2016年，相比火爆到不行的人工智能、VR、AR，腦機(jī)接口（Brain-Computer Interface，BCI）技術(shù)稍顯冷門。畢竟一提起「腦機(jī)接口」，很多人先是黑人問號臉，接著認(rèn)為「這項(xiàng)技術(shù)太科幻了，離進(jìn)入日常生活還遠(yuǎn)著呢」。

　　然而，在已經(jīng)過去的2016年，腦機(jī)接口領(lǐng)域的進(jìn)展給我們帶來了太多驚喜。

殘疾多年的患者利用腦機(jī)接口和VR技術(shù)重新行走

一只猴子利用腦機(jī)接口技術(shù)在一分鐘內(nèi)敲打出莎士比亞的經(jīng)典臺詞「To be or not to be. That is the question」

荷蘭一名漸凍癥女病人將腦機(jī)接口技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室?guī)肓思彝キh(huán)境中，無需任何協(xié)助下實(shí)現(xiàn)了與他人進(jìn)行思想交流

完全癱瘓的男子利用腦機(jī)接口控制機(jī)械假肢和奧巴馬握了個(gè)手

世界第一屆Cybathlon半機(jī)械人運(yùn)動會在瑞士蘇黎世順利召開

　　不僅如此，腦機(jī)接口技術(shù)同樣適用于身體健康的普通人，它擁有著難以想象的消費(fèi)級市場前景，而這一切在2016年有所顯現(xiàn)。

美國明尼蘇達(dá)大學(xué)研究者采用無創(chuàng)腦機(jī)接口技術(shù)讓普通人利用「意念」控制飛行器飛行

一家kernel的公司希望利用腦機(jī)接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)人工智能更高級形態(tài)--HI（Human intelligence），以達(dá)到幫助人類獲得更好的記憶力乃至治療阿爾茨海默氏癥的目的

從加利福尼亞大學(xué)分離出的公司SuitX推出了面對消費(fèi)者的仿生外骨骼，希望減少體力勞動者肌肉損傷

VR+外骨骼+腦機(jī)接口，癱瘓多年的殘疾人重新行走！

　　還記得2014年巴西世界杯開幕式上神奇的「開球」嗎copeland？一名叫諾平托的下肢癱瘓青年利用腦機(jī)接口技術(shù)僅靠「意識」的力量驅(qū)動仿生外骨骼，為巴西世界杯進(jìn)行了最特別的「開球」。這個(gè)「奇跡」是由腦機(jī)接口領(lǐng)域的大牛Miguel Nicolelis領(lǐng)導(dǎo)的「再次行走計(jì)劃」（Walk Again Project）的成果之一。

　　2016年8月11日，「再次行走計(jì)劃」的研究成果在Nature子刊《科學(xué)報(bào)告》【1】刊登了最新的研究成果copeland：8名癱瘓多年的脊髓損傷患者，通過不斷訓(xùn)練，借用腦機(jī)接口控制仿生外骨骼，利用VR技術(shù)解決觸覺的反饋問題，他們的下肢的肌肉功能和感知功能得到部分恢復(fù)。

　　本次研究中，有一些患者在接受7個(gè)月的訓(xùn)練之后，就開始發(fā)生一些變化。一年之后，有4名患者下肢的感知能力和肌肉控制能力發(fā)生了顯著變化，以至于醫(yī)生把診斷結(jié)果從一年前的「完全癱瘓」改成「部分癱瘓」。其中一名癱瘓13年的32歲女患者，發(fā)生在她身上的變化可以用「戲劇性」來形容。在接受訓(xùn)練之前，即使給她提供支持工具，她也沒辦法站起來copeland；在接受完整的訓(xùn)練之后，在支持工具和醫(yī)師的幫助下，她竟然可以行走。到13個(gè)月的時(shí)候，在安全帶的支撐下，她就可以自主地移動雙腿。

　　Nicolelis認(rèn)為，「大部分癱瘓患者的部分脊髓神經(jīng)是完好的，由于與大腦之間信號中斷，那些神經(jīng)就靜靜地躺在那里，通過腦機(jī)接口和外骨骼可以重新激活這些『沉睡』的神經(jīng)。即使只有一小部分神經(jīng)保持完好無損，通過這種訓(xùn)練，也可以使患者機(jī)體的部分功能得以恢復(fù)?！?/p>

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　　憑借腦機(jī)接口，猴子不僅能靠「意念」敲出莎士比亞的臺詞，癱瘓獼猴還能再次行走

　　2016年，幾只猴子再次成為腦機(jī)接口領(lǐng)域的標(biāo)桿性事件。9月份，斯坦福大學(xué)神經(jīng)修復(fù)植入體實(shí)驗(yàn)室的研究者們往兩只猴子大腦內(nèi)植入了腦機(jī)接口，通過訓(xùn)練，其中一只猴子創(chuàng)造了新的大腦控制打字的記錄--1分鐘內(nèi)打出了12個(gè)單詞，即莎士比亞的經(jīng)典臺詞「To be or not to be. That is the question」。這項(xiàng)技術(shù)希望用于幫助包括處于肌萎縮脊髓側(cè)索硬化癥（ALS）晚期的病人的日常交流。

