腦機接口的初衷
腦機接口的非侵入性設備
腦機接口？這個名詞聽起來有點科幻，不過科學技術不斷進步的現在，腦機接口已經來到我們身邊了。以腦機接口最常用的技術來說，腦機接口可以用作神經假體，也就是說腦機接口應用可以替換或增強無法正常工作的神經結構。最常用的神經假體是人工耳蝸，人工耳蝸可幫助耳朵解剖神經部分結構，使聲音轉化為生物電信號傳遞到腦中，這樣耳朵就可以聽到聲音了。
腦機接口簡寫為BCI，是人類與機器輔助工具合作基礎的一個體現。通過使用腦機接口，機器結構輔助設備可以了解用戶的意圖並對其意圖做出反應，也就是剛剛我們說到的人工耳蝸。從種類來說，腦機接口通常分為侵入性和非侵入性兩類。
一種非侵入性腦機接口耳機，增加的腦機接口硬體可以讓耳機識別腦信號中「鋼琴」或者「小提琴」等樂器詞語，換句話說，想一下經過腦內信號確認就會有對應的樂器演奏
這兩種方法各有優缺點。對於侵入性腦機接口系統，由於電極陣列直接接觸大腦，因此它可以收集更多細粒度和準確的腦信號。但是侵入性腦機接口需要進行腦外科手術。換句話說，醫生會把電極植入腦皮層中，但是大腦和電極會發生作用，用不了多長時間，大腦會產生一種神經膠質，之後電極就會失效……所以現在非侵入性腦機接口應用比較多。
另外，主要是因為非侵入性腦機接口對消費者更友好，非侵入性腦機接口不需要進行手術，這種系統通過戴在頭上的特製帽子結構或戴在手腕上的硬體就可以記錄來自皮膚的電脈衝。不過科學家目前還是在努力研究一種侵入性較小的腦機接口系統，侵入性腦機接口更多用於科學實驗，並沒有大規模使用。
人工耳蝸設備，是一種非侵入性腦機接口
腦機接口一開始是被用在醫學上，因為腦機接口設備可以幫助患有嚴重肢體或語言障礙的患者與周圍互動，比如和周圍的人說話，還有控制機器人拿東西等等。現在有很多公司和科研機構都在從事腦機接口的研究，Elon Musk的Neuralink公司去年還介紹了該公司的創新腦機接口計劃，Neuralink公司擁有的這種線纜可以植入人的大腦皮層中，將人與數字世界聯繫起來，使用的是超薄層柔性電極。
巨大進展讓科學家看到了腦機接口的未來
而在最近，瑞士的研究人員發表了一份詳細報告，說明了他們如何開發針對健康人群的無線可攜式腦機接口，這種靈活的腦機接口設備和深度學習算法結合可以讓受試者控制輪椅，小型機器車輛和計算機設備。
Neuralink公司腦機接口的外皮層植入物（下），植入物的放大圖（上），其實植入物的螺紋傳感器設計帶有探針。一排探針可以視為一條線程，每個線程引用了32個觸點。通過將結構插入目標區域的灰質，它們可以從神經元信號，不同深度可以獲得不同讀數
研究合著者Woon-Hong Yeo解釋說： 「這項工作為各種輔助設備，智能家居系統和神經遊戲接口提供了互動的新思路，可攜式腦機接口設計其實與可攜式EEG腦電圖系統有點類似。」不過，該機構主要的創新是在微型皮膚保形系統中開發了高解析度腦電監測系統和電路的全集成套件。
無線傳輸控制成套腦機接口設備
這項研究代表了腦機領域的突破。一方面，迄今為止開發的許多腦機接口都依靠半侵入性方法將大腦信號與計算機設備連接起來，而這次研究的接口則使用了柔軟的，固定在頭髮上的非侵入性電極，該電極通過頭髮與頭皮接觸，使用裝有藍牙遙測單元的電路，可以將破解後的生物信號無線傳輸到最遠15米的設備。最重要的是，現在的研究人員還開發了神經網絡算法，以準確解釋之前難以處理和識別的無線傳輸信號。
腦機接口可以讓患者或者實驗者不用動手，通過腦機接口的遠程處理，控制在身邊的設備，這也被視為腦機接口的未來，也是腦機接口幫助患者的初衷
在過去的幾十年中，腦機研究已經產生了令人印象深刻的成果。在一些研究中，手指與神經接口設備的結合可以使癱瘓的病人控制信號內的機械臂，執行伸手或者拿東西的操作。在另一項開創性的研究中，處於完全控制狀態的人能夠通過腦機設備回答「是」或「否」的問題。在這種情況下，功能性近紅外光譜可以測量血液中的氧合變化，之後科學家藉助機器學習算法對結果進行分析，就可以明白受試者表達的意思了。
