4月27日消息， 日， 2018年GMIC論壇在北京舉行， 在生命科學高峰論壇上， 清華大學醫學院教授洪波發表主題演講， 洪波表示：“大腦也許是整個宇宙裡面最複雜， 最難以理解的系統。 要理解大腦裡面的活動是非常複雜的， 比互聯網更為複雜。 腦機互聯， 最難的一件事情是大腦如何表達資訊的。 我們知道中心法則以後， 我們知道DNA序列之後， 可以預測某個人得某種疾病的風險有多高。 ”
而關於腦機互聯介面這個領域的終極話題， 洪波稱：“我們什麼時候才能知道通過解讀神經細胞放電、解讀大腦不同區域之間的活動，
此外， 洪波表示：“腦計畫裡面， 實際上很多科學家都希望能夠理解大腦是怎麼編碼語言的， 發現聲音和神經信號之間是有某種關聯的， 我們把這個關聯用數學的方法解析出來， 甚至我們能找到某些特定的位置有很少的一群細胞， 它是編碼聲音， 通過這些資訊可以知道， 你聽我講課的時候用什麼樣的編碼圖譜工作, 把所有資訊綜合起來， 我們努力攻關的一個問題或者是目標， 將來能夠讓殘疾人能夠得到一個神經介面， 這樣的介面是可以長期穩定工作， 而且可以直接解讀語言， 像霍金這樣偉大的思想可以在這個講臺上把他想說的話通過神經介面傳遞給大家.”
理解大腦是怎麼編碼語言的， 發現聲音和神經信號之間是有某種關聯的， 我們把這個關聯用數學的方法解析出來， 甚至我們能找到某些特定的位置有很少的一群細胞， 它是編碼聲音， 通過這些資訊可以知道， 你聽我講課的時候用什麼樣的編碼圖譜工作, 把所有資訊綜合起來， 我們努力攻關的一個問題或者是目標， 將來能夠讓殘疾人能夠得到一個神經介面， 這樣的介面是可以長期穩定工作， 而且可以直接解讀語言， 像霍金這樣偉大的思想可以在這個講臺上把他想說的話通過神經介面傳遞給大家。 ”
以下是演講實錄：
洪波：很高興有機會跟大家分享最後一個話題， 剛才許田教授講到人類應對人工智慧有第三種可能，
從一個故事開始， 這是一個法國的電影， 當然是一個真實的故事， 我們有一個時尚雜誌的主編因為中風之後就跟霍金一樣， 不能再跟外界交流， 但是他左眼的眼皮是可以眨的。 在這個電影裡面我們看到他的語言治療師要跟他交流， 這個是告訴大家， 比如他想他的治療師說一聲謝謝， 法語要眨五次眼睛， 而且法語的字母要迴圈五遍他才能知道要說什麼。 更為讓人感動的是他用這樣一種方式，
我們要實現腦機介面首先要理解大腦裡面產生的信號， 就像現在我的講話， 我的大腦會有腦電波， 這個腦電波並不那麼簡單， 需要有電腦的説明，
更為挑戰的是如果我們把一個電機靠近神經細胞的話， 你會發現這些神經細胞的活動是這麼豐富複雜， 而且是以一秒鐘幾百次、幾千次的速度來發放的，神經細胞放電。這些因細胞都是在我們實驗室的同學在老鼠身上採集到的。
腦機互聯，其實大家已經慢慢意識到裡面最難的一件事情是大腦如何表達資訊的。我們知道中心法則以後，我們知道DNA的序列之後可以預測這個人得某種疾病的風險有多高，我們什麼時候才能知道通過解讀神經細胞的放電、解讀大腦不同區域之間的活動，能夠瞭解我們就近在想什麼，這其實是腦機互聯介面這個領域的終極話題。有沒有什麼樣的神經編碼可以被解讀呢？舉一個例子，事實上我們的運動是最簡單，也是最日常的，我能在這個講臺上走來走去，我能夠舉起我的雙手，事實上都是因為我們的大腦運動皮層有運動神經細胞，在30年前，我們的科學家已經知道這些神經細胞的放電是有規律的，比如說我要去讓這個猴子戴上技術的電機以後，它在做這個遊戲，往這個八個方向推搖桿，大腦活動究竟怎麼簡單地控制這個運動呢？