前言：全球產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)顯示，腦機接口企業(yè)已逾800家，分布于50余個國家。Meta、谷歌、亞馬遜、蘋果及埃隆·馬斯克旗下Neuralink等科技巨頭均在該領(lǐng)域布局。其中采用侵入式方案的Neuralink具有代表性。

作者 | 方文三

圖片來源 |  網(wǎng) 絡(luò) 

蘋果腦機接口首次亮相 

全球首批能夠運用[意念]操控包括iPad在內(nèi)的蘋果設(shè)備的肌萎縮側(cè)索硬化癥（ALS）患者誕生。

實現(xiàn)這一突破的關(guān)鍵，在于腦機接口公司Synchron研發(fā)的Stentrode。

此設(shè)備迥異于大眾印象中的腦機接口——Stentrode是一套高科技的[血管內(nèi)微金屬支架]。

其植入原理與清除血栓的血管支架頗為相似。但該支架上集成了多個電極，能夠靈敏地通過患者的腦血管，精確捕捉神經(jīng)信號。

與之配套的，是蘋果公司推出的一套全新人機交互協(xié)議：BCI HID（腦機接口人機交互標準）。

此舉標志著蘋果首次將[腦信號]納入其操作系統(tǒng)的原生輸入方式，使之與觸控、鍵盤及語音輸入并列。 

患者所使用的Stentrode是一種細如發(fā)絲、形似支架的腦機接口設(shè)備。

它經(jīng)由血管植入至大腦運動皮層附近的靜脈中，設(shè)備上的電極陣列負責捕捉神經(jīng)信號，再通過算法解析用戶意圖，最終實現(xiàn)對數(shù)字設(shè)備的控制。

尤為關(guān)鍵的是，該設(shè)備首次實現(xiàn)了與蘋果生態(tài)系統(tǒng)的原生集成。

此項集成的核心在于蘋果公司于今年五月推出的全新協(xié)議——BCI HID（Brain-Computer Interface Human Interface Device），即腦機接口人機交互標準。

此協(xié)議可視為人腦與iOS、iPadOS、visionOS之間的[通用交互語言]，正式確立了腦電波作為與觸控、鍵盤、語音并列的合法輸入方式。

通過接入iOS的切換控制（Switch Control）無障礙功能，Stentrode用戶得以運用腦電信號替代按鈕操作，完成點擊或滑動等指令。

與傳統(tǒng)輔助設(shè)備不同，BCI HID 屬于真正意義上的閉環(huán)交互系統(tǒng)。

該系統(tǒng)不僅能檢測用戶神經(jīng)活動，還可實時提供上下文信息，從而顯著提升解碼精度與響應(yīng)速度。

其核心功能在于將特定神經(jīng)活動模式直接映射至系統(tǒng)快捷指令：想象點擊手指動作對應(yīng)返回主屏幕指令，想象握拳動作對應(yīng)打開消息指令，想象揮手動作對應(yīng)啟動視頻通話指令。

Stentrode 檢測到的大腦神經(jīng)信號經(jīng)由靜脈內(nèi)導(dǎo)管傳輸，最終抵達植入患者胸部皮下的接收裝置，該裝置體積與iPod Shuffle相當。

接收器內(nèi)置電池壽命可達十年，其續(xù)航能力與心臟起搏器電池標準相仿。

該裝置通過藍牙將神經(jīng)指令傳輸至患者計算機或iPad終端，使其能夠操作短信功能并控制各類應(yīng)用程序。

完成Stentrode植入后，患者需在Synchron專業(yè)人員指導(dǎo)下進行系統(tǒng)校準訓(xùn)練，通過嘗試激活不同身體部位對應(yīng)的神經(jīng)信號模式來實現(xiàn)設(shè)備適配。

蘋果正在開發(fā)讓腦機接口（BCIs）將大腦信號轉(zhuǎn)化為選擇、控制和操作 iPhone、iPad、Mac 以及 Apple Vision Pro 界面的能力。

蘋果公司與Synchron合作，以其腦機接口（BCI）技術(shù)為例，該設(shè)備通過微創(chuàng)血管內(nèi)手術(shù)植入大腦運動皮層，具體定位于血管表面。

設(shè)計理念分歧形成的技術(shù)性能差異

Neuralink的N1設(shè)備具備超過1000個電極通道，可獲取更豐富的神經(jīng)信號；而Stentrode僅配置16個電極。

N1采用高密度侵入式植入方式，其電極直接接觸腦組織，故采集的神經(jīng)信號更為豐富，可轉(zhuǎn)化為更高精度的光標控制與鍵盤輸入功能。

既往研究顯示，Neuralink受試者通過意念操控光標的速度，甚至超越部分傳統(tǒng)鼠標用戶的操作效率。

需特別說明的是，N1的高侵入性植入方式存在較高手術(shù)風險，可能引發(fā)炎癥或組織反應(yīng)等并發(fā)癥。

相較而言，Synchron的Stentrode植入術(shù)式風險較低、術(shù)后恢復(fù)期短，尤其適用于無法接受開顱手術(shù)的患者群體。

當然，Stentrode的技術(shù)局限性在于電極未與神經(jīng)元直接接觸，導(dǎo)致信號質(zhì)量與分辨率受限，數(shù)據(jù)帶寬較窄，僅適用于基礎(chǔ)層級的神經(jīng)信號解碼任務(wù)。