治療失明
另外，目前科學家正在利用腦機接口技術治療失明。一種思路是，當光進入眼睛時，它會刺激視網膜上的感光器，感光器會將信息轉換為電信號，之後將其發送到大腦。每個圖像都會成為視網膜上的圖案，來自視網膜的電脈衝會以編碼形式發送。研究人員對視網膜細胞的神經信號進行了解碼，然後建立了「人工視網膜」以產生並向大腦發送相同的電信號。
四肢癱瘓的婦女利用腦機接口的遠程信號使用機械臂喝咖啡
當我們思考時，思想或者意識其實就是一系列電脈衝信號，它會在我們的大腦中傳播並向下衝擊我們的肢體，使肢體做出反應。拾取或者破解這種信號並不是什麼新鮮事。但是現在，科學家們正在研究是否可以對這些電脈衝進行解碼，以洞察人的思想。
「科學讀心術」
這就是為什麼很多科學家將腦機接口稱作「科學讀心術」的原因，其實這不僅僅是科學家對未來腦機接口應用的一種憧憬，更是腦機接口技術的發展方向。科學家們目前正在研究的系統可以將患者或者受試者的大腦活動（電脈衝）轉換為軟體可以理解的信號。這意味著腦機接口可以監測大腦活動，比如說你想讀書，設備上的信號就會同步轉換，展現在螢幕上。除此之外，未來的腦機接口還可以使用大腦活動來控制遠程設備。
本田公司的腦機接口技術，本田公司正在研究利用腦機接口技術控制機器人
以現實觀未來，腦機接口如何影響未來
從某種意義上說，科幻可以說是未來的科學。現代有很多頂尖科學技術，人們都會想到說未來的應用是什麼？腦機接口的未來應用是多變的，也是令人憧憬的——人類與機器結合，這是一種深度結合，一種意識層面的融合，我們的大腦也許增加了某種腦機接口的硬體而得到強化。
未來的計算機或者人工智慧也很可能會和人類一起思考，新的腦機接口技術將成為人類認知與機器的融合。如果這樣的話，未來的很多事物都會從根本上體現在大腦中。
未來腦機接口，擁有眾多可能
未來擁有腦機接口技術的人類還可能會把大腦「上傳」到一個雲中，假設我們需要某種知識信息，直接通過雲連接某種資料庫，下載之後轉化為某種電信號存儲在大腦記憶海馬體中就可以了。這將是人類在大腦層面的一種進化。
還有一個很科幻的自我批評，那就是黑客的攻擊問題。也許有一些黑客會攻擊用戶或者患者的腦機接口，利用某種連接鏈路控制用戶的大腦等等，這也是很多科學家擔心的問題。除此之外還有隱私的問題，隱私是我們知道的，隨著網際網路規模越來越大，隱私越來越成為人們關注的問題。更何況是未來大腦與雲數據服務的連接……
當然了，我們要處於不斷自我批評和自我糾正的過程。無論是未來應用還是現實應用，腦機接口會不會給我們自身帶來負面影響呢？部分科學家質疑腦機接口技術會對人類進化產生不好的影響，有一種揠苗助長的感覺。但是不同的看法是，它以某種方式改變了人類的行為，但是沒有從根本上改變任何本質。
人類與機器的融合之路
其實作為現代人類，我們正在向著一條新道路不斷前進，這是一條可以將技術與我們的有機體完全融合的道路。從某種意義來說，這樣做已經有幾個世紀的歷史了。13世紀末義大利首次開始使用眼鏡，當時的人們居然發現佩戴兩個鏡片可以改善視力。
從計算機的發明和第一個人機介面HMI誕生以來，許多技術人員的夢想就是在計算機和人腦之間建立直接連接。也就是腦機接口，腦機接口可以消除思想，身體動作，計算機反應之間轉換固有的滯後情況。未來的腦機接口還可以與萬物互聯，跳過所需的身體動作改變周圍環境，比如說我們早上起來需要打開窗簾，也許只需要想一下，之後確認就可以直接打開窗簾，無需任何動作，這就是通過大腦中的電脈衝信號直接控制功能設備的未來腦機接口。
在未來的幾年中，我們將見證重大的技術創新，這些創新將極大地改變我們與周圍世界互動的方式。不過，儘管這些創新中帶來了許多改善我們生活質量的好處，但我們需要意識到它們也可能帶來的影響，並建立相關的法律法規。
科學技術取決於使用者的意圖，科學和技術方面的道德方面不應被忽視，特別是面對科學技術的進步，這可能會在個人和社會層面帶來巨大變化。