通過多年發現，每一個神經細胞，比如這一個屋子是運動皮層的神經細胞，其實每一個人都有自己喜歡的方向，這麼多細胞怎麼協同工作，把我們要去的方向表達出來，或者是編碼出來呢？其實道理很簡單，比如說從這裡開始是0度、10度、20度、30度，到這裡是360度，每一個人放電的頻率決定了你對這個方向的喜好，比如現在我要去30度的分享，X的方向，0度有一點發放，90度有一點發放，他們共同決定我的手去到攻堅的什麼位置，從數學上來講，這是非常直接的、線性的變化，這讓我們覺得非常地神奇，實際上大腦裡面用一種非常簡單明確的方式，告訴人類是怎麼樣跟外界環境互動的。
利用這麼一個簡單的原理，腦機科學研究的科學家們就可以讓一隻猴子完全靠自己大腦的神經活動來控制這個機械手，甚至這個機械手可以為它自己拿到食物。看到這兒大家一定能夠想到，這樣的技術完全可以幫助那些殘疾人。在2006年的時候，人類第一次有機會和神經外科專家合作，把非常小的4×4毫米的電極放在脊髓損傷的病人的大腦運動皮層，就可以跟電腦互動，甚至可以查自己的E-mail。六年以後這項技術又往前走一大步，不僅可以和電腦交流，還可以控制機械的假手，這大概是世界上最貴的一口咖啡，因為花了很大的精力，很大的科學家團隊幫助這個殘疾人能夠用自己的腦信號指揮這個機械臂喝一口咖啡，大家如果仔細看的話，他的腦袋上有一個介面。去年在斯坦福大學這項技術被推到更加前沿的位置，因為他們外同樣的原理，但是讓這個病人可以螢幕上的游標打字，一秒鐘可以打一個字，這就可以讓像霍金這樣的病人跟自己的家人交流。
有這麼成功的病人了，但是看了這張片子之後，你可能會覺得並不是那麼容易的。先要打開顱骨，往裡面放一個4×4毫米，但是這個電極需要有很大的力量才能打到大腦皮層裡面，神經細胞實際上是有破壞的。對我來講最不能接受的是腦袋上有一個插頭，這個插頭是不能去掉的，因為有非常豐富的信號要從這裡面出來，現在還沒有無線的技術能夠獲取這麼高頻寬的信號。最困難的實際上是因為過了一個月、兩個月以後，這些免疫細胞，特別是膠質細胞會包裹在電極周圍，包裹住信號這是最困難的，不可能再有機會做第二次植入。有沒有簡單、直接而且沒有創傷的辦法？今天的兩位討論嘉賓，李遠清教授和薛貴教授都在用一種無創的辦法，就是腦電的辦法來做腦機的介面。
腦電是把麥克風放在門外，信號一定非常微弱，究竟能做什麼？舉一個例子，運動，身體每一個部分在運動皮層都有一個對應關係，右手主要由左腦控制，這樣可以在大腦表面非常清晰地記錄到，通過解析感覺運動的腦電就可以知道你往左邊走還是往右邊走，或者想像往左往右，這個在實驗室裡可以非常容易地向大家展示。在2014年巴西足球世界盃的時候，我們的同行Miguel Nicolelis教授也演示了，這個殘疾人完全下肢癱瘓，但是可以用腦電波指揮骨骼為世界盃開球，這個技術會更複雜，他也在試圖把它應用到臨床當中去。
在腦電介面方面我們還有很多國內成功的團隊，比如說我們的同事高曉蓉（音）團隊實現了世界上非常快的腦機介面的打字，大家可能覺得閃動非常地奇怪，事實上這裡面有不同頻率的編碼，讓未來的殘疾人以這麼快的速度，基本上一秒一個字實現跟電腦的交流。是不是問題又解決了？我們只要戴上一個帽子，像李遠清教授、薛貴教授他們這些工作就可以讓我們普通人都可以用上腦機介面。不是，我把網上看上去最醜的腦電拿上來，非常複雜，需要用導電膠才能建立起聯繫，過一段時間還會幹，幹了以後信號會變得很弱，這是我們長期進入腦電的挑戰，但是玩十分鐘遊戲演示一下還是沒有問題的。
