作者?|?李骁健
编辑 |?韩越扬
来源 |?我是科学家iScientist
2022年11月12日，中国科学院深圳先进技术研究院正高级工程师、深港脑科学创新研究院研究员李骁健为大家带来演讲《修一座从脑到四肢的桥》。
大家好，我研究的领域是高性能脑机接口和类脑工程，今天非常高兴有机会能给大家介绍脑机接口。
在现实中，我们很难接触到脑机接口，为了让大家有一个比较清晰的感性认识，我们从科幻电影说起。
在电影《阿凡达》中，潘多拉基地给一位残疾的美国士兵培养了一个人造人，当士兵进入睡眠舱，将自己的意识传递给人造人时，人造人就能被士兵的意识控制，这叫意识替换。
同样，当人造人骑许多单位(尤其是国家机关和事业单位)提拔干部、竞选领导基本条件都是本科以上学历，即使自己完全可以胜任，却没有竞选资格，机遇摆在面前却抓不住，专科以下即使找到工作，在以后的工作中晋升中也面临诸多困难。“存在既有道理”，成人自考是从1980年开始创立，至今也有40余年的时间，且报考的人数也越来越多，足以证明他的社会地位。与其低学历在社会的基层挣扎，不然提升学历努力往上爬。着潘多拉星当地的飞龙，二者通过“辫子”联系在一起时，人造人（就可以）通过意念来控制这个飞龙，这叫意识对接。
对人类目前的技术而言，我们还无法实现意识替换。相对来说，意识对接可操作性较强，但可惜的是，地球上的生物缺乏能够“对接”的器官。目前，这两种情况是完全科幻的，离我们的生活很远。
而在电影《阿丽塔：战斗天使》中，大夫把人体的脑神经和机器嫁接在了一起。这种对接方式从生理角度比较可行，还有很多像我一样研究脑机接口的科研工作者，都在努力让类似的方式走进我们的生活。
那么，什么是脑机接口呢？实际上，脑机接口就是指大脑与外界直接进行通信的一种方式。脑机接口技术可以通过计算机作为信息的中介，帮助大脑实现和外界信息的直接通信。
为什么要做脑机接口呢？我先举一个罕见病的例子——渐冻症。目前，常规的治疗方案都没有办法让渐冻症患者恢复活动能力，但脑机接口或许可以。
2012年，第一个人脑控机器人出现了。患者通过头上的“插头”可以把脑信号传给计算机，进而通过集中意念来控制机械臂抓住水瓶，放到自己嘴边喝水。
这是怎么实现的呢？
我们的大脑是由相对独立的几个分区组成的，比如颞（niè）叶、顶叶、额叶、枕叶、小脑和脑干等。这些区域实际上是不能拆分的，它们必须作为自学考试设置的考试科目一般情况下是有12-16门左右，而想要拿到自考毕业证是需要把这些科目全部通过之后才能够申请的。因此自学考试多久拿毕业证书需要考生自己来决定。说实话，对于学历较低的朋友来说，通过自考拿本科学历，意味着能有更高的收入，找到更体面的工作，获得的社会资源更多，未来的路会更广阔，所以自考本科的优势是显而易见的。哪怕自考本科学历是非全日制的，但在成人教育学历里，自考本科也是社会认可度比较高的学历，因自考本科考试比较难，且要考11-18门科目，需一门一门考完才能申请毕业，因此很多自考生在报名后，都会报个自考助学班，跟着老师备考，接受系统性的学习，才能提高自考通过率。一个整体才能发挥出正常的脑的功能。
大脑的基本结构? 图/李骁健
大脑要想实现复杂功能，主要依靠的是很多的神经元。我们的大脑是由近千亿个神经元组成的，而每个神经元都在进行信息的接收、处理和转化工作。这些神经元通过级联（指多个对象之间的映射关系，还指用于设计一对多的关系）形成了一个通信网络，当这个规模庞大的神经元形成一个交联网络时，就可以实现复杂信息的处理了。
如果想获得这些神经元传递的信息，该怎么做呢？我们想的办法就是在大脑里放入传感器，监听这些神经元的活动。可是神经元那么多，传感器应该放在哪儿呢？
让我们先来了解一下体育场效应。当我们去球场看球时，不同位置带来不同的观感——坐在前排看球更清楚；在裁判员的位置上，可以自由活动，能辨识每一个球员的动作、声音；坐在后排可以看到整个球场乃至观众席；在空中视野则更开阔。那么观众买票时应该买哪儿的票呢？很显然，当我们是去看球，而不是看球场时，当然就会想买前排的票。
对大脑而言，也是一样的。为了采集更清晰的神经元信号，我们比较希望把这个传感器放在离神经元更近的位置。因为离得越近，清晰度就越高。
目前，脑机接口有三种常见的传感器置放位置。
