我们正处于一场巨大的技术范式转变的前沿，这场转变有望改变人类文明。萨姆·奥特曼和埃隆·马斯克正在创建彼此竞争的公司，争夺这将成为历史上最大的市场机遇之一。
不，我们说的不是生成式人工智能。我们说的也不是OpenAI和xAI。
我们说的是脑机接口。
马斯克的Neuralink和奥特曼新成立的Merge Labs是少数几家走在这个快速发展领域的前沿的公司之一。
对大多数人来说，脑机接口（BCI）听起来像科幻小说。但这项技术正在迅速成为现实。就实际功能而言，BCI正接近一个转折点，尽管大多数人尚未意识到这一点。不久之后，这些产品将准备好投入主流使用，并开始在社会中普及。尽管听起来可能遥不可及，但像心灵感应这样的能力很快就会成为现实。
脑机接口 (BCI) 如此重要的原因之一是，它将在定义人类智能与人工智能如何在一个拥有强大人工智能的世界中融合方面发挥核心作用。
现在是时候开始认真关注这个领域了。
价值万亿美元的难题：侵入式脑机接口与非侵入式脑机接口
脑机接口是一种使人类能够利用思维直接与数字设备和外界交互的技术。
脑机接口并非单一产品或技术。它是一门完整的学科，涵盖各种技术方法、传感器类型、功能和用例。它既包括能够解读大脑活动（即“读取”大脑信息）的技术，也包括能够改变大脑活动（即“写入”大脑信息）的技术。
有些产品可以让您仅凭思维就能控制电脑；有些产品可以向您的大脑发送个性化电脉冲，让您更专注或睡得更好；有些产品可以将您的想法即时转化为书面文本；有些产品可以让盲人重见光明；通过直接改变大脑活动来治疗抑郁症、强迫症或创伤后应激障碍等疾病的产品——这些都是目前正在开发的脑机接口产品的例子。
脑机接口并非一个新兴领域。脑机接口首次成功应用于人体是在1973年，当时加州大学洛杉矶分校的一项研究的参与者根据脑电图信号，用他们的意念直接控制电脑屏幕上的光标。
如今，大多数人想到脑机接口时，都会想到埃隆·马斯克于2016年创立的脑机接口公司Neuralink。尽管Neuralink并非第一家，也并非唯一一家脑机接口初创公司，但它近年来在该领域的发展中发挥了核心作用。
脑机接口领域的核心存在一个根本性的分歧：侵入式方法与非侵入式方法。为了理解这项技术及其未来，理解这一分歧至关重要。
侵入式脑机接口方法需要将电子设备直接放入颅骨内，直接植入大脑内部或大脑表面。这需要手术。最常见的手术是开颅手术，即切开颅骨，将脑机接口 (BCI) 植入大脑。Neuralink 是侵入式脑机接口公司中最著名的例子。
（“植入式”一词有时被用作“侵入式”的更中性的替代词。）
另一方面，非侵入式方法不需要医疗程序。它们依靠位于颅骨外部的传感器（例如，头带或帽子）来收集和解读来自大脑的信号。
侵入式和非侵入式方法之间的区别在于可及性（技术对人们的易用性）和信号质量（大脑与计算机之间交换信息的详细程度和准确性）之间的权衡。
切开颅骨将脑机接口植入大脑是一项高风险、高成本的操作。这是该技术广泛应用的一大障碍。但传统观点长期以来认为，侵入式方法是构建最复杂脑机接口的唯一途径，因为非侵入式方法根本无法提供足够高保真的大脑活动信息。
近年来，硬件和人工智能领域的创新开始挑战这一传统观点。性能更高的传感器正在以非侵入式的方式解锁更丰富的脑数据。更重要的是，强大的新型人工智能技术使得从这些数据中提取更强大的信号成为可能。
如果非侵入式方法的性能能够接近侵入式方法，那么考虑到它们更容易被采用，它们胜出的可能性几乎为零。但这仍然是一个巨大的“如果”。没有人能够确切地说出非侵入式方法的性能上限在哪里。
近年来，数十亿美元已投入到侵入式和非侵入式脑机接口（BCI）方法中。随着未来几年这场技术竞赛的展开，许多领域都岌岌可危。
解码大脑
无论是侵入式还是非侵入式，脑机接口究竟是如何工作的？数字计算机如何直接读取和写入人脑数据？
