前瞻脑机接口下的AR/VR未来：世界将比科幻作品更加颠覆、陌生

　　(映维网 2019年09月06日)每当我思考脑机界面的时候(Brain-Computer Interface;BCI)，一个允许我们利用赛博朋克风格的神经植入物并能直接利用意念访问互联网的世界总是会出现在我的脑海中，或者说是《攻壳机动队》所描述的未来。在这个世界中，你一根手指都不用动或无需张开嘴巴即可进行读写和通讯交流。这听起来十分魔幻，但随着我不断深入了解脑机界面，我越发意识到的自己所憧憬的愿望清单只是冰山一角而已。当AR和VR与达到消费者级别的未来脑机接口技术结合时，世界之于我们将会比科幻作品所描述的未来更加陌生。

　　日前，RoadtoVR的Scott Hayden撰文探索了脑机界面与AR/VR的未来结合。下面是映维网的具体整理：

　　无论是马斯克的Neurallink(正在开发适合一系列潜在未来应用的“最低入侵性”神经植入物)，还是Facebook的脑机解码研究，脑机界面似乎正在朝成熟阶段不断迈进。尽管资金雄厚的巨头目前因安全管控的原因只能推进其在医疗领域的应用，但终有一天，脑机技术的发展将会达到既安全又低价的地步，从而足以成为普通消费者的日常标配。

　　尽管我们不确定什么时候才能走进手术室并接受植入手术，但我们至少可以确信这个未来必然会随着增强现实和虚拟现实的显著进步而成为现实。但在这之前，我们需要思考这个未来会将人类引导到哪里。下面我们来看看目前的行业发展情况。

　　*对于脑机界面，EEG是最古老的，同时是读取大脑不断流动的“电位”的最低“分辨率”方法之一。所谓的“电位”是指，神经元到神经元的脉冲构成了意念，感知，行动……总而言之其构成了一切的基础。

　　根据Valve入驻实验心理学家麦克·安宾德(Mike Ambinder)的说法(他在GDC 2019大会发表了关于BCI和游戏设计的演讲)，EEG相当于坐在橄榄球场外面，并通过倾听观众的反应来判断场内发生的事情。EEG只能可靠地测量大脑最上层发生的神经活动。

　　尽管EEG可以为早期的数据采集提供一个优秀的起始点，但安宾德认为，为了获取更深入，更有用的信息，我们需要在头骨之下进行一次旅行，而这反过来应该能够在带来更具沉浸感和适应性的游戏。

　　业界存在其他用于探索大脑的非侵入性方法，如脑磁图(MEG)和功能磁共振成像(fMRI)，但由于巨大的体积，功率要求和价格标签(这正是植入物旨在解决的问题)，它们尚未走出医院和研究机构(在短期内应该都无法实现)。

　　1. 神经植入物

　　Neuralink正在押宝他们的第一代设备N1。这款传感器可以提供直接目标受众所寻求的现实世界优势：家用，低延迟，可以利用计算机和智能手机的基本输入方法，以及主要是用于文本输入等简单操作。

　　然而，这家公司于上月分享了他们最深远的愿景，描述了所谓“Neural Lace(神经织网)”的未来。

　　Neuralink希望，未来有一天能够允许用户绕过实际感官并虚拟地模拟视觉，触觉，味觉，以及有效的整体感知。作为这家公司的创始人及最大投资者，埃隆·马斯克认为神经网络的使命是通过“全脑”BCI“实现与人工智能的共生”。

　　当然，Neuralink对神经织网没有制定明确的时间表。马斯克表示，尽管N1传感器应该能够在2020年开始进行人体临床研究，但实现完整的BCI将是一个漫长，并且需要不断迭代的过程。

　　然而，对于Neuralink的N1技术，谷歌DeepMind的研究科学家、哈佛大学生物物理学博士亚当·玛布尔斯通(Adam Marblestone)保持着相当谨慎的态度。玛布尔斯通在最近的Twitter推文中表示，尽管Neuralink正在加速技术的发展，但它并不是一颗灵丹妙药。

　　他写道：“他们正在攀登珠穆朗玛峰，而他们拥有更大的团队/更好的装备(工程)。但他们真正需要的是直升机(科学密集型突破)。”

　　BCI看起来可能像是一种新兴的技术，但业界开始研究这一领域的时间或许要比你想象中早。在1997年，犹他大学的一位生物工程教授命名理查德·诺曼(Richard Norman)博士开发一种名为“Utah Array(犹他阵列)”的植入物。其具有256个电极，可以牢固地附着在大脑。实际上，Blackrock Microsystems依然以各种形式生产Utah Array，而它在过去二十年间为采集电位神经记录提供了巨大的帮助。

　　相比之下，Neuralink的白皮书承诺提供“每个阵列提供多达3072个分布在96个线程中的电极”，而且更低入侵性的灵活线程同时存在其他一系列的额外好处。另外，可拆卸的接收器可以为较小的传感器阵列供电，并通过蓝牙将数据传输到计算机。