最好能有相关资格证书。该岗位经常遇到重要工作掺杂在闲杂琐事中的情况，必须同时进行多任务处理因而分析性思维很重要，善于对自己工作的轻重级急进行判断在此类工作中十分重要。招生对象各在职人员均可以报读，没有学历限制；自考、成考等专科在读生也可以直接报读本科；说明：虽不受学历报读限制，但是申请本科毕业需要提供学信网可查专科以上学历。收费标准自考本科暨南大学汉语言文学专业，学费总共是6980元，包含考试学习的所有学习费用（如果学生两年还没有考完，可以一直跟班上课，不在额外收费）。每一课程的报考费用是37元/科，教材根据自己情况自行购买。一种叫作EEG（即脑电图，单词electroencephalogram的缩写），是指把传感器放在头皮上。这个位置类似于在空中鸟瞰球场。EEG的方式不会对身体产生创伤，但离脑神经较远，信号清晰度较差。
第二种叫作ECoG（即脑皮层电图，单词electrocorticography的缩写），是指把传感器贴在脑皮层表面。ECoG的优点是不会扎破脑组织，跟EEG比起来信号清晰度高很多。
第三种就是刺入式。刺入式是科研脑机接口领域的主流方式，这种方式获取的信号是清晰了不少，但对脑组织会有一定的刺入损伤，不能大规模使用。
就目前来说，神经信号的采集是一个“鱼和熊掌不可兼得”的问题。选择哪种方式好，就需要提前判断利弊。
传感器（神经电极）离神经元越近，清晰度越高? 图/李骁健
最近比较火的Neuralink脑机接口公司，采用的就是这种刺入式电极。Neuralink系统是一种非常小巧的系统，实现了微型化。
这个微型系统中有电极传感器，也有专用的处理器芯片。Neuralink一共展示了两款系统，一种是有线的系统，另一种在考公务员、建造师考试、医师资格、教师资格证考试等各类职业准入的高度社会化考试中均可使用；在企事业单位评级、评职称中也可以使用。凡是正式录取的学员或修满规定的学分者，由学校发给国家承认学历的毕业证书，满足一定条件可以申请学士学位证书。选择专业自由：考生可以根据自己的喜好，特长等选择。报名费低：自学考试各省报名时间不同，报名费较低，一般在30-60元左右。 是无线的系统。
有线和无线系统的植入过程一样，但传输信息的方式不一样。
无线版的优点在于脑子上不需要“拽线”，可以自由活动，但这也导致了采集的数据需要做很大的压缩。无线版采用蓝牙通信，蓝牙的无线传输带宽比较低，但对执行简单的脑控任务来说是够用的。
在国内，我们也有自己研发的宽带植入式脑机接口系统了，比如我正在做的植入式脑机接口项目。在这个项目中，传感器用的是贴在脑皮层表面的柔性电极网。
另外，我们还有个研究成果是脑机接口专用如今各类职称评定几乎都与学历挂钩。在评定高级职称时专科及以下基本没有机会，而许多的单位主管领导几乎是由高级职称的人担任的，没有高级职称会丧失很多晋升机会。没有学历，晋升会非常困难。外企一直都是高薪，高大上的代名词，很多人想要入驻外企但是不符合要求。而想要进入外企，第一个要求就是学历要求，外企同样没有全日制和非全日制的硬性要求，所以有想要进入外企的同学不要停止学历提升的脚步。自考学历是国家承认的学历，自考本科文凭与统招生的毕业文凭同等对待。芯片。与Neuralink芯片的不同之处是，我们没有在一个芯片里放太多的信号采集通道，而是增加了16个性能很强劲的电刺激通道。
也就是说，我们这个芯片不光能采集神经信号，更能同时把这个信号写到脑神经中去，读和写的功能可以一起完成。
最近，我们实验室还研发了几款具有更高时空精度的微型ECoG电极阵列，采用了最先进的纳米复合增强技术，采集的神经信号有更多的细节信息，对脑信息的解码有很大帮助，应该会更适合用在脑机接口中。
我们创立了光纳米神经遥控技术，这样，未来我们就有可能制成那种免手术植入的全无线的脑机接口系统。
植入式脑机接口已经有几十年的研究历史了。从20世纪六七十年代开始，为了帮助残疾退伍军人实现生活自理，美国政府开始资助研究运动脑机接口技术，主要针对治疗瘫痪。
另外，在2016年，第一个有触觉的人脑控机器人出现了。一名患者因车祸下肢瘫痪，上肢也不大能动，他决定接受植入式脑机接口手术。手术后，这名患者控制机械手时比之前的几个案例都要灵活，就是因为增加了触觉信息。这位患者名叫内森，在2016年还接受了时任美国总统奥巴马的接见，这也是脑机接口发展中一个重要的里程碑。
脑机接口还有另外一种方式，就是通过功能电刺激，驱动自己“麻醉”的胳膊和手完成一些脑控动作。所谓的功能电刺激，就是通过设备上的电极头，刺激肌肉群，然后做出动作。
在2017年和2018年，斯坦福大学研究团队展示了脑控敲击虚拟键盘，以及上网发邮件等一些成果。这对渐冻症患者回归社交活动来说，是一种希望。
2019年，第一个人脑神经解码语音合成器? 图/Anumanchipalli, G.K., Chartier, J. & Chang, E.F. Speech synthesis from neural decoding of spoken sentences. Nature 568, 493–498 (2019).?