快速探索大脑的工作原理将有助于我们加深对脑机接口技术的理解。
与身体的其他部分一样，大脑由细胞组成，特别是由一种叫做神经元的特殊细胞组成。人脑由大约 860 亿个神经元组成。这些神经元以复杂且相互交织的方式相互连接，任何一个神经元都与多达数万个其他神经元相连。（因此有“神经网络”一词。）人脑中神经元之间的连接总数超过 100 万亿个。
信息通过电流在大脑神经元中流动——这与驱动厨房电器、灯泡和iPhone的动力相同。这一基本事实是脑机接口技术的基础。
每当你的大脑做出某件事时——例如，当你思考、说出一句话、移动手臂或识别一张脸——你的神经元都会以特定的模式大规模地相互发送电信号。
从最基本的层面上讲，神经元传递的信息是二进制的：要么触发（即将电荷传播到相邻的神经元），要么不触发。这体现了人脑和数字计算机之间的重要相似之处，后者也以二进制形式（即0或1）编码信息。
单个神经元触发产生的电信号非常微小：大约十亿分之一安培和十分之一伏特。但它是世界上一个具体的、可检测的物理事件。并且它会触发世界上其他可检测的物理事件。例如，由于电和磁是同一潜在现象——电磁——的两个方面，当神经元放电并产生微小电信号时，它也会产生微小磁场。当神经元放电时，流向神经元的血流量也会增加，这是另一种生理变化，其模式可以测量和分析。
脑机接口 (BCI) 传感器正是通过检测和解读这些物理事件，来解码大脑内部发生的事情。目前已开发出一系列不同的 BCI 传感器技术，以不同的方式应对这一挑战。每种技术都有其优缺点。
侵入式 BCI 系统通常使用称为电极的传感器——一种感知电活动的简单设备——来检测神经元何时放电。毕竟，侵入式系统与神经元直接接触，因此它们几乎不需要依赖神经活动的间接指标。
非侵入式 BCI 也经常使用基于电的传感器，最常见的是脑电图 (EEG)，这是世界上历史最悠久、应用最广泛的大脑传感器。但最近也开发出了许多其他非侵入式传感器模式。这些技术包括脑磁图 (MEG)，用于检测大脑磁场的变化，以及功能性近红外光谱 (fNIRS)，它利用光束检测大脑血流的变化。
了解当今脑机接口 (BCI)技术发展现状的最佳方式是探索当今领先的 BCI 初创公司正在做的事情。让我们从侵入式技术开始。
侵入式 BCI 初创公司概况
为了了解当今侵入式 BCI 初创公司的概况，最好先从一段简短的历史开始。
第一个植入人脑的 BCI 技术是“犹他阵列”，它由犹他大学于 20 世纪 80 年代开发，并于 20 世纪 90 年代开始在临床试验中植入人体。
犹他阵列由 100 根长约 1 毫米的刚性针组成，每根针的尖端都有一个电极。它看起来像这样：
犹他阵列于 20 世纪 80 年代开发，是首个植入人脑的脑机接口 (BCI)。SOURCE: RESEARCHGATE
植入犹他阵列需要通过开颅手术切开患者的颅骨，然后将设备推进患者的大脑。
犹他阵列是脑机接口发展史上的一项重要突破。它是第一项使人类能够纯粹通过思维控制计算机或机械臂等外部设备的技术。长期以来，它代表着侵入式脑机接口研究的黄金标准。
然而，犹他阵列也面临着严重的局限性，使其无法在现实世界中广泛应用。由于它需要将异物插入脑组织，因此可能会激活强烈的免疫反应，导致瘢痕形成和炎症，并破坏大脑的微生物群。
理解犹他阵列缺陷的最佳方式是通过脑机接口技术中一个重要的概念——“屠宰率”（butter ratio），这个概念被形象地称为：脑机接口技术杀死的神经元数量与它能够记录的神经元数量的比率。犹他阵列的屠宰率非常高。它每稳定地记录一个神经元，就会杀死数百或数千个神经元（因为它的针头会刺穿这些神经元）。
第一批侵入式脑机接口初创公司就是基于犹他阵列的。其中包括Blackrock Neurotech（成立于2008年，是犹他大学原研究项目的衍生公司）和Paradromics（成立于2015年）。
