博睿康的脑机接口和马斯克的哪个更厉害？

1. 博睿康的脑机接口和马斯克的哪个更厉害？

你见过“脑机接口”技术吗？在电影里的场景是这样：在《阿凡达》电影中，科学家利用基因编辑技术将人类DNA和Navi人的DNA结合在一起，制造了一个克隆Navi人，然后是用脑机接口技术将人类的意识转移至这个克隆Navi人中，成为人类在这个星球上自由活动的化身。此外，在潘多拉星球上，万物都有一个类似于USB的接口，可以进行相互连接；
在《超体》电影中，女主Lucy大脑开发到60%之后，仅仅借助自己的手指就可以直接读取其他人记忆，甚至不需要任何接口性质的设备。在大脑进一步开发之后，女主的能力更加逆天，不仅可以读取电磁波、操控一种龙套和汽车、穿梭过去、最终升级成一个U盘。
“脑机接口”技术其实就是通过为人（或动物）建立与外部设备进行信息传输的通路，可以实现人类意识的实时传输，并利用机器学习技术，将脑电波信号与其对应的动作反应建立映射关系，让人类意识在机器上得以翻译。
虽然“脑机接口”技术往往在电影中才会出现，不过在现实中也真实存在。而在这个领域，最出圈的公司莫过于硅谷钢铁侠马斯克的Neuralink。该公司在去年7月做了一个关于三只小猪的实验，他们在猪脑中植入芯片，可以读取猪活动时的大脑信号波动，能清楚地看到猪脑的活动轨迹。还记得当时马斯克在发布会上难掩激动，毕竟多年以来，马斯克的实验从老鼠，到猴子，再到猪，一步一步想要接近“入侵人脑”的梦想。
不过这一次，约翰斯·霍普金斯大学的研究人员已经先行一步。最近，约翰斯·霍普金斯大学医学院（JHM）和应用物理实验室（APL）公开了一种将人工智能，这是一项将机器人技术和脑机接口融合在一起的研究，他们将脑机接口技术应用在一位四肢瘫痪的人身上，让他能够用自己的“大脑意念”同时控制两支机械臂，在无需他人的帮助下吃下蛋糕。这位患者借助科技的力量，用意识同时控制了两条机械臂，这在医学上是首次！
虽然这个成果我只用了简单几句话来描述，但这却具有划时代的意义，因为这是一次前所未有的进展，是世界上第一个双边植入脑机接口实验。另外，利用大脑植入物，四肢瘫痪的患者能够用意识同时控制两条假肢，这无疑对于脊髓高度损伤和神经肌肉疾病患者的能力恢复有着重要意义。
这也让我们看到，那些在科幻电影中的情节，现实中的科学家们，正在一步步地向其靠近。虽然目前它的技术还不算成熟，若要普及到社会的各个领域的话，还有很长一段路要走，但脑机技术脑机接口技术发展已是大势所趋。

2. 脑机接口主要在哪些方面对我们影响大一些？

脑机接口未来能实现很多领域的介入和应用，国内优秀的脑机接口有博睿康，脑机接口可以实现脑控打字、脑控无人机等，有科幻电影走进现实的意味。除了这些场景，博睿康现在能把这项技能运用到辅助健康领域，落地产品也很多，也已经帮助过很多人了，这个未来发展前景还是好。不过壁垒也高，不是每个企业都可以介入的。