　　当然，解决问题的方法不仅只有一个，对于建立与神经元交互的“读写”能力，或者能够同时测量大脑中发生的事情并刺激它们的能力而言都是如此。

　　除了N1传感器，一种名为“Neural Dust(神经尘埃)”的植入物同样可以为心灵提供一个窗口。这种毫米级植入物是“三无产品”：无源，无线，无电池，并且有望提供加州大学伯克利分校的研究小组在最近一篇论文中所提到的数据“高保真传输”(所述数据来自肌肉或神经元，具体取决于它们植入的位置)。

　　值得注意的是，这篇论文的共同作者是Neuralink植入系统总监徐东进(서동진;韩文音译)，所以我们可以期待Neuralink接下来的动作。

　　斯坦福大学，Boulder Nonlinear Systems和东京大学的一组科学家在最近发表的一篇研究论文中提出了另一种有趣的解决方案，其涉及一种光遗传学刺激方法。从本质上讲，它是一种将光线射入大脑视觉皮层的技术。研究人员能够将神经活动写入小白鼠的数十个单个神经元中，同时读取这种刺激对附近数百个神经元的影响。团队最终的目标是看看能够将实际不存在的特定图像注入到小白鼠的视场中。它相当简陋，但确实有效。

　　不可否认，这不是植入物的目标用例，但正是这种早期研究能够解锁神经元的行为模式，并允许科学家更精确地操纵大脑，而不仅仅只是观察它。一旦取得进一步的发展，BCI可能是沉浸式AR/VR的完美补充。

　　2. 读与写：沉浸式未来

　　到2030年。一体式AR/VR眼镜已经成为现实。它们既薄又轻，可以用于户外，或者允许你在公园里与朋友战斗。如果你需要闭合的体验，你只需将设备切换到VR模式即可进入大型多人虚拟世界。

　　Facebook Reality Labs的首席科学家迈克尔·亚伯拉什指出，这样的设备即将到来，而他预计这有望在未来十年内出现。

　　这一切都很好，而且当然比2016年的初代头显设备更好。现在AR/VR头显具备近乎完美的眼动追踪功能，板载AI可以进行对象识别，并且可以像个人助理一样实现令人信服的交流对话。设备具有基于眼动追踪的UI，而一切一切都感觉像是魔术一样。尽管如此，你依然主要是通过手势来操作AR，同时是通过控制器来在VR中享受家用体验。回到十年前，现在这种情况非常难以想象。

　　除了诸如The Void这样的线下AR/VR中心之外，大多数消费者都没有属于自己的触觉套装，因为价格非常昂贵。另外，尽管它们可以通过嵌入到织物中的热电冷却器来模拟冷热，但只能提供与智能手机同类的触觉技术。不太实用，同时不适合家用游戏。

　　与此同时，两代较小、性能更高的神经植入物已投入生产。植入物曾经需要大型手术，但得益于AI辅助型机器人手术，现在已经成为了门诊手术。由科技巨头支持的团队正在努力将BCI带到消费者市场。但到目前为止，尚未有一款产品正式获得美国食品药品监督局的消费者市场审批。最新型号依然只能用于医疗用例。但是，相关技术已经取得了长足的进步。另外，某些国家的法规比较松懈，并且已经有数千勇敢的冒险者提交了申请。

　　借助植入物，你不仅能够将“键入速度”提高十倍，并且只需意念即可完成网络搜索，而且可以在没有耳机的情况下收听音乐，无需活动嘴巴即可与人进行远程语音聊天。很快，相关利益集团的游说团队就会开始行动。当第一个选择性消费者BCI植入物变成合法时，企业将纷纷开始跟上。

　　这将开辟一个全新的游戏设计世界，而菜单将成为过去，因为游戏不仅能够响应玩家的行动，而且能够响应你在遇到挑战时所产生的反应，如愤怒，喜悦，惊喜，无聊等等。游戏设计师现在有大量的信息需要筛选，并且必须完全重新考虑如何构建系统以利用相关的数据。这是一种范式转变。

　　现在请你想象一下未来。眼镜正摆在壁架上，而今天的VR和AR头显正在积尘。你的神经植入物不再是一系列贴在脑勺的芯片。柔软的格栅覆盖在你的大脑表面，并为神经元网络提供相应的刺激。它可以访问大脑的很大一部分。你不再需要眼镜，因为数字图像直接注入你的视觉皮层。你同时可以感受到脚边的湿润青草，并在未开发的森林中闻到松针的香味。

　　鉴于我们今天所知，所有这一切都有望成为现实。随着我们不断加深对大脑的理解，而且神经植入物的好处开始超过风险时，脑机接口将会在某个时候与AR/VR糅合在一起。目前我们尚不清楚，但我们再拥抱数字革命的下一篇章之前需要完全理解个中的风险。但是，未来值得我们的憧憬和希冀。