我的研究組在思考一個新的方案，是不是得到非常穩定長期的介面，在這張圖上大家看到頭皮表面有腦電，內部有電極，在中間顱骨的下面有一層很薄的膜，這層膜是保護我們的大腦，如果把電極放在這個部位既能穩定記錄信號，又可以高解析度解析我們大腦裡發生什麼樣的事情，這個工作在幾十年也已經演示了，在一類特殊的外科病人上可以實現這種高速的打字，現在我們跟301醫院包括清華大學醫學院合作，這是一個病人的例子，這是一個利用癲癇病人做神經監護的狀態下得到的大腦信號，接上腦機介面的系統就可以實現這種非常準確的打字。這個速度現在不是很快，因為只有一個電極，臨床的限制只有一個電極，相信不久的將來速度會越來越快，而且介面會變得越來越簡單。
我個人對語言特別感興趣，剛才蒲慕明先生也講到，腦計畫裡面，實際上很多科學家都希望能夠理解大腦是怎麼編碼語言的，我們有一個特殊的機會，解決剛才這些癲癇病人在診斷過程中發現大腦裡面的神經信號，我們給他聽一些散文，看看我們大腦究竟是怎麼編碼語言的，如果你仔細看，發現這些上面的聲音和下面的神經信號之間是有某種關聯的，我們把這個關聯用數學的方法解析出來，甚至我們能找到某些特定的位置有很少的一群細胞，它是編碼聲音，比如說WAN、WANG這樣的資訊，通過這些資訊可以知道，你聽我講課的時候用什麼樣的編碼圖譜工作，為什麼要做這些？這是中文非常特殊的，古詩有平仄，漢語有四聲的聲調，這不是僅僅給大家聽一個朗誦，下面彩色的響應是一個人腦的一群神經細胞對這首詩的響應，甚至你可以看到這裡面有高低起伏的四聲，這是我們最近發表的一個工作，第一次看到了人腦裡面是對漢語這種獨特的音調特徵如何編碼的。
把所有資訊綜合起來，我們現在在努力攻關的一個問題或者是目標，將來就是能夠讓，起碼第一步人霍金這樣的殘疾人能夠得到一個神經介面，這樣的介面是可以長期穩定工作，而且可以直接解讀語言，像霍金這樣偉大的思想可以在這個講臺上把他想說的話通過神經介面傳遞給大家，當然我們也遇到很多技術上的、臨床應用方面的困難，待會兒我們在討論階段會聽聽兩位其他同行的意見。這是我們找到大腦裡面可能跟語言編碼相關的區域，你會看到非常地複雜，是一個網路。
最新的探索也給我們一些啟示，也許某一天我們可以通過某種方法把一些納米顆粒送到大腦附近，通過血管，比如說這是伯克利大學的一個同行想到聰明的方法，用超聲啟動很小的，他把它叫神經塵埃，這些神經塵埃能接受超聲，傳遞的能量能把附近神經細胞的活動通過超聲的回波再送回去，我想這是一個非常棒的思路，未來也許我們別不需要做任何的手術就可以推動這些納米顆粒和神經細胞的互動來實現腦機互聯。
剛才許田教授提到擁抱AI，與其我們人類被AI所控制，最策略的方法，我們自己可以跟AI融為一體，要實現這樣的一個目標，我們首先要解決怎麼在大腦和電腦之間建立一個非常穩定而且高速的連接，所以他把他的新公司叫作Neualink，他認為這不僅僅是解決人類和AI互動當中面臨的困境和風險，最主要的是人類大腦的進步到今天經過了兩個重要的階段，從爬行類到哺乳類，哺乳而到高等的靈長類的動物，產生了巨大的大腦皮層，這兩次進化再往後是什麼？也許我們需要大腦和人工智慧系統連接起來，我們的進化就不再受到生命的限制。但是這裡面最重要的是編碼。他並不是僅僅講一講，我想他的團隊正在努力地工作，這是我熟悉的三位同行，實際上都在Neualink裡面，他們有的做電極，有的做記錄，有的做神經解碼。實際上想說的是也許我們應該造一個模仿帽子，未來每個人都有這樣一個模仿帽子，但是我的問題是你準備好了嗎？這裡面核心的問題是編碼和介面，剛才我說的電機介面。
