马斯克在8月29日举行了新款侵入式脑机接口Link发布会。在会上，马斯克用三只小猪，展示了脑机接口的自动植入，信息读取，行为预测，以及移除等环节，震惊了世界。
01
什么是脑机接口？
脑机接口（Brain computer interface，BCI）是在人脑与计算机或其它电子设备之间建立的直接交流和控制通道。通过这种通道，用户可以直接通过大脑思想来表达想法或操纵设备， 而不需要语言或动作。脑机接口实现可以分为四步：脑电采集—>信号获取及处理—>信号输出（执行）—>反馈。
脑电采集：脑电采集是BCI的关键步骤，采集的效果、信号强弱、稳定性及带宽大小直接决定后续的处理及输出。采集方式是通过不同类型的接口将大脑活动产生的电波采集并转换为电信号，传输至电脑。
信号获取及处理：信号处理是将转化为电信号的大脑活动，去除干扰电波以及其他信号，并将目标分类并处理，转化为可以执行输出的对应信号。
信号输出/执行：信号输出是指将收集并处理后的脑电波信号传输至已连接的设备器材，执行目标动作或显示目标内容等。
反馈：在信号执行后，设备会产生动作或显示内容，参与者将通过视觉、触觉或听觉感受到第一步产生的脑电波已被执行，并触发反馈信号。
02
侵入式&非侵入式
脑机接口根据脑电信号获取的方式，可分为非侵入式和侵入式。非侵入式接口是To C端发展方向，优点在于只需要通过相关设备对大脑皮层的表面信号进行分析，能够直接进行采集和处理信号不需要外科手术的介入。
非侵入性脑机接口通常使用贴在头部或头部附近的传感器来跟踪和记录大脑活动， 有点类似泳帽的装置。这些工具可以轻松放置和移除，但是它们的缺点就是信号可能会模糊不清。
侵入性脑机接口则需要手术将电子设备植入大脑的头骨下方，以针对特定的神经元集合收集信号。目前正在开发的脑机接口植入物非常微小，却可以一次接合多达一百万个神经元。例如，加州大学伯克利分校的一个研究小组创建了仅有一粒沙子那么大的植入式传感器——”神经尘埃”。
侵入式主要应用在医疗及康复领域，优点在于可以精准监测脑电波信号，多用于义肢器械的操作。科幻电影中多次出现脑机接口，比如说《黑客帝国》电影中，“矩阵”通过侵入式脑机接口和大脑神经连接，人类感受到视觉、听觉、嗅觉、味觉等讯号，以此囚禁人类的心灵。在《X-men》中，X教授通过“脑波强化机”能够将脑电波放大，与任何人实现连接。在《阿凡达》电影中，主角通过脑电波（EEG）和肌电图（EMG）结合，能够控制纳威人的身体，在潘多拉星球上行动。
埃隆·马斯克（Elon Musk） 在29号发布的最新研究的只有硬币大小的脑机接口传感器设备Link V0.9就是侵入式脑机接口，其直径为23毫米，厚度8毫米，拥有1024路连接，能够感应温度气压，并读取脑电波、脉搏等生理信号，可以置于人脑的颅顶部位。
03
脑科学发展历程
从脑科学研究的发展史来看， 大致可分为三个阶段。
1.脑结构理解：在1924年Hansberger发明了EEG脑电捕捉设备，实现了首次人类大脑电波获取，并在之后的几年尝试控制大脑信号并提出了脑机接口的概念；
2.脑部信息读取：21世纪初，Brain Gate首次尝试了侵入式脑机接口。并且在2006 年完成了首个大脑运动皮层侵入式接口手术， 有较为成功的效果，可以帮助患者控制机械做出简单动作；
3.商业化落地：2017年以后，BCI技术随着科技硬件逐步成熟，脑机接口应用逐步多元。一些主流公司Brain Co、Neura Link等公司发布商业化产品。此外，Facebook也在2019年收购了CTRL-Labs进入脑机接口领域。
04
应用场景
人机交互方式从过去的按键、屏幕触控、语音助手、手势识别、眼部追踪不断发展， 而脑机接口将脑电波作为人机交互的一种全新方式将有可能重新定义人机交互， 大大扩大用户群体以及应用场景。
1. 医疗方面的运动辅助以及义肢控制
在一些运动神经受损的伤病中，比如脊髓损伤、肌萎缩侧硬化或脑中风等疾病，病人的“大脑-肌肉”神经通路被损坏，导致肌肉无法完成神经指令。这类患者就能够借助脑机接口搭建外部“神经通路”，病人能够直接控制设备，辅助完成意向动作。
另外瘫痪病人还可以通过侵入式接口精确捕捉脑电信号控制义肢， 帮助自身完成部分日常功能。由于瘫痪的病人之所以瘫痪是因为无法传输肌电信号，并且只能依靠高精度的脑电波完成设备控制， 因此，大多患者均使用侵入式接口方案等。
在2020年初，我国完成了首例侵入式脑机接口临床研究，浙江大学附属第二医院医生通过手术将多通道神经电极（Utah array）侵入式接口植入到病人控制右侧上肢运动的运动神经皮层。进过4个月的康复训练，病人实现了用意念控制机械臂进食，并且能够完成喝水及日常娱乐等行为。
2. 通过神经反馈训练强化大脑反应
神经反馈治疗是借助脑电波设备采集大脑皮层各区域的脑电活动信号，通过分析参与者的脑电信号并用视觉和听觉信号刺激进行正向反馈训练，选择性强化某一频段的脑电波以达到预期的治疗目的。举个例子，比如A脑波是对注意力水平敏感的脑电指标，那么当参与者发出这种脑波时，音乐就会播放，而当这种脑波水平不对时，音乐就会停止，直到参与者找回正确脑波的感觉时，音乐又会重新响起。脑电波神经反馈训练的临床应用，发端于癫痫干预，但逐渐在儿童大脑发育疾病领域，特别是注意缺陷与多动障碍综合症干预中得到了广泛应用。
此外脑机接口在军事领域也有应用，通过神经刺激训练缩短专业人员训练时间。美国国防部高级研究计划局（DARPA）对脑机接口投入大量资源。在2011年，该局利用电极贴在大脑皮层的特定位置上，释放少量电流，帮助学习者在短时间内快速提升学习效果。这项成果已经被美国军方用来训练士兵的认知和决策能力，能够有效减少专业人员训练时间。
3. 增强军事力量
美国国防部的一些研究展示了脑机接口的潜在军事作战应用能力。例如：
1. 借助脑机接口，可以更好地进行军方秘密通信，以在军队内部和军队之间达成共识，提高对战斗的集体意识。
2. 脑机接口可以增强军队士兵的身体和认知能力，减轻疼痛或调节恐惧等其他情绪。同时，直接接触士兵的大脑思想还可以帮助军队指挥官增进对士兵心理状态的了解，洞察士兵的情感状态，了解士兵是否以及何时会出现心理崩溃、精神疾病等。
3. 脑机接口或许能够提高人类决策的速度和准确性，帮助未来的士兵在更短的时间内做出更明智的决策，同时与AI进行有效互动以在最短时间范围内对机器操作决策进行人工监督。