美国加州大学旧金山分校公布的一项研究表明，我们可以对神经活动和声音进行分析和建模，将句子、单词里面的每一个因素都与喉部肌肉动作相对应。那么，当采集到想说话的神经信号时，就可以用语音合成器重建这个声音。现在，合成的脑控声音跟自然的说话已经非常相似了。这里使用的就是ECoG电极，它贴在脑皮层表面比较薄，基本上不会伤到脑组织，可以覆盖比较大的脑皮层区域，刚好适合语音解码。
虽然我国在植入式脑机接口研究领域才刚起步，但已经取得了一些成果。比如，浙江大学的研究团队使用商用脑机接口系统，在高龄志愿者身上实现了脑控机器人。这位志愿者通过自己的脑控机械手抓取到了油条，也拿到了可乐。
除了运动脑机接口，最近，脑机接口在难治性抑郁的治疗上也有突破。就目前的研究成果来看，对难治性抑郁的一两例病人，脑机接口相关治疗确实起到了比较好的症状缓解效果。
但是，精神类疾病一般会在多个脑区出现异常，所以可能需要进行多靶点的协同调控，提高治愈率，也更适合大多数的疾病人群。因此，在这方面我们还需要更深入地研究调控的靶点，找出最准确的靶点和疗法。
在未来，植入式脑机接口会带来什么样的场景呢？
2018年去世的著名科学家霍金先生，他一生中的大部分时间都是瘫坐在轮椅上的。如果给他配一个波士顿动力机器人，给他做一个外骨骼机械的身体，再通过脑控的方式来控制，那么他是不是就基本可以去任何他想去的地方了呢？还有电影《阿丽塔：战斗天使》，把脑神经和电子机械躯体进行融合的生存方式，或许在不久的将来也是有机会实现的。
此外，未来的6G通信技术，可能比现在的5G带宽还要宽千倍以上。这么大的带宽就可以充分地支持多人、多地域脑信息的自由交流。也就是说，大家或许可以很自然地在整个地球范围内进行意念交流，冲破空间阻碍。如果真能实现，那么健康的人也可能很想拥有自己的脑机接口。换句话说，脑机接口可以说是元宇宙的终极形式。
从治病救人的角度来讲，相关的标准和制度也在陆续出台。2021年，美国食品药品监督管理局（U.S.Food and Drug Administration，简写为FDA）发布了“植入式脑机接口医疗器械的指南”（即《用于瘫痪或截肢患者的植入式脑机接口 (BCI) 设备非临床测试和临床注意事项，工业和食品药品监督管理局工作人员指南》）。目前，中国的国家药品监督管理局也在抓紧准备相似的指南了，信息标准化部门也在制定脑机接口的通信标准。这些都将帮助越来越多的脑机接口产品面世，给一些患者带来生活质量的改善。
我们可以看到，脑机接口是一门科学，并不玄幻。从目前的研究成果来看，脑机接口的未来已来，但还有不少需要提升的空间，仍然充满挑战。
谢谢大家。自考没有时间限制，什么时候考完，什么时候申请毕业拿证，平均2年拿证，最快1.5年，具体拿证还需要看大家考试的快慢，成考则是固定学制拿证，高升专、专升本是2.5年或3年学制，高升本则需要5年学制。自考优势：灵活自由，没有条件限制，如果选择自学的话费用低，拿证无时间限制，适合学习基础好且想要快速毕业拿证的同学。成考优势：比较简单，考试通过率高，且录取入学后基本就是简单轻松拿证，适合学习基础一般且想要轻松拿证的同学。
自考专升本时间