最後用《阿凡達》影片裡的話跟大家展示一下，不僅把電腦和電腦聯繫起來，更是把一個人的電腦和另外一個大腦聯繫起來，非常科幻，但是也是激動人心的設想。進入到這樣的機器，他的大腦被掃描同步的話，就可以跟遠方的納美人進行交流，甚至指揮他的行動。這裡面很多技術今天沒有辦法實現，比如神經全息的記錄、遠端的傳遞，包括我們對運動、認知各方面的神經解碼還沒有完全能夠做到，但是這為我們展示了非常激動人心的未來。
在這個影片裡面有一個非常有趣的情節就是納美人每個人有一個一米場的神經介面，他們可以非常自由地交流，這個世界上沒有謊言，只有心到心的交流，還有一個懲罰，叫作把神經切口切斷，每個人都覺得非常絕望，其實我們每個人都進入了這樣的時代，類似的懲罰就是把在座各位手裡的手機拿走。其實我們的神經介面已經在這兒了，只是通過我們的手機。
我的演講到這兒，謝謝各位。
而且是以一秒鐘幾百次、幾千次的速度來發放的，神經細胞放電。這些因細胞都是在我們實驗室的同學在老鼠身上採集到的。腦機互聯，其實大家已經慢慢意識到裡面最難的一件事情是大腦如何表達資訊的。我們知道中心法則以後，我們知道DNA的序列之後可以預測這個人得某種疾病的風險有多高，我們什麼時候才能知道通過解讀神經細胞的放電、解讀大腦不同區域之間的活動，能夠瞭解我們就近在想什麼，這其實是腦機互聯介面這個領域的終極話題。有沒有什麼樣的神經編碼可以被解讀呢？舉一個例子，事實上我們的運動是最簡單，也是最日常的，我能在這個講臺上走來走去，我能夠舉起我的雙手，事實上都是因為我們的大腦運動皮層有運動神經細胞，在30年前，我們的科學家已經知道這些神經細胞的放電是有規律的，比如說我要去讓這個猴子戴上技術的電機以後，它在做這個遊戲，往這個八個方向推搖桿，大腦活動究竟怎麼簡單地控制這個運動呢？通過多年發現，每一個神經細胞，比如這一個屋子是運動皮層的神經細胞，其實每一個人都有自己喜歡的方向，這麼多細胞怎麼協同工作，把我們要去的方向表達出來，或者是編碼出來呢？其實道理很簡單，比如說從這裡開始是0度、10度、20度、30度，到這裡是360度，每一個人放電的頻率決定了你對這個方向的喜好，比如現在我要去30度的分享，X的方向，0度有一點發放，90度有一點發放，他們共同決定我的手去到攻堅的什麼位置，從數學上來講，這是非常直接的、線性的變化，這讓我們覺得非常地神奇，實際上大腦裡面用一種非常簡單明確的方式，告訴人類是怎麼樣跟外界環境互動的。
利用這麼一個簡單的原理，腦機科學研究的科學家們就可以讓一隻猴子完全靠自己大腦的神經活動來控制這個機械手，甚至這個機械手可以為它自己拿到食物。看到這兒大家一定能夠想到，這樣的技術完全可以幫助那些殘疾人。在2006年的時候，人類第一次有機會和神經外科專家合作，把非常小的4×4毫米的電極放在脊髓損傷的病人的大腦運動皮層，就可以跟電腦互動，甚至可以查自己的E-mail。六年以後這項技術又往前走一大步，不僅可以和電腦交流，還可以控制機械的假手，這大概是世界上最貴的一口咖啡，因為花了很大的精力，很大的科學家團隊幫助這個殘疾人能夠用自己的腦信號指揮這個機械臂喝一口咖啡，大家如果仔細看的話，他的腦袋上有一個介面。去年在斯坦福大學這項技術被推到更加前沿的位置，因為他們外同樣的原理，但是讓這個病人可以螢幕上的游標打字，一秒鐘可以打一個字，這就可以讓像霍金這樣的病人跟自己的家人交流。
