从科幻已经变成现实!脑机接口技术让中国残疾女孩用意念弹钢琴|中国
原标题:从科幻已经变成现实!脑机接口技术让中国残疾女孩用意念弹钢琴
脑机接口是不是科幻小说里的内容?不。脑机接口不仅是真的,而且已经应用于残疾人康复等领域。请听脑机接口公司BrainCo创始人兼CEO韩璧丞在“造就Talk”演讲活动中,讲述脑机接口的最新研究和应用成果。
『“芯片植入猪大脑”』
去年,埃隆·马斯克旗下的脑机接口公司Neuralink举行了一场全球瞩目的发布会。该公司把一枚硬币大小的芯片植入了猪的大脑中。
看到这个发布会,我突然想起了一个好朋友,他是麻省理工学院的科学家,5年前,他博士毕业论文中的实验就和这个发布会的内容很像。他在猪的大脑中划分出一个区域,然后把一个半嵌入式芯片(采集器)植入到了猪大脑中,这样就可以提取猪的大脑信号。所以,从脑机接口技术来看,埃隆·马斯克发布的并不是一件非常令人震惊的事情。
事实上,早在十几年前,这个实验就已经在动物身上实现了。2008年,科学家在猴子的脑中植入电极,将脑信息传递到计算机,猴子通过训练后,可以用脑控制机械臂,然后用机械臂抓取食物给自己吃。这项技术后来也被用在人身上,比如,一位全身瘫痪的病人头上戴了一个叫作多通道神经电极(Utah Array)的装置,通过训练,可以用意识去控制机械臂进行一些抓握动作。
那么,马斯克做了哪些开创性工作呢?在我们这些专业研究人员看来,这场发布会有3个重大的突破。一、它把之前较大的多通道神经电极升级成了一块很小的芯片,并且能够通过无线传输信号。二、手术机器人(10.960, -0.05, -0.45%)可以在1小时内完成芯片植入手术。三、这个设备得到了美国食品药品监督管理局的支持,这意味着可以快速进入临床,也就是说,他们把实验室里需要20年才能完成的事情缩短到1-2年,这是脑机接口工程技术的一个巨大突破。
从技术层面来讲,脑机接口有两个技术方案:第一个是侵入式,也就是马斯克所做的;第二个是非侵入式。
侵入式和非侵入式的区别在哪里?大家可以把大脑想象成一个西瓜,侵入式就是把针扎到西瓜里,这样可以精准读取神经信号,但对生物体会有不可逆的损伤,难以大面积推广。这种方式更适合用于治病。
非侵入式则是在“西瓜”的表面采集大脑信号,大脑中有860亿到上千亿个神经元,所以非侵入式脑电采集的其实是多元信号的汇集。
从实验室和研究机构来看,侵入式和非侵入式脑机接口的研究其实相差不多,起码在美国是这样的。
『智能臂让残疾人重新弹钢琴』
我在美国待了10年左右,前几年在研究脑机接口的导电材料,后来去了哈佛大学脑科学中心读博士,然后创办了BrainCo这家公司。
在公司里我们遇到了一个人,他是麻省理工学院的本科生,也是一个优秀的工程师,但他在一次实验中把右手炸断了。他在我们公司实习时,我们的同事就想:能不能帮他做一个智能的、可以用意识控制的假肢?于是,我们制作了一个可以用大脑意识控制动作的智能假肢给他装上,他非常开心,回到学校后经常演示给别人看,用它做一些简单的抓握动作。
后来我们发现,在中国,肢体残疾的人中手部残疾的人较多。这些人很少能佩戴高性能的智能假肢,因为传统假肢即使只能做开和张的动作,也需要花费50万-60万元。为什么智能假肢这么贵?因为手是人体中最复杂的器官,制作假肢有很高的技术壁垒。
我们公司现在共有200多人,其中大部分都是搞技术研发的。通过这几年的努力,我们的智能臂已经正式量产,也有了很多使用者。有一位老师,他在农村教了40多年的书,因为意外失去了手,现在帮他装上智能臂后,他可以重新回到学校去给孩子们讲课。还有一个农村的小女孩,装上智能臂后学会了写字、画画,现在我办公室里还挂着一幅她送给我的画。
还有一个非常厉害的女孩,她以前会弹钢琴,但是意外让她失去了一只手。当她装上智能臂之后,第一件事就是练琴,她很幸运地成了世界上第一个可以用意识控制假肢去弹钢琴的残疾人。
这款智能臂2019年登上了美国《时代》周刊,被评为“年度最佳发明”。除了高性能,我们也把价格极大地降低了,让真正有需求的人都用得起。
在我看来,脑机接口其实是一个底层技术,它可以与各行各业相连接,为很多行业赋能,它也一定会给人类带来更多的可能性。