3. 脑机接口去哪学？您的回答对我非常重要，谢谢！

浙大和清华都还不错的，电子科技大学也有很多论文。但是国内综合水平不高，建议出国学习。据老师说欧洲是领头羊，美国好的大学基本上也都有这个研究。

4. 脑机接口应用的范围主要是在哪些领域？

想必脑机接口的神奇已经吸引到你了吧。据我的了解，与脑机接口最密切相关的是生物医学工程，国内开设生物医学工程专业的很多学校都有这个研究方向（清华、浙大、上交、天大等）。正如你所说的，脑机接口是个交叉学科，结合了医学、信息科学与工程学、材料学等。因此，无论你本科是学临床医学、自动化、计算机、电子信息科学还是生物医学工程，都能在脑际接口这个平台上有用武之地。医学背景的学生偏向研究大脑机理、参与设计实验；自动化、计算机、电子信息科学、生物医学工程背景的学生偏向采集、分析脑电信号（spike, LFPs等）。因此，你不必纠结到底计算机还是自动化专业更适合脑机接口研究需要，因为在现实中只要有兴趣，这两种背景的学生都适合。

5. 脑机接口在中国，哪家研究的比较出众？

脑机接口通路的核心是通讯速率，博睿康的速率是破世界纪录的，所以在脑机接口领域，我只服这家公司。当然了，在应用方面，各家脑机接口公司都找到了很好的发展方向，我们就期待脑机接口给我们的生活品质带来提升就行了。

6. 国内脑机接口领域发展很好的公司有哪些？

目前入局的脑机接口公司不少，我知道的比如博睿康公司，就是走在前沿的脑机接口公司，他们的多项成果都突破了国内空白，创下世界记录。比如，在脑机接口通讯速率方面，最考验一家公司实力的方面，博睿康能达到全球最快。他们的科研人员占了全公司人数的一半以上，正是这样的团队，才可以实现脑机接口这样的高端领域，一般公司简直不敢想象呀！

7. 什么是脑机接口，国内有人研究了吗？

从定义上说，脑机接口（Brain Machine Interface）就是研究如何用神经信号与外部机械直接交互的技术。就像开高达或者黑客帝国，属于传统意义上的黑科技。我从大学本科（07年）至今一直在这个领域。本文将从个人研究经历，领域现状（简略），以及一些常见或有趣的相关问题这三个方面简述一下脑机接口的研究进展。

第一部分：研究经历

1：浙江大学时期（07-11）。本科阶段我做的研究是在郑筱祥老师的求是高等研究院，当时是国内顶尖的脑机接口研究机构（之所以说“当时”，并不是表示现在不是顶级，只表示现在我不在国内，不够了解）。当时的研究方向主要有 a）大鼠压杆实验，脱胎于SUNY Downstate的John Chapin实验（Department of Physiology and Pharmacology），后来我到SUNY的时候他已经不招学生了，这是后话。这也是我本科阶段的研究内容，在解码器前面做了一个分类器，能显著提高解码精度。不过由于大鼠压杆实验本身太过简单（所要解码的信号只有压力值这个一维信号），不能很好的体现脑机接口的黑科技之处。b）大鼠携带背包电极，无线控制大鼠走迷宫。c）人脑EEG打字
2：卡耐基梅隆时期（12-14）。这个时期刚好是Pitts的 Andrew Schwartz搞大新闻的时候，四肢瘫痪病人通过植入式脑机接口控制机械手，也就是题图的出处（https://www.youtube.com/watch?v=Z3a5u6djGnE，Woman with Quadriplegia Feeds Herself Chocolate Using Mind Controlled Robot Arm，感谢评论的提醒）。我觉得这个实验很符合心想事成的定义。当时我的导师Steve Chase（很荣幸能成为他的学生）就是Schwartz的合作伙伴，不过因为自己是硕士的关系，所以并没有很参与到研究过程中，只是弄了一个Latent Extended Kalman Filter, 是用来处理运动过程中的隐变量，例如被试者的心情，动机或者是生理状态，它们影响神经活动，但跟我们想要的运动控制无关，我就改进了一个模型去滤它们，做了一点微小的贡献。（PS，匹兹堡真是个好地方，远远比纽约好）。
3：NYU&SUNY时期（14-我也不知道啊能早点儿毕业就好了）。大多数我参与的工作还是未完成的，所以虽然一颗赛艇，但并不能透露。之前有个Duke的学长搞的黑科技倒是很好玩。他测了大鼠在被扎手指时初级感觉皮层的兴奋情况，然后通过刺激上级脑区，使得大鼠的初级感觉皮层产生相应的兴奋。换言之，通过神经刺激让大鼠认为自己在被扎手指。如果写到这里能够让读者联想起黑客帝国，就说明我清楚地表达了他的研究。




