人類在腦後插入一條電線，便可進入虛擬世界；學習知識不需書本亦不花時間，只要將知識輸入大腦便可。這種情景是不少科幻電影的橋段，但原來這些構想並非無稽之談，是建基於已發展多年的「腦機接口」（Brain-Computer Interface, BCI）技術而推想出來的。
人類與電腦的交互由最初「鍵盤＋文字顯示」，到PC時代「鍵盤＋滑鼠＋圖形顯示」，智能手機時代的「觸摸屏」，再到VR/AR時代的穿戴式裝置。至於腦機接口，上世纪70年代已出現相關技術研究，上世紀末開始利用猴子進行實驗，成功後更運用到病人身上。
進入本世紀，腦機接口處於技術爆發階段。2014年巴西世界盃開幕禮上，一名全身癱瘓的少年穿上「機械戰甲」，利用BCI憑意念開出世界盃的第一球，令全球矚目。2019年更是BCI大放異彩的一年，美國腦機科技公司BrainCo做出全球第一種腦控機械的義肢產品──智能仿生手，馬斯克創立的腦機接口公司Neuralink則公佈已找到高效實現BCI的方法，隨後更在三隻已植入晶片的小豬身上成功讀取腦電信號。
腦機接口（BCI）究竟是一種怎樣的技術，竟然令電影情節般的人機交互可在現實發生。BCI其實是指大腦與電腦等外部電子設備之間的直接聯繫，這條新通道繞過周邊神經或肌肉系統等慣常路徑。具體是透過設備從大腦皮層採集腦電波等信號，將之轉成為電腦可識別的信號，經過處理後將信號轉化為指令，達到控制外部設備的目的。
易傷大腦 侵入式仍非主流
一個標準的BCI系統由4部分組成：信號採集、信號處理、控制設備及回饋環節，其中信號處理再分為預處理、特徵提取、特徵分類3個環節。信號採集主要考慮三個標準，包括規模（可記錄多少神經元）、分辨率（信息細緻程度）及侵入程度（要不要手術及其影響），當中侵入程度最受關注。因此，BCI技術分為非侵入式、侵入式和半侵入式三種。所謂侵入即是否要進入大腦，因異物放入大腦會產生風險，可能引發炎症或造成永久傷口。因此，非侵入式仍是主流，佔據市場絕大部份的份額。
採集信號之後便要分析信息，進行解碼和再編碼。由於採集過程中，有很多干擾信號，例如由電力系統引起的工頻干擾、參與者的眼動偽跡等都需要處理掉。不同的採集方法便有不同分析模型，如腦電圖（EGG）等，同時亦有不同的特徵提取方法，如腦電波P300信號的分析等。在分析之後便是再編碼，如何編碼取決於要完成甚麼事，例如需要控制機械臂拿取東西，便要編碼成相關的運動信號。
醫療健康 最普遍應用場景
控制設備部份主要是輸出信號並執行，將處理後的腦電波信號傳輸至已連接的設備器材，作為數據基礎加工內容，或回饋到終端機器形成指令。最後是回饋環節。在信號執行後，設備將產生動作或顯示內容，參與者將通過視覺、觸覺或聽覺，感受到產生的腦電波已被執行，並觸發回饋信號。
BCI系統有5大功能，即監測、替代、改善/恢復、增強及補充。以現時應用BCI最普遍的場景醫療健康為例，監測（BCI可監測人體意識狀態）、替代（BCI系統的輸出可取代因損傷或疾病而喪失的原本輸出）、改善/恢復（針對康復可改善疾病症狀或恢復某種身體功能）、增強（針對健康人士可提升和擴展機能）、補充（可增加腦控方式，補充傳統單一的方法）。
除了醫療健康外，BCI的應用場景亦伸延至其他領域，如智能家居、娛樂、軍事、教育等。智能家居主要是「補充」，BCI有如遙控器，人們可用意念開關電燈、大門及窗簾等。娛樂方面亦以「補充」為主，BCI為遊戲玩家提供有別於傳統的操作方式，運用意念控制VR界面的功能表。軍事應用則集中在「替代」和「增強」。BCI可協助操控無人裝備，代替人類執行高危任務；結合腦控和手控，更可發揮士兵最大潛能。教育方面主要用於「改善」或「恢復」，例如BrainCo擅長即時探測和訓練學生注意力，既可協助教師及時掌握情況改善教學，亦可提高學生專注程度。
關乎倫理 人機融合要多深
隨着技術持續成熟，應用場景不斷開拓，BCI市場規模亦日漸成長。市場調查機構QY Research 預計，2026 年全球BCI市場規模達 27 億美元，年均複合增長率 12.4%。另一家機構 Emergen Research更樂觀，去年市場規模為17.84億美元，預期2030年增至50.71億元，年均複合增長率為12.3%。
Neuralink創辦人馬斯克曾說，人類不能被AI淘汰，要與AI融合，在大腦和電腦之間創建一個接口。隨着人類肢體限制不斷突破，人腦潛能將可釋放。對於人類通過BCI實現與機器融合，成為阿凡達般的超級人類，馬斯克充滿希望。不過，即使BCI克服了各種技術關卡及對人類身體造成的影響，人機融合仍要面對道德倫理問題。BCI這種技術應否被應用？是否要做到人機融合的地步呢？這是科學家及企業家都要負責任地面對的問題，而這問題亦需全社會公開討論。畢竟是關乎人類命運的發展，我們只能謹慎地一步一步前進。
作者：香港中國商會常務副會長陳亨達