大家想象的用意念操控机器是怎样的？我估计大部分人想象就是后脑勺有个接口，然后机器插上去，就能控制了对吗？或许还有人想象不需要任何链接（想多了吧……）

我们引入一个概念，脑机接口。

它有两种形式，侵入式和非侵入式。

先介绍个人物，埃隆•马斯克（Elon Musk）

他可谓是现实版的“钢铁侠”。据说《钢铁侠》是以他的故事为蓝本。扮演电影中的发明家斯塔克的唐尼向导演建议，为演好角色最好能和马斯克聊聊。马斯克所过的就是斯塔克的真实人生。

他是SpaceX、特斯拉汽车及PayPal三家公司的创始人，他远远地将世界甩在了身后。

SpaceX是一家太空探索技术公司，这个公司实现私企火箭顺利折返、海上火箭回收等壮举；特斯拉汽车咱就不说了，不管怎样， 名字都还响当当吧；Paypal尽管没落了，但当时网络支付的概念首度映入了大众的视野。

而他，出生于南非。

2017年，这位钢铁侠，宣布成立了一家脑机接口创业公司NeuraLink。这家公司的长期目标是要大幅度提升人类的智能，让人能靠大脑操控机器。这种称之为“神经蕾丝”的技术，在人脑中植入细小的电极，可能有朝一日能用来上传、下载人的思想。马斯克希望通过这种方式，让人类实现跟人工智能的共生。自从这个消息出来，公众就对脑机接口产生了浓厚的兴趣。

不过，埃隆·马斯克想象的脑机接口，是需要开颅、植入进人脑里的技术，这种技术叫做侵入式脑机接口。

这种侵入式脑机接口，是很难普遍应用的。

以下聊的，是非侵入式的脑机接口。

也就是说不用开颅，戴一个电极帽子就能操控机器。

美国卡耐基梅隆大学的一个团队，开发出了一个能和大脑无创连接的脑机接口，能让人用意念操控机械臂。当时这条新闻一出，就引发了极高的关注，因为脑机接口是一个带有明星效应的技术。

脑机接口里的脑，指的是大脑和我们的神经系统。而机，指的是像电脑、机械手臂、无人机这样的设备。脑机接口要干的，是要把大脑的想法传递给这些外部设备，甚至是直接传递给其他人的大脑。

那为什么要花大成本、大力气研究脑机接口呢？

科学家认为，脑科学是未来人类研究最重要的方向之一，因为人类已经发现两件事情：

一、人工智能本身是从脑科学，从神经科学的研究当中衍生出的一种仿神经学的系统。现有的人工智能仿的都是一些比较低端的生物，最高端的生物或者说最高端的神经是人的大脑。

二、人工智能越来越发达，看上去可能会脱离人的控制，这会涉及伦理问题，但把人脑的智力跟AI的智力融合成一个整体，这样不分彼此就没有冲突。

而应用在这种科研领域和医疗设备领域（这里主要讲的是残障人士），尤为优先，其次是工程、游戏、家居、汽车等其他领域。

说回美国这个团队研究的非侵入式脑机接口的实验，当时轰动一时，甚至有人说“现在，人类已经可以不用说话，只要通过意念，就可以随心所欲地控制外物的移动，以意念取物。”

真的这么神奇吗？

我曾经看过一片报道，他们采访了这个团队的某人士。

先说结论：很不幸，距离新闻里所报道的，能用意念随心所欲遥控物体，还离得非常远。

“公众对于脑机接口的期待和理解，现在远高于科学现实。” 只不过，这个实验的成果，意味着脑机接口在科学上前进了一大步。

为什么这么说呢？先来说说，为什么我们距离用意念操控物体还离得很远。

首先，这个实验实现的操控，从应用的层面来说是一个再基础不过的功能。

在实验里，受试者戴着一个电极帽子，帽子会采集脑电信号来操控机械臂。受试者要通过这样的操控，让机械臂追踪一块电脑屏幕上随机移动的小球。每一次要连续追踪1分钟，在半个小时之内把实验重复10-20次。