尽管经过多年的努力和数亿美元的资金投入，这些公司仍未能成功将其技术推进到临床试验阶段，这主要是由于犹他阵列外形尺寸的缺陷。去年，Tether（没错，就是这家加密货币公司）以2亿美元收购了Blackrock Neurotech的多数股权。
另一个值得一提的早期竞争对手是 Synchron，成立于 2012 年，总部位于澳大利亚。Synchron采取了一种截然不同且颇具创意的方法，将电子设备植入人脑。
Synchron 并非开颅手术，而是开发了一种脑机接口 (BCI) 设备，可插入患者血管。然后，该设备会沿着血管引导至大脑，并最终停驻在大脑附近的一条主要静脉中。
这种手术比开颅手术更简单，与植入冠状动脉支架的手术非常相似，而冠状动脉支架几十年来一直是医学界最常见的手术之一。而且，它避免了将异物插入脑组织，这意味着其“屠宰率”为零。
因此，Synchron 在监管方面取得了重大进展。它是首批获得 FDA 批准开展临床试验的侵入式脑机接口 (BCI) 公司之一。多年来，其设备已成功植入多名患者体内，且未出现严重的健康不良反应。
Synchron 已从 Khosla Ventures 和 ARCH Venture Partners 等领先的风险投资公司筹集了超过 1 亿美元。今年早些时候，该公司宣布与英伟达和苹果建立高调的合作伙伴关系。
然而，Synchron 方法更安全、更简单的优势，也可能使其从根本上受到限制。由于Synchron 的设备并非直接与大脑神经元连接，而是放置在大脑旁的血管内，因此它从大脑收集的信号比其他侵入式方法更不精细。Synchron 设备的带宽也明显低于其竞争对手：它只有 16 个电极（而例如Neuralink 的设备则有 1,024 个）。而且，Synchron 的设备只能“读取”大脑，而不能“写入”。
迄今为止，使用Synchron 设备的患者所展现的主要能力是能够用他们的思维在电脑上完成简单的点击。虽然这对于瘫痪患者来说可能是一项有用的功能，但它与更复杂的脑机接口任务（例如将思想解码为语言）相去甚远。
Synchron 计划扩展其脑机接口平台，使其不再局限于血管中单个 16 个电极的设备。该公司能否实现这一路线图还有待观察。
这让我们想到了最著名的脑机接口公司：Neuralink，它由世界上最成功（也是最两极分化的）企业家埃隆·马斯克于 2016 年创立。
Neuralink 的目标是从根本上改进早期的脑机接口技术。
与之前的脑机接口公司相比，该公司最重要的创新在于开发了柔性线，而不是刚性针头，以便穿透大脑。这些柔性线是现代工程的奇迹：每根线都比人的头发更细，并且包含 16 个电极。它们比犹他电极阵列的针头危害更小，杀死的神经元更少，造成的疤痕也更少。
Neuralink 开创的其他重要创新包括：开发神经外科机器人，实现部分植入手术的自动化；使其脑机接口 (BCI) 设备完全无线化并由电池供电；以及增加其脑机接口 (BCI) 的电极总数（Neuralink 当前阵列有 1024 个通道，而原始犹他阵列有96 个通道，Synchron 设备有 16 个通道），从而实现更丰富的计算机与大脑之间的信息交换。
与 Synchron 一样，Neuralink 也已进入临床试验阶段，迄今已成功将其设备植入 12 名患者体内。去年，首位接受 Neuralink 脑机接口 (BCI) 的患者诺兰·阿尔博 (Noland Arbaugh) 用意念与计算机下棋的视频在网上疯传，向全世界普及并启发了人们对脑机接口(BCI) 潜力的认识。
与大多数埃隆·马斯克的公司一样，Neuralink 的融资之路也顺畅无阻：迄今为止，该公司已筹集超过 10 亿美元，最近一次的估值是在今年早些时候达到 97 亿美元。
