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脑机接口面临的首要任务,就是重大脑疾病的诊治。
咱们都知道,人这一生,难免会遇到些精神或神经方面的疾病,像癫痫、渐冻症、高位截瘫,还有成瘾、抑郁、痴呆等等。这些病为啥会出现?归根结底,是大脑出了问题。大脑的工作原理基于电信号,正常情况下,大脑以固定且复杂的方式放电,可一旦放电异常,就会引发各种疾病。
脑机接口就像一个神奇的工具,它能直接把传感器或电极插入大脑,查看哪里异常放电,进行诊断,还能施加信号进行调制,让大脑恢复正常放电。
在临床上,我们针对一些病症做了尝试,发现效果很不错。
我认为,如果脑机接口能在其他方法都束手无策的情况下,对绝症患者起到帮助,那第一阶段的目标就算达到了。这类患者群体非常庞大,像渐冻症患者全球有70多万,高位截瘫患者大概有七百到一千万,还有抑郁、成瘾等患者,数量更是难以估量。
不过,我坚信脑机接口的意义远不止于此。我一直在思考,
正常
人怎么能从脑机接口技术中获益?
从进化角度看,人类在过去十几万年里,把进化天赋大多用在了大脑上,五官和四肢基本没怎么进化。相比之下,我们的身体机能根本配不上如此发达的大脑,没有充分发挥出大脑的潜能。
咱们换个角度看,这个世界上有不少动物,视力、体力、耐力、力量等都比我们强。即便是一个健康的正常人,眼睛也有局限,看不到微光、紫外、红外。但我们做传感器的,能做出各种红外、紫外传感器,还能利用遥感信息。要是通过硅基技术的发展,把这些人类看不到的信号获取到,绕过我们并不发达的视觉系统,插入到视觉皮层,我们就能拥有
超视觉
。同理,我们还能拥有
超听觉
等。
从数量上看,人类只有两只眼睛,而且距离固定。但借助现在的技术,
我们可以做出类似果蝇复眼的结构,增加眼睛数量,还能动态控制眼睛之间的距离,进行三维测距等。
运动方面也是一样,人类只有两只手、两只脚,但借助机器人技术,
我们可以拥有更多肢体,甚至实现遥感和遥控。
还有一个重要维度,纵观人类科技发展史,
信息传播、处理和存储的效率
与科技发展速度、效率直接相关。从古代的甲骨文到书信、电报、电话,再到现在的微信、视频,信息传播效率飞速提升。我们用手机输入文字,一分钟大概三四十个字,而说话速度一分钟大概200个字,大脑处理信息的速度更快。
有研究表明,人速读的速度一分钟能达到两三千个字,比说话快一个数量级,比手机输入快两个数量级。脑机接口的速度只会更快,如果能突破手指输入、口舌控制的机械限制,数据的输入和传输速度将大幅提高,这对其他科技的发展也至关重要。
我创办了一家侵入式脑机接口公司,我们公司有个目标,就是把病人变成正常人,把正常人变成超人。
目前我们正处于第一阶段,致力于让病人恢复正常。
脑机接口,按使用场景分,主要有两类:侵入式和非侵入式。
侵入式呢,就是要开刀,把电极放到大脑里或大脑表面;非侵入式就简单多了,不用开刀,直接戴头上就行。
这两类各有优缺点。
侵入式因为离大脑近,信号质量高,调控精度也强,但对大脑损伤也大,不管是手术时的急性损伤,还是长期留存的在体损伤。
所以,怎么在这两者之间找到平衡,就得看具体应用场景了。我主要做侵入式的,就是要打开颅骨,把东西插进去,发挥技术的极限。
脑机接口这个领域,从70年代美国人就开始做了,最近一二十年进展挺大。
现在的趋势,一是从运动控制到语言解码。
运动控制相对简单,比如用大脑控制机械手、轮椅等,这个我们早就实现了。但语言就复杂多了,因为语言涉及的神经编解码机制更复杂,涉及的脑区也更多,而且不同人的语言还有差异。不过,这也是现在临床发展的趋势,因为语言功能障碍的病人太多了。
脑机接口发展的一个趋势,是从低通量到高通量。
我们大脑有近1000亿个神经元,现在临床上最多只能同时采集1000个通道的信号,差距巨大。所以,怎么提高信号采集的通量和效率,是未来的一个重要方向。
还有一个趋势,是从单脑区到多脑区。
大脑做任何事,都是多个脑区协同工作的。所以,覆盖多个脑区进行信号采集和调控,解析的精度和效率会更高。但调控的话,不一定非要覆盖整个脑区,就像城市交通,采集信号需要每个点都有摄像头,但调控交通只需要在主要干道上设置交通灯就行。