所谓的用意念操控机械臂，说的就是这个。

之所以说这是一个非常基础的功能，是因为机械臂是在一个二维平面上移动，也就是说只能向上、向下、向左、向右移动。如果要做三维的控制，比如加上向前、向后的移动，在这个实验里机器是做不到的。 

第二，在这个实验里控制机械臂，并不像我们普通人想象的，意念到了机械臂就动了。相反，实验里的控制，是一个非常反常识的过程。

为什么这么说呢？

你以为的意念操控可能是这样的，我脑子里想，机械臂要向左，它就往左移动。机械臂要向下，它就往下移。

但其实，脑电信号就像是密码一样，像“左右”“上下”这种抽象的概念，我们至今还没破译它对应的信号。

那么实验里怎么实现操控呢？

实验里做的，叫做运动想象。（以下是高能）

首先，你要想象一下，你在动左手，这个信号是机器现在能识别并且收集的。接下来，计算机会把这样的信号，转化成一个指令A。

这个指令A输入进电脑程序里，会转化成让光标往左移的指令。

注意哦，还不是你动一下左手，电脑上的光标就移动了。而是你想象你动了左手，然后光标才会动起来；同理，要让光标往右移，你要想象动右手。

那怎么向上和向下呢？想向上，你得想象，两只手一起动。想向下，你得想象，双手放松。

那你可能会想，我如果要让机械臂斜着走，比如从左下角走到右上角，该怎么做呢？我问孟博士这个问题，他回答说很抽象：你要想象一个动左手和动右手的比例。

没错，其实这不是一个用语言准确描述出来的方法，只能靠受试者自己去尝试感受。

所以你看，意念控制机械臂说起来简单，但是在当前，你只能通过这种反常识的运动想象实现。这主要是因为，我们对于脑电信号的理解还太少了。因此，每个受试者参与实验之前，都要经过很长时间的训练，才能适应这种特殊的思考方式。而且，即便是经过培训，我们能做的动作，也非常有限。

说到这你就明白了。我们距离戴一个电极帽子就“随心所欲控制外物”这件事，真的距离很远。

既然如此，这个实验的突破性到底是什么？

从科学的角度，科学家认为，有三大突破。 

第一个突破，是持续性的突破。在过去的脑机接口实验里，受试者操控机械臂，往往也就需要做几秒钟而已。可是如果要在现实生活里用脑机接口，肯定需要连续的操作。在这个实验里，他们让受试者成功实现了持续1分钟的操控。从几秒到1分钟，在我们普通人看来不是什么大事，但是在科学里面却是向前迈了一大步。

第二个突破，是训练方式的突破。前面我们说，要学会使用脑机接口，每个人都要经过特殊训练。这个过程，需要使用者高度集中精力，因为只有这样，脑信号才能被很清晰、很精准地采集到。在过去的实验里，受试者只做几秒钟的操作，很快就会觉得这个任务很无聊，所以很容易走神，这就导致训练效果不好。但是在他们的实验里，时间被延长到了1分钟，这反而让受试者觉得，这件事做起来有挑战，有意思。实验结果就是这项训练的效果，最高提升了5倍。

第三个突破，是采集脑信号的突破。一直以来，对于非侵入式的脑机接口，最大的难处就是没法清楚地采集脑信号。这是因为，大脑深处的神经元发出脑信号，等传到头皮的时候，已经严重衰减了。而且头皮上，很多脑信号混杂在一起，很难精准获取。这种现象被称之为鸡尾酒会效应，因为就像在一个鸡尾酒会上一样嘈杂。

在这个实验里，他们采用了一种新的方法来收集信号。简单来说，就是用核磁共振绘制出了大脑的几何模型，然后把收集到的信号，映射到不同的脑区。最终结果，是脑信号的精准度提升了10%。

所以，总结一下，虽说距离我们随心所欲地操控机器还很远。但是从科学的角度来看，已经向前迈了一大步。未来，这样的技术在游戏、医疗领域，都有可能诞生有意思的应用。比如说，用意念来打游戏，就有很大的想象空间。

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