該研究院定位于國家戰略性重大需求，構建“腦機制、算法、儀器/芯片到系統”的創新體系，突破腦智科學、類腦智能等“卡脖子”技術，努力引領國家與地方腦智產業發展。

“用意念和能量，能使熟雞蛋返生孵出小雞”，最近，荒唐的“熟蛋返生說”成為網絡熱點，也引發大家對“意念控物”的思考。

那么，嚴謹的科學家如何看待“意念控物”呢?

在“大膽猜想，小心求證”的道路上，“意念控物”是腦科學家們研究的一大方向，被稱為“腦機接口”技術。5月12日，《Nature》發布最新一期封面研究：斯坦福大學研究人員開發了一項新的“腦機接口”技術，能使癱瘓患者直接將腦海里的“想法”轉換為電腦屏幕上的手寫文字。

“意念控物”有哪些暢想？它的科學原理是什么？又面臨哪些技術瓶頸？近日，記者走進電子科技大學的省腦科學與類腦智能研究院，一探“腦機接口”的秘密。

何謂“意念控物”？

從大腦提取信號，翻譯成指令來控制外部設備的過程

在電影《阿凡達》中，每個納美人都有一個“接口”，它使得納美人能夠用意念與各個物種直接進行交流，納美人“即插即用的萬能接口”在現實社會中其實已有了概念及雛形，它就是“腦機接口”。在現實生活中，它不僅能實現精神交流，還能“意念控物”。

省腦科學與類腦智能研究院工作人員劉博向記者做了“意念控物”的演示：戴上一頂特制的帽子，在無人機上安置一枚接收器，測試人員只需觀看電腦的提示畫面，不需做任何動作，就可以控制無人機飛行。

準確率如何?“如果只是上下左右的飛行，準確率可以達到90%以上；如果進行平滑連續性操作，準確率超過80%。”從劉博反饋的過往數據看，“意念控物”的效果似乎不錯。

應用的廣度又如何？“除了無人機，機械臂和游戲也可以通過意念來控制。”劉博透露，目前已經測試了多款游戲，應用比較多的是一款跑酷游戲，因為它能更好測試大腦的反應速度。

過去幾年，“意念控物”的案例并不鮮見，其中最被人所熟知的是硅谷“鋼鐵俠”埃隆·馬斯克及其創立的Neuralink公司。去年，馬斯克將一枚硬幣大小的芯片植入一只小豬的大腦，讓它通過嗅覺識別物體，每當它“吸鼻子”的時候，腦里發出的神經信號就會被采集到，工作人員就可以預測它的運動步態。

馬斯克表示，未來“腦機接口”技術將可以讓你使用想象來召喚自己的座駕，也可以用意識來玩虛擬游戲。而在今年2月，他還發布了一段獼猴玩“意念乒乓球”游戲的視頻，這些工作在一定程度上代表了“意念控物”的最新進展。

四川省腦科學與類腦智能研究院研究人員在進行神經電生理研究。（四川省腦科學與類腦智能研究院供圖）

“科學原理都是相似的。”省腦科學與類腦智能研究院院長堯德中表示，所謂“意念控物”，簡單理解就是，從大腦直接提取信號，翻譯成指令來控制外部設備的過程，而通過“腦機接口”實現“意念控物”大致分為4個步驟：采集腦電信號-信號預處理-解碼信號-指令傳輸。

再進一步有多難？

獲取大腦信號的技術難，解碼信號也很難

既然有了科學路徑，實現更為復雜的“意念控物”是否可期？堯德中坦言，距離高效穩健的“意念控物”還有漫長的路要走，而其中一個難點就是：信號的獲取和解碼。

首先是獲取信號的技術難。為了更好地獲取信號，業內已形成了不同的技術路徑，比如可以根據是否有侵入性而把“腦機接口”分為三類：非侵入式、半侵入式、侵入式。非侵入式基于大腦頭表的信號；半侵入式則將記錄電極置于硬腦膜外或硬腦膜下；侵入式則直接將電極植入大腦皮層內。簡單理解就是，非侵入式不需要“開腦洞”，而半侵入式和侵入式需要“開腦洞”。

