年，国务院印发了《十三五国家科技创新规划》。在科技创新2030的重大项目中，类脑计算与脑机智能赫然在列。这也就意味着，在面向2030年的国家科技远期战略中，脑机接口相关的研究将获得国家更大力度的支持。
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脑机接口+元宇宙，伦理必须得过关
"不止元宇宙，我坚决反对脑机接口应用在非临床的领域。"某省级医院神经内科的副主任医师关晓莹说道。"这个东西就和潘多拉的盒子一样，打开以后，人类将来要被自己毁灭的。"
关主任说的并不只是她一个人的观点，而确实地说出了社会上一大部分人的隐忧。
令人望而却步的"脑后插管"
脑机接口这项前沿科技本就距离公众很远。再加上"植入芯片"、"脑内插管"等等听起来"凶险可怖"的手段，让社会对脑机接口这项技术充满了抗拒。
将大量心血投入脑机研究的何晖光教授，也承认脑机接口+元宇宙的推广面临着很多的伦理压力："民众的担心是正常的，而我们做研究的人最终还是要回答老百姓的问题。"在这些压力面前，脑机接口则必须选择自己的生存方式。
目前的脑机连接方式主要分为两种：非侵入式和侵入式。前者通过外设，隔着头皮和颅骨对脑信号进行读取；后者则直接将电极植入大脑，以求更高效、更准确的脑信号读取。由于伦理压力，目前大多数以人类为对象的脑机实验都以非侵入式设备进行，侵入式实验则更多应用在动物（比如猴子、猪、小鼠等）身上。
1999年电影《黑客帝国》中构想的“脑后插管”
何教授做了个比喻："之前，我们是隔着墙听声音；而现在科学进步了，我们试着把玻璃杯放在墙上听声音，这样就能听得更清楚些。但无论如何，都不如直接把墙凿开一个小洞听得清楚。"可就是这样一个小洞，中间却隔着无数安全与伦理上的争议与风险。
认知革命 是人类的进化还是潘多拉的盒子？
尽管非侵入式脑机接口听起来更温和些，关晓莹却认为："侵入式与非侵入式的本质区别不大，都是对大脑功能的影响。滥用脑机接口技术，不仅不是人类的'进化'，这个口子放开后，后果不堪设想。"
诚然，脑机接口常常面临着许多与之相关的质疑：
使用脑机接口进入元宇宙时，使用者的大脑和互联网就连接在了一起，并且信号可以做到双向传输。在这种情况下，究竟是人在控制机器，还是机器在控制人？人的自由意志会被消除吗？
抛开哲学讨论，使用者通过脑机接口进入元宇宙的安全问题似乎更加紧迫：如果脑机设备被黑客侵入，使用者的隐私如何保护？使用者的人格会不会遭到影响或篡改？使用者人脑信息数据的储存由谁来负责？脑机服务提供者的行为谁来监督？如何防止脑机服务提供者形成的数据和市场垄断？
未成年人游戏成瘾问题在近期社会各界引发了许多关注。如果脑机接口打破了现实与虚拟世界的界限，会不会引发玩家（尤其是未成年人）的过度沉迷，进而引发更严重的社会问题？
在未来，并非所有人都有能力接受脑机接口技术。富人通过接入元宇宙的虚拟世界先完成认知升级，而穷人则无法享受到发展的成果。一些人成为"超人类"后，会不会造成社会各层次更深的割裂？
认知革命、人类的进步并不能必然为科技的伦理性正名。贺建奎骇人听闻的故事还历历在目，足以警醒其他科研工作者。
2018年，南方科技大学的原副教授贺建奎公布了其一则骇人听闻的科研成果——一对经过基因编辑、天生可以抵御艾滋病的双胞胎婴儿。消息一出，就在社会各界引发了轩然大波。尽管有支持者称实验是为了人类的进步，贺建奎还是在2019年被深圳市南山区人民法院判为非法行医罪，并被追究刑事责任。
为了缓解舆论和监管压力，现在大多数的脑机接口研究都称自己是面向瘫痪、自闭症等临床病人，为他们提供正常生活的解决方案。关晓莹主任觉得，为了临床目的而诊治病人的脑机接口应用具有一定的正当性，因为这是使用技术为患者恢复其作为一个人本应具备的功能。但如果是为了娱乐或元宇宙而对脑功能进行修改，不管使用的是侵入式或非侵入式，那么脑机接口就超出了一个正常人所应有的范畴，不为医学伦理所接受。
伦理危机 监管如何进行？
面对伦理的争议和社会公众的质疑，脑机接口+元宇宙继续一个合乎伦理的准则作为界线。而这个界线在今天还尚不明晰。
关晓莹透露，在新的医学技术即将被引进、或某个重大手术（通常是移植手术）将要进行时，医院都会组织伦理委员会进行伦理审查。伦理委员会由院内年资较高、品行端正的高级医师组成。他们都必须通过专门的学习，对委员会的决议结果直接负责，不仅要让决议经得起法律的推敲，还得让社会公众能够满意。
"近年医患关系本就紧张，国家对这方面也越来越严。伦理委员也就会把工作做得越来越细，但凡有一点问题就不可能通过的。"关晓莹主任说。
尽管脑机接口在目前还没有一个国家级乃至行业内的伦理规章，何晖光教授建议我们关注一下今年9月25日由国家新一代人工智能治理专业委员会发布的《新一代人工智能伦理典范》。
这份文件着重提出了在人工智能语境下，使用者的隐私保护、数据安全和自主决策权；同时也指出人工智能行业要拥抱监管，加强自查以保障其合法性与普惠性。这对脑机接口以及元宇宙的技术发展方向都有不小的借鉴意义。
在技术落地前，脑机接口+元宇宙相关的伦理问题必须先被解答。不过好在，留给人们思考这些问题的时间还很长。
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写在结尾
在元宇宙的终极未来，等待着元宇宙的将会只有脑机接口技术。
在那天，真实与虚幻、线下与线上、现实与梦境的界线将不再泾渭分明。元宇宙也将不再只是一个产品、一个空间，甚至将不再成为一种生活方式。在那天，元宇宙将和人们的物理世界分庭抗礼、并驾齐驱，甚至相互纠缠而成为一种混合的"新现实"。
在那天，人们可以自由地进出元宇宙世界，在新的世界建造新的文明。而人们建造的新文明，将比人们现有的更加瑰丽、更加繁荣。
最后正应了《金刚经》中的那四句偈语：
"一切有为法，如梦幻泡影，如露亦如电，应作如是观。"
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