然而，Neuralink 的方法最终仍停留在几十年前的犹他电极阵列范式：将异物插入患者脑组织，杀死部分神经元，以便记录其他神经元的信息。
需要明确的是，在很多情况下，为了解锁患者宝贵的功能，牺牲部分神经元是值得的：比如，让瘫痪者能够与外界交流。人脑包含大量冗余，因此杀死部分神经元的同时，患者的大脑仍然能够正常运作。
但这种方法的可扩展性较差。随着越来越多的电极阵列被插入患者脑部以扩大覆盖范围，被杀死的神经元数量也必然会随之增加。如果目标是将脑机接口扩展到全脑覆盖，以实现多样化且广泛的功能，那么穿透电极的一大缺陷就在于此。
每个 Neuralink 电极阵列都很小，覆盖面积不到大脑总表面积的 0.1%。因此，需要植入多个 Neuralink 阵列才能覆盖大脑的有效区域。但“屠夫比例”给 Neuralink 阵列数量的扩展带来了真正的挑战。目前，人类仅植入了单个Neuralink 阵列。
Noland Arbaugh 植入手术后不久，植入他大脑的 85% 柔性线从脑部缩回。Neuralink 通过读取 Arbaugh 大脑表面的局部场电位，成功稳定并恢复了其脑机接口 (BCI) 的性能。除了引发人们对 Neuralink 柔性线耐用性的质疑之外，这一事件还提出了一个更根本的问题：穿透电极真的有必要吗？
下一代侵入式脑机接口初创公司
近年来，新一代侵入式脑机接口公司应运而生，探索更新的技术方法。虽然这些公司的研究和产品方向各不相同，但它们的核心观点是一致的：由于电极切割比例问题，穿透电极本身存在缺陷，并且永远无法扩展到全脑设备。
Precision 的电极阵列位于颅骨下方，正对着患者的大脑。source：PRECISION NEUROSCIENCE
尤其值得一提的是两家初创公司：Precision Neuroscience 和 Science Corporation，这两家公司均由 Neuralink 的几位离职联合创始人于 2021 年创立。
Precision Neuroscience 由神经外科医生 Ben Rapoport 领导。在与埃隆·马斯克共同创立 Neuralink 几年后，Rapoport 决定离开公司，因为他认为穿透电极并非脑机接口 (BCI) 的未来发展方向。
Rapaport 在去年的一次采访中表示：“对于医疗设备而言，安全性通常意味着微创。”在脑机接口发展的早期，人们认为为了从大脑中提取信息丰富的数据，需要用微小的针状电极穿透大脑。但这种方法有一个很大的缺点：插入大脑后会造成一定程度的脑损伤。我们意识到，在不损伤大脑的情况下提取信息丰富的数据是可能的。
Precision 的方法是如何工作的？
Precision使用一种名为脑皮层电图 (ECoG) 的脑机接口技术。与其他侵入式脑机接口方法一样，它需要手术植入。它位于颅骨下方，直接与大脑接触。但它不是穿透大脑组织，而是直接位于大脑顶部。这意味着它不会杀死神经元（杀伤率为零），不会留下疤痕，也不会像插入异物那样引发免疫反应。
Precision 目前的阵列包含 1,024 个电极，与 Neuralink 的数量相同。
由于其更安全、更低风险的方法，Precision 在临床试验中进展迅速。其设备已在数十名患者体内进行了临时植入。该公司于 2023 年获得 FDA 突破性设备认证，并于今年早些时候获得 FDA 510(k) 批准。
停留在大脑表面而非穿透大脑组织的脑机接口 (BCI) 设备的安全优势显而易见。但它的效果真的能达到穿透电极的效果吗？
如果脑电图 (ECoG) 可以避免脑损伤，但无法提供与穿透电极相当的先进脑机接口 (BCI) 功能，那么它就不是一个特别有吸引力的解决方案。
多年的临床研究，尤其是加州大学旧金山分校 Edward Chang 博士实验室的研究，表明基于脑电图 (ECoG) 的脑机接口 (BCI) 实际上可以实现最复杂的脑机接口用例，而无需穿透脑组织。