“侵入式‘腦機接口’更靠近大腦皮層內的神經元，可以采集到更具體精準的信號，但安全性有待進一步研究。”堯德中表示，研究設計侵入式“腦機接口”需要扎實的醫學專業知識，同時也對設備提出了更高要求。也由于這個原因，非侵入式“腦機接口”一直是業內最常用的方案，它更容易為普通人所接受。但大腦表面的信號干擾多，對信號處理又是一大挑戰。

其次是需要解碼的對象難。“腦機接口”所面對的是一個無比復雜而精密的系統：大腦既是傳遞、儲存和加工各種信息的平臺，又是思維的器官。它不僅能調控我們的行為，同時還能主導我們的心理過程和意識產生，要解開它的秘密談何容易。另外，負責這些工作的腦細胞不僅數量多，種類也繁多。“以目前的技術，還無法做到單個神經元水平的解析。”堯德中提到，業內目前主要還是針對腦區進行研究，從而決定了解碼結果的“模糊性”。

此外，人們對腦信號的認知還處于初步階段。“目前我們對大腦的運作流程還處于知其然，而不知其所以然的階段。”堯德中表示，如果沒有找到大腦的語法規則，哪怕能采集到足夠精細的腦區信號、做出解析，也無法真正理解大腦的運作方式。

為了更好、更快地推進人類對大腦的認識，近年國際上興起了基于云腦信息平臺的全球合作研究范式，“因為云平臺能夠把數據、工具和算力有效整合起來，為此，省腦科學與類腦智能研究院也推出了自己的國際化云平臺WeBrain。”堯德中介紹。

掌握技術后能應用于哪些場景？

治療疾病，挖掘大腦潛能，甚至實現數字永生

除了“意念控物”，“腦機接口”還能應用在哪些場景？

在實驗室內，堯德中向記者描繪了這樣一個場景：某位罹患腦部或神經疾病的患者在需要治療時，尤其在吃藥或者手術均無法治愈時，腦控游戲等干預方案可能會發揮作用。

為了讓記者更好地理解這個暢想，他做了演示：通過對比被測試者的腦電波形和標準化的波形，從而獲知腦部疾病的原因和程度。一旁的儀器根據診斷結果，生成包括腦控游戲在內的各種應對方案來對大腦進行干預，進而產生治療效果。

“用物理治療方式彌補藥物、化學治療無效的空缺。”但堯德中也提到，這樣做有個前提——需要充分掌握腦部疾病的致病機制和機理。目前，類似的探索在國際上也有很多，比如美國FDA在去年就批準了一款干預兒童多動癥的游戲治療方案。

除了恢復大腦健康外，“腦機接口”技術還可用于了解大腦的潛能。堯德中表示，國外一些機構甚至運用它來選拔人才。

在實驗室內有一個“游戲王國”，擺放了各種你能想到的游戲機：有玩體感游戲的XBOX、網絡游戲的PC機、VR游戲的PS機，也有模擬飛行的游戲機等。堯德中表示，當被測試人員在進行游戲操控時，設備可同步記錄下他的腦電信號，從而了解其工作效率與其神經信息之間的關系，如果能建立起穩健的關系，就可以對其崗位適應性作出初步的判斷。

四川省腦科學與類腦智能研究院研究人員在進行游戲訓練。（四川省腦科學與類腦智能研究院供圖）

在研究院內，記者還看到了數字孿生大腦，這是一款模擬大腦基本功能的軟件，也被視為數字永生的雛形。數字永生是一個假想概念，它可以將人的個性（性格）存儲（或轉移）到更耐用的媒體（即如計算機）中，并允許其在未來與人們進行交流。它像是一個虛擬角色，能夠進行反應和思考，這一切都基于此人在數字檔案里的記錄。個體去世后，這個虛擬形象可以保持不變或繼續自主學習和發展。

我們真的可以通過這款軟件實現數字永生嗎？堯德中給了一個模糊的答案：“是，也不是。”說它是，是因為它可以再現部分大腦的功能，如識別、運動、對話等；說它不是，是因為真實大腦擁有近千億個神經元，而現有的數字模型僅有幾百個單元，因此，“現在談數字永生還太早，這個軟件目前的功用主要還是輔助人們對大腦的認識。”

數字孿生大腦剛剛起步，其孕育的潛能卻是巨大的——通過模仿人類神經系統的工作原理，成為一定意義上的通用智能系統，讓人工智能更像人一樣去思考和做決策。