第二部分：领域现状

首先这只是一个非常简略的介绍。以我的能力（simple）和学术地位（naive）是远远轮不到我来写review的（笑），我还需要学习好几个，以下是正文。

脑机接口主要分为植入式和非植入式两大类。区别在与植入式的更精确，植入式电极相比于头皮贴片而言精确度高的多，可以编码更复杂的命令（比如三维运动）。非植入式的更安全，所以接受程度高很多，如果面向健康人类开发产品，这可能是唯一选择。非植入式脑机接口中比较有意思的一项技术是用脑电信号打字。（http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24480171）没有市场化的原因很简单，13年的研究表明用脑电打字的平均速度是每个单词1.91分钟（没错，是分钟，我没有用错单位）。可能应用在中文上会好一些，毕竟汉字笔画相对于英文字母而言少很多。

植入式脑机接口中，各个脑区里研究比较多的有运动皮层，感觉皮层和视觉皮层。

运动皮层的研究结果相当多。植入式脑机接口在好几年前已经可以做到（以可接受的精确度）控制机械手的三维运动，手腕方向，手指握力。之所以进展很快的原因有很多，比较明显的是以下两点。第一，神经元对运动的编码相对简单，或者说，编码本身可能很复杂，但是我们可以用线性近似来获得足够好的结果，所以降低了研究员的智商阈值，毕竟不需要太高深的数学了嘛（笑）。更重要的一点是，运动有直接对应的可量化的输出（速度，位置等），所以我们能直接那这个输出与神经信号做对比，来确定二者的对应关系。反例是感觉皮层，我们只能研究神经元本身的发放变化，猴子本身是不会告诉我们它自己的感觉如何的，所以对应起来就很麻烦。所以通常情况下我们假设如果外部刺激一致，感觉就是一致的，这也是上文我的学长搞的黑科技时用到的假设。

视觉皮层的研究也很热门。但最广为人知应该是其相关产物（感谢评论的指正，副产物这个词确实不合适）：卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN），毕竟经过Alpha Go的大新闻，东亚地区对这个名词有很高的认知度。我不是该领域的专家，只是跟Tai sing Lee（Dr.. Tai Sing Lee's Homepage）上过一年的课，所以只是有模糊的认识。只能说一个让我印象深刻的个例。有一天Taising很兴奋地跟我们说他开会发现了一个大新闻，给我们看了一段视频，内容是医生用微弱电流直接刺激病人的视觉皮层（据Harold Yue提醒，是面部识别区）。没错，我们当时都惊诧了，没想到真的有人愿意这么干。

视频内容：医生一边调电流一边问病人：“你感觉怎么样，看到的东西有没有什么不一样了？”病人没有什么明显不适，很清楚的说：“感觉你有了一点变化，好像不是Dr.某某了，感觉领带歪了一点还是怎么样，说不上来，（以下是我感觉最科幻的部分），like The Terminator。”

至于困扰脑机接口研究小组的问题。由于是一个交叉学科，很多单一学科的进展都是令我们期待的，比如更精确的电极，更明晰的神经科学认识，更强大的机器学习算法，更生物友好的材料等等。其中一个跟科学不那么有关的在于：愿意参与植入性实验的human subjects（求问这个词应该怎么翻译才能不被人骂）太少。所以，假如生活欺骗了你，先别着急自我毁灭，请考虑一下献身科学的可能性（笑）。



第三部分：相关问题

Q：想以后涉及脑机接口，需要哪方面的知识？

A：既然本身是一个交叉学科，那么需要的能力也是来自于各个方面，学生的背景材料学，医学，生物学，计算机，电气工程，物理等等都有。比较明显的区分在于实验室中既有MD＋Ph.D,还有我这种纯粹的Ph.D。