2021年，张博士领导的加州大学旧金山分校实验室在全球率先证明，侵入式脑机接口系统能够精准地将人类思维转化为书面文字。在2023年的一项后续研究中，同一加州大学旧金山分校研究团队更进一步，证明其系统能够同时将瘫痪患者的思维解码为文字、语音和面部表情，平均解码速度高达每分钟78个单词。今年早些时候，加州大学旧金山分校的研究人员不仅突破了语言的限制，还展示了脑电图（ECoG）系统能够帮助瘫痪患者用思维控制机械臂和机械手。
所有这些研究突破均采用非穿透性ECoG设备实现。
这些功能不仅匹敌，实际上甚至超越了Neuralink或任何其他公司迄今为止公开展示的穿透性电极技术。Neuralink迄今为止的重点是让患者能够用思维控制电脑光标。虽然控制电脑是一项重要且实用的能力，但与精准解码语言相比，它的维度要低得多，复杂度也更低。
Precision 预计将于 2028 年或 2029 年获得 FDA 批准，并开始将其 BCI 产品商业化。
我们将要讨论的最后一家侵入式BCI 初创公司 Science Corporation，是所有 BCI 产品中最雄心勃勃、最令人匪夷所思的一家。
Science Corporation 由博学的 Neuralink 联合创始人兼前总裁 Max Hodak 于 2021 年创立。迄今为止，该公司已从包括 Khosla Ventures 在内的投资者那里筹集了近 3 亿美元。
Science Corporation 正在开发两条主要产品线。第一条是植入视网膜的植入物，它可以使某些类型的盲人恢复视力。去年，Science Corporation 成功完成了这项技术的临床试验，盲人患者恢复了阅读书籍和完成填字游戏等能力。该公司的目标是获得最终监管部门的批准，并最早于明年在欧洲开始商业化该产品，随后在美国上市。
让盲人恢复视力已经足够雄心勃勃——这简直是圣经里说的。但Science的第二款产品旨在进一步拓展脑科学的前沿。
该公司正在开发一种生物混合神经接口。
我们在本文中讨论的所有其他脑机接口技术都是由金属和塑料等传统材料制成的。而Science的生物混合脑机接口则将工程硬件与活细胞相结合。
它是如何工作的？
该公司在实验室中培育活体生物神经元（最初源自干细胞）。他们将这些生物神经元嵌入电子设备，然后将这个生物/电子组合系统植入患者的大脑。植入后，这些工程神经元会逐渐生长并与患者自身的神经元建立连接，从而成为患者大脑的延伸。
Science 生物混合脑机接口的可视化图。底部粉色结构代表患者的大脑；蓝色层包含实验室工程化的神经元；金属结构代表带有电极的脑机接口，实验室工程化的神经元连接到电极上。SOURCE: SCIENCE CORPORATION
这种方法无需将金属或塑料有害地刺入患者大脑，即可将电极和神经元彼此靠近。相反，患者自身的神经元会向生物工程神经元生长并形成自然连接，而生物工程神经元本身已经连接到电极。
生物混合脑机接口巧妙地利用了生物学原理，利用了生物神经元与脑组织安全整合并高效传输信息的天然能力。毕竟，在已知宇宙中，没有任何实体比……其他生物神经元更适合与大脑神经元连接。
想象一下，生物混合脑机接口的带宽比传统脑机接口高出多少。由于神经元之间形成了许多连接，如果一个生物混合脑机接口包含一百万个工程神经元（可以容纳在不到一立方毫米的空间内——从空间角度来看是完全可行的），那么患者的大脑和脑机接口之间就可以产生十亿个连接。相比之下，如今的Neuralink或Precision设备只有1024个电极。
值得注意的是，这项技术仍处于早期开发阶段。目前尚不清楚它是否适用于人类。许多棘手的科学和工程挑战仍有待解决。未来还有多年的研发工作要做。
但是，如果生物混合脑机接口(BCI) 能够奏效，它或许将成为所有侵入式脑机接口技术中最安全、性能最高、最优雅的——也是融合人脑与数字技术的终极途径。