　　11月份，Nature雜志上發(fā)表了一項(xiàng)來自于瑞士、德國、意大利、法國、中國、英國和美國的聯(lián)合研究。該研究小組隊(duì)開發(fā)的一種腦機(jī)接口--它可以通過再現(xiàn)來自大腦的信號記錄刺激腿部的電極，使脊髓損傷的獼猴能再無需借助任何外骨骼的幫助下重新行走。

　　研究小組首先繪制跑步機(jī)上行走的健康獼猴的電信號是如何從大腦發(fā)送到腿部肌肉的。然后在脊髓切斷的獼猴身上再現(xiàn)這些信號。他們將微電極陣列植入于癱瘓的獼猴的大腦中，獲取并解碼與腿部運(yùn)動相關(guān)的信號。這些信號被發(fā)送到位于低位脊柱的電脈沖發(fā)生裝置，從而觸發(fā)獼猴腿部肌肉運(yùn)動，使癱瘓的獼猴再次行走。

　　荷蘭一名患ALS女病人將腦機(jī)接口技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室?guī)肓思彝キh(huán)境中，實(shí)現(xiàn)了與他人的思想交流

　　9月份一只猴子剛剛利用腦機(jī)接口敲出了莎士比亞的經(jīng)典臺詞，11月份，荷蘭一名肌萎縮側(cè)索硬化（ALS）的閉鎖綜合征女患者de Bruijne將腦機(jī)接口技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室?guī)肓思彝キh(huán)境中，無需醫(yī)療人員協(xié)助也能與他人進(jìn)行思想交流。腦機(jī)接口植入28周后，de Bruijne已經(jīng)能夠準(zhǔn)確和獨(dú)立地控制一個(gè)計(jì)算機(jī)打字程序了，差不多一分鐘可以打出 2 個(gè)字母，準(zhǔn)確率達(dá)到95%。

　　完全癱瘓的男子利用腦機(jī)接口控制機(jī)械假肢和奧巴馬握了個(gè)手

　　10月13日，Nathan Copeland，一名癱瘓男子利用意念控制的機(jī)械手臂和美國總統(tǒng)奧巴馬「握手」，此舉在醫(yī)學(xué)研究上具有重大意義，這意味著完全癱瘓病人首次恢復(fù)了知覺。

　　「他擁有令人驚訝的準(zhǔn)確度」，奧巴馬說，「當(dāng)我和機(jī)械假肢握手時(shí)，它同時(shí)給Copeland的大腦發(fā)送信號，因此Copeland能感覺到我在觸碰或移動他的手臂?！箠W巴馬對匹茲堡大學(xué)的研究者表示祝賀，稱其這項(xiàng)技術(shù)「令人震驚」。

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　　世界第一屆Cybathlon半機(jī)械人運(yùn)動會在瑞士蘇黎世順利召開

　　10月8號，世界第一屆Cybathlon半機(jī)械人運(yùn)動會在瑞士蘇黎世正式拉開帷幕，來自21個(gè)國家、一共50支隊(duì)伍的殘疾人運(yùn)動員在輔助設(shè)備的幫助下參加比賽。賽事共分為6個(gè)比賽項(xiàng)目：動力假肢競賽（上肢和下肢）、外骨骼驅(qū)動競賽、功能性電刺激自行車賽、輪椅競賽、腦機(jī)交互競賽。

　　在腦機(jī)交比賽中，四肢都癱瘓的參賽者將利用腦機(jī)接口裝置進(jìn)行電腦游戲比賽。在電腦屏幕上，參賽者只能通過腦電波控制一個(gè)游戲角色，通過不同大腦指令來完成不同的挑戰(zhàn)。近幾年，腦機(jī)接口技術(shù)越來越受歡迎，但是大多數(shù)腦機(jī)接口系統(tǒng)需要很長的時(shí)間才能啟動，并且舒適感比較差，在實(shí)驗(yàn)室以外的環(huán)境效果就不太好。這些缺點(diǎn)都限制了腦機(jī)接口在日常生活中的廣泛使用。

　　Robert Riener，他是蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的生物醫(yī)學(xué)工程師，也是 Cybathlon 的發(fā)起者。他認(rèn)為，與其讓一些殘疾人跑得更快，不如讓殘疾人更好地運(yùn)用假肢解決日常生活中遇到的挑戰(zhàn)。本次Cybathlon的目的就是鼓勵(lì)工程師和科學(xué)家為殘疾人制造出更好的輔助工具。

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　　無創(chuàng)腦機(jī)接口讓普通人憑借意念控制飛行器飛行