Stentrode僅配置16個電極，其數(shù)量遠低于Neuralink的N1設(shè)備，這在一定程度上制約了神經(jīng)數(shù)據(jù)的采集與處理規(guī)模。

盡管如此，Stentrode仍能有效檢測與運動控制意圖相關(guān)的神經(jīng)信號，并將其轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行指令，為用戶提供基礎(chǔ)層級的神經(jīng)信號解碼及設(shè)備控制能力。

Neuralink 的N1設(shè)備憑借大量的電極和直接植入腦組織的方式，能夠獲取高分辨率的神經(jīng)信號。

這使得它在功能實現(xiàn)上具有明顯優(yōu)勢，可以支持更為復(fù)雜和精細的操作。

Neuralink借助高密度電極植入、無線藍牙傳輸及人工智能算法整合三項技術(shù)突破，成功將[腦意圖]至[數(shù)字控制]的延遲縮短至毫秒級。

該系統(tǒng)不依賴傳統(tǒng)視覺神經(jīng)通路，而是將視覺信號以電編碼形式繞過眼球與視神經(jīng)，直接輸入大腦后皮層視覺處理區(qū)。

開顱植入VS血管支架兩種哲學觀的不同

馬斯克領(lǐng)導(dǎo)的Neuralink始終秉持著典型的硅谷極客精神——用最鋒利的技術(shù)刀刃刺破生物學壁壘。

其核心方案是在頭骨上切開創(chuàng)口，將包含1024根微絲電極的N1芯片直接植入大腦皮層。

這種侵入式方案的優(yōu)勢在于能夠近距離捕獲神經(jīng)元級別的電信號，理論上可實現(xiàn)超高分辨率的意識解碼。

在已公開的實驗中，受試者不僅能完成光標移動、文本輸入等基礎(chǔ)操作，甚至能操控CAD軟件設(shè)計機械零件，展現(xiàn)出驚人的復(fù)雜任務(wù)處理能力。

然而，由于大腦會將植入物視為異物持續(xù)排斥，導(dǎo)致電極陣列逐漸被纖維化組織包裹，最終出現(xiàn)信號衰減甚至完全失效的問題。

數(shù)據(jù)顯示，首位植入者的1024個電極中有近85%因[線回縮]現(xiàn)象失去功能。

為了維持有效連接，團隊不得不嘗試開發(fā)鈦合金替代頭蓋骨等極端方案，進一步加劇了手術(shù)復(fù)雜性。

與Neuralink的直線進攻策略不同，蘋果選擇了迂回包抄的戰(zhàn)術(shù)。其采用的Synchron公司開發(fā)的Stentrode系統(tǒng)，本質(zhì)上是一種形似心臟支架的微型金屬網(wǎng)架。

該裝置通過頸靜脈血管輸送至大腦運動皮層附近，利用血管作為天然導(dǎo)管避免開顱手術(shù)。

雖然僅有16個電極的配置遠少于Neuralink的千級規(guī)模，但其獨特的位置選擇卻頗具智慧——恰好卡在負責身體運動的腦區(qū)上方，精準捕獲運動意圖相關(guān)的神經(jīng)沖動。

當大腦將支架推向組織深處時，反而形成了穩(wěn)定的固定結(jié)構(gòu)，既減少了排異反應(yīng)，又保證了長期信號采集的穩(wěn)定性。

更重要的是，配套開發(fā)的BCI HID協(xié)議將腦電信號轉(zhuǎn)化為蘋果設(shè)備的標準輸入方式，使意念控制變得像觸摸屏幕一樣自然。

正如中科院院士鄭海榮所言：把大腦當成隨意插拔硬件的機器是一種缺乏想象力的[蠻力工程]，蘋果的選擇恰恰印證了這句話,與其強迫人類適應(yīng)機器，不如讓技術(shù)服務(wù)于人的自然狀態(tài)。

結(jié)尾：

這場腦機接口競賽的終極戰(zhàn)場，或許不在實驗室而在標準制定：蘋果推動的BCI HID協(xié)議若成為行業(yè)規(guī)范，將復(fù)制USB接口時代的生態(tài)霸權(quán)；Neuralink則試圖以[高帶寬數(shù)據(jù)標準]重構(gòu)人機交互規(guī)則。

部分資料參考：

科技最前線：《意念控制時代來臨！馬斯克最新揭秘腦機接口5大技術(shù)路線》

信創(chuàng)專研社：《七部門發(fā)文，腦機接口的未來已來？》

       原文標題 : AI芯天下丨分析丨蘋果不用開顱的腦機接口方案，與馬斯克相比存在哪些差異？