非侵入式脑机接口初创企业格局
敬请期待几周后发布的本系列文章的第二部分，该系列文章由两部分组成，将深入探讨非侵入式脑机接口技术和初创企业。
脑机接口 (BCI) 究竟有多重要？
在结束之前，让我们先放眼未来，提出一个基本问题：脑机接口技术究竟有多重要？
毫无疑问，脑机接口(BCI) 是一项令人着迷且充满未来感的技术。但是，与人工智能或核能等其他尖端领域相比，它最终对世界的影响有多大？它将对人类产生多大的影响？
简而言之：脑机接口(BCI) 将对人类产生巨大的变革性影响。
脑机接口 (BCI) 的近期应用将是医疗领域，所以让我们从医疗领域开始吧。
当今世界，数千万人因中风、脊髓损伤、肌萎缩侧索硬化症 (ALS) 等原因而瘫痪。脑机接口可以让这些人重获新生，使他们能够与他人交流、移动物体，并以前所未有的方式与外界互动。
除了赋予瘫痪者语言和运动能力外，能够精准调节患者大脑活动的新型脑机接口 (BCI) 还能为多种神经精神疾病提供强有力的解决方案，例如抑郁症、酒精中毒、强迫症、慢性疼痛、失眠症、创伤后应激障碍 (PTSD)、癫痫、帕金森症等等。这并非空穴来风：近期同行评审的研究已清晰地展现了这些基于人工智能的下一代神经调节方法的潜力。
预计每位患者植入侵入式脑机接口 (BCI) 的费用约为 15 万美元（预计保险提供商将在费用承担中发挥关键作用）。这意味着，除了对人类产生巨大的积极影响外，医疗脑机接口还代表着巨大的市场机遇——仅在美国就高达数千亿美元。
但侵入式脑机接口的医疗应用仅仅是个开始。随着脑机接口在更广泛的人群中得到应用，这项技术将产生最为深远的影响。
考虑以下几种可能性，所有这些在原则上都应该是可行的：
人们将能够通过直接的脑对脑心灵感应进行交流，完全绕过语言的依赖。毕竟，语言是一种有损且不精确的方式，用于压缩和传输一个人更高维度的内在思想和体验给他人。无需使用文字，直接传达心理状态将成为可能——即即时地将想法、感受和记忆传递给彼此。
自然语言是人类最重要的发明之一。它是人类文明的基石。脑机接口最终可能会使其过时。
脑机接口技术将超越一对一交流，拓展至群体互动，从而开启全新的集体智慧：人类科学家、工程师或企业家群体能够真正实现“思维融合”，以个人无法企及的方式解决复杂问题或创造新成果。
人类将比以往任何时候都更紧密地与人工智能融合。你的思维将不断被直接连接到你大脑的人工智能所增强。思考一个问题，答案就会浮现在你的意识中；围绕一个主题进行头脑风暴，你将拥有一位知识渊博的思维伙伴，与你实时进行头脑风暴。人工智能系统将成为你自身认知过程的自然延伸和倍增器。最终，人类智能与人工智能之间将不再存在清晰的界限。
想象一下，只需将新技能“上传”到大脑，直接强化相应的神经通路，就能立即习得空手道、水肺潜水或高尔夫。或者，想象一下，能够以完美的“感官保真度”回忆和重温任何记忆。
再想象一下，娱乐和艺术将会发生怎样的变化。完全沉浸式的体验将可能实现，五种感官将完全保真地参与其中，远比任何虚拟现实所能达到的都要强大和真实。届时，人们将能够真正体验到参观泰姬陵或在古埃及成为法老的感觉。艺术家将能够将特定的情感和精神状态传递给观众，而不是仅仅创作一些暗示性的艺术作品。
脑机接口还能重新编程你的大脑，使其能够看到或感受到当今人类大脑无法直接感知的事物：Wi-Fi 信号、无线电波，或者“正北”方向。类似地，按需联觉（不同感官的交融）也将成为可能：想象一下，将音乐视为色彩，或聆听绘画，或品尝数学公式。
未来将会充满奇妙与美好。
参考来源：https://www.forbes.com/sites/robtoews/2025/10/05/these-are-the-startups-merging-your-brain-with-ai/