　　普通人通過腦機(jī)接口控制飛行器飛行的視頻

　　2016年12月14日，Nature旗下期刊Scientific Reports發(fā)表一項(xiàng)重磅研究【3】：普通人通過無創(chuàng)、頭戴電極帽的方式憑借意念在復(fù)雜的三位空間控制物體，包括控制機(jī)器人臂以完成抓握、放置物體，以控制飛行器飛行的任務(wù)。

　　論文的作者是明尼蘇達(dá)大學(xué)的 賀斌教授及其團(tuán)隊(duì)，他們選取13名健康的普通人作為實(shí)驗(yàn)者，7名女性6名男性，平均年齡為27.3歲。所有實(shí)驗(yàn)者都佩戴了一個(gè)布滿64個(gè)電極的EEG帽子。當(dāng)人們運(yùn)動或想象運(yùn)動的時(shí)候，運(yùn)動皮層的神經(jīng)元會被激活，產(chǎn)生微弱電流，而這種EEG帽子能夠記錄這種電流，并將電流傳送到負(fù)責(zé)控制的計(jì)算機(jī)，并轉(zhuǎn)化為相關(guān)物體的運(yùn)動。

　　這種無創(chuàng)的腦機(jī)接口不僅簡單易行，還可以避免往大腦植入電極引起的并發(fā)癥和感染的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)用場景更為多樣。經(jīng)過訓(xùn)練后，13名實(shí)驗(yàn)者利用意識抓取物體的成功率在80%以上，把物體放回貨架上的成功率超過70%。

　　人工智能 VS 人類智能

　　這幾天，AIphaGo化身Master橫掃圍棋界，打破一眾世界頂級圍棋選手，創(chuàng)下了60連勝的紀(jì)錄，有人戲稱，2016年3月份首次與AIphaGo對戰(zhàn)的李世乭將是人類歷史上最后一個(gè)戰(zhàn)勝AI的圍棋選手。 面對人工智能的來勢洶洶，中國圍棋界第一人柯潔發(fā)微博感嘆道：「人類數(shù)千年的實(shí)戰(zhàn)演練進(jìn)化，計(jì)算機(jī)卻告訴我們?nèi)祟惾际清e(cuò)的。我覺得，甚至沒有一個(gè)人沾到圍棋真理的邊……」

　　上世紀(jì)90年代，凱文凱利就喊出了「人機(jī)合一」的口號。然而經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，我們看到機(jī)器不斷越來人性化，甚至在某些領(lǐng)域要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人類。而在另一方面，人類的能力卻鮮有進(jìn)化和提升。難道人類注定要被人工智能狠狠地拋在身后嗎，剝奪尊嚴(yán)成為人工智能的伺服機(jī)器嗎？

　　對此，人工智能公司Kernel的創(chuàng)始人 Bryan Johnson認(rèn)為是時(shí)候?qū)㈥P(guān)注的重點(diǎn)放在人類自身。他認(rèn)為人工智能只是一個(gè)過渡階段，充分融合人工智能的人類智能（Human Intelligence，HI）才是智能的更高級形態(tài)。通過腦機(jī)接口、神經(jīng)義肢技術(shù)（neuroprosthetics）的方法以增強(qiáng)人類智能HI，將避免人類徹底被人工智能拋棄的命運(yùn)。

　　目前，Kernel公司希望通過神經(jīng)義肢技術(shù)增強(qiáng)人類記憶力以及為治療阿爾茨海默氏癥提供新的治療方法。

　　腦機(jī)接口是連接大腦與現(xiàn)實(shí)世界的「橋梁」之一。2016年，我們已經(jīng)找到了如何建造這座橋梁的方法，但無論是無創(chuàng)式的腦機(jī)接口，還是植入式的腦機(jī)接口，都面臨著技術(shù)、倫理上各個(gè)方面的挑戰(zhàn)。如何利用腦機(jī)接口技術(shù)讓殘疾人恢復(fù)他們本該擁有的正常生活，如何將這項(xiàng)炫酷的技術(shù)進(jìn)入我們普通人的日常生活？

　　2017年，我們期待腦機(jī)接口給我們帶來更多的驚喜。

　　參考文獻(xiàn)：

　　【1】Donati ARC，Shokur S，Morya E，Campos DSF，Moioli RC，et al. 2016. Long-TermTraining with a Brain-Machine Interface-Based Gait Protocol Induces PartialNeurological Recovery in Paraplegic Patients. Scientific Reports 6：30383

　　【2】A brain–spine interfacealleviating gait deficits after spinal cord injury in primates

　　http://www.nature.com/nature/journal/v539/n7628/full/nature20118.html

　　【3】Jianjun Meng, Shuying Zhang, Angeliki Bekyo, Jaron Olsoe, BryanBaxter & Bin He. Noninvasive Electroencephalogram Based Control of aRobotic Arm for Reach and Grasp Tasks. Scientific Reports 6, Article number:38565 (2016)