前者负责大部分动物实验以及各种我搞不定的部分，这部分要求的技能我并不清楚，很难给出有效建议；后者（我）负责数据处理模型设计等，这部分要求的核心内容就是：你的机器学习理论水平，以及把你的机器学习算法实现出来的能力。前者在本科阶段最好的锻炼方式之一就是参加数学建模竞赛（当然这跟我本人的经历有关，我上大学时浙大还没有机器学习这门课）。后者基本上就是coding的能力，建议如果是初学者，从matlab入手是一个很好的选择，但是胆子大了之后一定要去试一试其他语言，比如python。毕竟所谓脑机接口，“脑”的部分，即如何把神经冲动翻译成有价值的命令，多数是用matlab完成的，但是“机”的部分，即如何用这些命令控制机械，这里要用到的语言就五花八门了，没必要之前就一一掌握，但是要不害怕去学。多说一句，如果是在国内读的本科，很有可能因为国内工科一开始就要学C并且C的教材过于反智等原因，从而对整个coding产生反感。解决方式如前所述，请从matlab入手，并牢记《银河系漫游指南》封面上大而友善的四个字“不要恐慌”。

Q：脑机接口能不能提高智商？
A：有可能，但是只有少数文章证明，还不具备很强的说服力，在去年有一篇review中也提到这种提高在统计意义上不显著。所以现在的观点是：为了少量提高智商，而在头上开个洞埋上电极并不是那么有必要。还有一点是对于智商本身的检验方法也存在很多争论，现在能被少数文章证明的只是可以提高短时记忆力（因为这个最容易测量）。

Q：快来拿我做实验吧怎么样都行
A：请吃顿好的，然后私信联系。这是玩笑，实验的安全性是可以保证的，毕竟现在植入式的人类实验也已经开展了好几年，虽然多数是在瘫痪病人身上，控制的效果如前所述，用机械手完成简单的移动，抓握动作完全没有问题，但是太精细的的动作做不到，比如用机械手指剥香蕉撕包装袋之类的。并不是说我们不能解码复杂动作，而是这种动作本身对于只有视觉反馈的人而言太困难，可以想象一下如果人没有触觉，仅凭视觉去剥香蕉拧开饮料瓶是有多难。市场化的主要障碍主要是是机械手的价格过于贵，无法被医保覆盖。这是我导师的观点，毕竟实验室的机械手是从NASA批发的，五十万美元一个，对于普通病人确实过于贵（我还很荣幸的把它弄坏并重新修复过一次）。

Q：弄坏了50万美元的仪器是一种什么体验？
A：这个问题跟脑机接口本身的相关性比较弱，但也是研究过程中比较有意思的回忆。先说结论：感觉好棒好棒的，现在已经有信心去弄坏百万美元级别的仪器了。具体过程是这样的。某日，我正在用ROS（Robot Operating System）调式机械手。忽然砰地一声脆响，好像飞出了什么东西，机械手弯到了一个非常诡异的角度，停住不动。比较幸运的是当时猴子并没有在现场做实验，否则机械手的惨状可能会对大圣造成不可磨灭的心理阴影。我把机械手复位之后发现有半截钢缆（cable）松脱并暴露在外（没错，飞出的是另外半截钢缆）。

8. 脑机接口为什么值得关注？

“意念手写”不再是科幻中的桥段。《自然》杂志日前发布的一篇封面文章显示，国外有研究团队通过“意念书写”脑机接口，可实现让受试者将脑中想象的“笔迹”转为屏幕文本，准确率超99%，而且受试者可达到每分钟输入90个字符的速度。一时间，关于脑机接口的讨论又热闹起来。

