钢铁与肉体，虚拟与现实，鲜活的思想和冰冷的机器，诸如此类的人机共生画面与赛博朋克情节，早已在科幻 “教父” 詹姆斯?卡梅隆的系列大片中得到了淋漓尽致地展示。虎山论坛
幸运的是，这些刷新人类认知的 “黑科技” 并没有止步于大荧幕，而是真的被科学家们一步步变成了现实。比如，2009 年上映的《阿凡达》主打的脑机接口技术，就于 2020 年 8 月被 “硅谷钢铁侠” 马斯克搬上了新闻发布会，当众宣布他的公司（Neuralink）成功在猪脑中植入了脑机接口芯片。此消息一出，立刻在全球引发了广泛的关注与热议。
当所有人都慨叹马斯克在脑机接口领域已经处于绝对领军地位时，一个华人却站出来说，“我们已完成超过 15000 个小时的人体植入和实验，推进速度远超马斯克。”虎山论坛
图 | 受试者用思想灵活控制假肢
这个人就是杨知，本科就读于浙江大学，后又前往加州大学圣克鲁斯分校攻读电气工程学硕士与博士学位，师从刘文泰（Wentai Liu）教授。现任美国明尼苏达大学双城分校生物医学工程系副教授。
图 | 实验性人体研究受试者（左）；杨知（右）
与马斯克 Neuralink 所采用的在大脑中植入微电极阵列并进行皮层解码不同的是，杨知团队研发的新一代生物电神经接口技术平台，是通过外周神经通路在人的思想与机器之间建立新的信息管道，从而让截肢者能真正灵巧而直观地控制假肢。试验结果表明，这一技术能够更加准确地理解人体神经系统中的信号，因而有可能成为未来人机共生的基础。
“我认为，这一研究成果是脑科学技术领域的一个里程碑式突破，特别是让一个失去手的人与假肢真正融合为一体，做到‘所想即所得’。” 杨知十分自信地表示。
该研究成果于 2020 年 10 月 22 日发表在《神经工程杂志》（Journal of Neural Engineering），标题为《面向截肢者的生物电神经接口，可实现直观的假肢控制》（A bioelectric neural interface towards intuitive prosthetic control for amputees）。
图 | 相关论文（来源：Journal of Neural Engineering）
共同第一作者为明尼苏达大学生物医学工程系的 Anh Tuan Nguyen 和 Jian Xu。通信作者为杨知和 Fasikl 公司的联合创始人 Edward W. Keefer。
据介绍，该技术平台包括三个组成部分：植入式束内微电极，神经芯片组，和赢咖4（AI）解码器。具体来说，就是研究人员首先根据截肢残疾人的情况确定电极数量，目标神经，和手术方案。比如最近的一个病例，该团队使用显微外科束状靶向法技术（FAST）将纵向束状内电极（LIFE Electrodes）植入截肢者的正中神经和尺神经中，形成与单个神经束的接口。
通过超低噪声的神经芯片组来记录极微弱的神经电图。然后由赢咖4模型通过循环神经网络（RNN）来解码神经电图，从而掌握受试者的想法。该平台理论上可以将人的的思想和外界机器连接起来，比如让残疾人控制一个假肢，又或是一台电脑。
图 | 新一代生物电神经接口示意图（来源：Journal of Neural Engineering）
其硬件系统包括完全集成的 Neuronix 小型前端记录器。它由两个子单元组成：头部件和辅助部件，通过柔性线路连接；其植入的微电极阵列中，每个阵列由四个袖带触点、一个束内柄和十个间隔为 0.5mm 的纵向束内电极触点组成。该设计旨在记录来自单轴突和神经元群体的神经电图。