相比地球上其他生物，人最强的是大脑，肌体反而较弱。脑机接口，是大脑和外部设备之间创建的直接连接通路，它既是神经修复最有效的工具，是目前能完全解决瘫痪、中风、帕金森等患者神经功能受损的有效手段，此外它还是全面解析认识大脑的核心关键技术，是国际脑科学最前沿研究的重要工具。
脑机接口的核心是充分发挥人脑的优势，绕过人体自身器官，大脑直接与外界装备进行高效互动。其核心挑战在于，如何在最低限度损伤大脑和最大限度利用大脑之间达到平衡。相比非植入式脑机接口，植入式脑机接口在神经信号质量和神经调控精度等关键性能上有着天然的优势，不过植入手术对大脑的创伤、植入器件长期在体的安全性等问题仍是当前的研究瓶颈。
脑机接口将如何改变我们的生活？近的说，它能直接修复运动感知功能，帮助高位截瘫、渐冻人、失明病人恢复独立生活和交流能力，回归社会。去年，浙江大学研究团队已实现利用Utah阵列电极实现了高位截瘫患者用意念控制机械臂完成握手、饮水、进食等动作。未来，可发展其成为超越智能手机的脑机接口智能终端，未来的人们得以通过意识操控周围的设备，并赋予超越常人的耐力、速度、精度和效率。
环顾世界，美国国防高级研究计划局（DARPA）、脸书、谷歌、亚马逊等商业巨头都在积极布局脑机接口领域，成果不断涌现，并已形成较高的技术壁垒。当前，中国脑机接口（尤其是植入式脑机接口）的关键器件和高端装备严重依赖进口，国内缺乏原创性脑机接口核心技术，跟踪居多，布局分散、缺乏系统性。近两年，美国对脑机接口进行出口管制，系统级产品及核心器件供应受到不小影响，对中国脑科学研究、神经疾病患者治疗等均产生不同程度的影响。
中国“脑计划”，也即“脑科学与类脑研究”作为“科技创新 2030 重大项目”即将全面启动。随着该计划的推进，脑认知原理解析、认知障碍相关重大脑疾病发病机理与干预技术研究、类脑计算与脑机智能技术及应用、儿童青少年脑智发育研究、技术平台建设等都将取得不小的进展。在这其中，脑机接口作为底层核心技术，关乎中国“脑计划”几乎所有关键内容。
中国的脑机接口研发，面临几大挑战。一是安全性和有效性难以兼得，这一问题的待解限制了脑机接口技术的大范围运用。二是脑机接口的有效带宽，即到底植入多少个电极足以基本涵盖大脑重要活动或满足特定功能需求，仍是一个未知数。三是海量神经信号的处理仍是难题。四是社会普遍关注的脑机安全与伦理风险。
脑机接口作为人与客观世界之间并非无懈可击的中介，也存在被对手入侵甚至接管的风险，这在客观上增加了人的决策的复杂性和不确定性，增加决策风险。此外，脑机接口技术的最终出口必将是应用在人身上，而脑机接口要在人上开展临床试验，根据国家法律法规，必须先过临床伦理，未来的风险也尚未可知。
不夸张地说，脑机接口是下一个生命科学和信息技术交叉融合（BTIT）的主战场，代表了一种新兴的、具有潜在破坏性的技术领域。作为一个系统工程，脑机接口包括软硬多个组件，涉及微电子、神经科学、材料学、机器人、临床医学等多个学科，产学研医交叉融合、环环相扣。
在高端科技中，笔者认为，脑机接口是中国最有可能迎头赶上甚至“直线超车”的领域之一。目前来看，在脑机接口核心器件的设计方面，中国完全不落后于国外，而且其加工只涉及到成熟的半导体工艺，这些核心加工技术均不面临被“卡脖子”的问题和风险。因此，对于中国来说，推进脑机接口未来的发展，主要还是加快推进资源调配等问题，各环节协同合作，研制出全链条自主可控的脑机接口系统，为中国“脑计划”的全面开展和顺利推进提供解决方案。