有這麼成功的病人了，但是看了這張片子之後，你可能會覺得並不是那麼容易的。先要打開顱骨，往裡面放一個4×4毫米，但是這個電極需要有很大的力量才能打到大腦皮層裡面，神經細胞實際上是有破壞的。對我來講最不能接受的是腦袋上有一個插頭，這個插頭是不能去掉的，因為有非常豐富的信號要從這裡面出來，現在還沒有無線的技術能夠獲取這麼高頻寬的信號。最困難的實際上是因為過了一個月、兩個月以後，這些免疫細胞，特別是膠質細胞會包裹在電極周圍，包裹住信號這是最困難的，不可能再有機會做第二次植入。有沒有簡單、直接而且沒有創傷的辦法？今天的兩位討論嘉賓，李遠清教授和薛貴教授都在用一種無創的辦法，就是腦電的辦法來做腦機的介面。
腦電是把麥克風放在門外，信號一定非常微弱，究竟能做什麼？舉一個例子，運動，身體每一個部分在運動皮層都有一個對應關係，右手主要由左腦控制，這樣可以在大腦表面非常清晰地記錄到，通過解析感覺運動的腦電就可以知道你往左邊走還是往右邊走，或者想像往左往右，這個在實驗室裡可以非常容易地向大家展示。在2014年巴西足球世界盃的時候，我們的同行Miguel Nicolelis教授也演示了，這個殘疾人完全下肢癱瘓，但是可以用腦電波指揮骨骼為世界盃開球，這個技術會更複雜，他也在試圖把它應用到臨床當中去。
在腦電介面方面我們還有很多國內成功的團隊，比如說我們的同事高曉蓉（音）團隊實現了世界上非常快的腦機介面的打字，大家可能覺得閃動非常地奇怪，事實上這裡面有不同頻率的編碼，讓未來的殘疾人以這麼快的速度，基本上一秒一個字實現跟電腦的交流。是不是問題又解決了？我們只要戴上一個帽子，像李遠清教授、薛貴教授他們這些工作就可以讓我們普通人都可以用上腦機介面。不是，我把網上看上去最醜的腦電拿上來，非常複雜，需要用導電膠才能建立起聯繫，過一段時間還會幹，幹了以後信號會變得很弱，這是我們長期進入腦電的挑戰，但是玩十分鐘遊戲演示一下還是沒有問題的。
我的研究組在思考一個新的方案，是不是得到非常穩定長期的介面，在這張圖上大家看到頭皮表面有腦電，內部有電極，在中間顱骨的下面有一層很薄的膜，這層膜是保護我們的大腦，如果把電極放在這個部位既能穩定記錄信號，又可以高解析度解析我們大腦裡發生什麼樣的事情，這個工作在幾十年也已經演示了，在一類特殊的外科病人上可以實現這種高速的打字，現在我們跟301醫院包括清華大學醫學院合作，這是一個病人的例子，這是一個利用癲癇病人做神經監護的狀態下得到的大腦信號，接上腦機介面的系統就可以實現這種非常準確的打字。這個速度現在不是很快，因為只有一個電極，臨床的限制只有一個電極，相信不久的將來速度會越來越快，而且介面會變得越來越簡單。
我個人對語言特別感興趣，剛才蒲慕明先生也講到，腦計畫裡面，實際上很多科學家都希望能夠理解大腦是怎麼編碼語言的，我們有一個特殊的機會，解決剛才這些癲癇病人在診斷過程中發現大腦裡面的神經信號，我們給他聽一些散文，看看我們大腦究竟是怎麼編碼語言的，如果你仔細看，發現這些上面的聲音和下面的神經信號之間是有某種關聯的，我們把這個關聯用數學的方法解析出來，甚至我們能找到某些特定的位置有很少的一群細胞，它是編碼聲音，比如說WAN、WANG這樣的資訊，通過這些資訊可以知道，你聽我講課的時候用什麼樣的編碼圖譜工作，為什麼要做這些？這是中文非常特殊的，古詩有平仄，漢語有四聲的聲調，這不是僅僅給大家聽一個朗誦，下面彩色的響應是一個人腦的一群神經細胞對這首詩的響應，甚至你可以看到這裡面有高低起伏的四聲，這是我們最近發表的一個工作，第一次看到了人腦裡面是對漢語這種獨特的音調特徵如何編碼的。
把所有資訊綜合起來，我們現在在努力攻關的一個問題或者是目標，將來就是能夠讓，起碼第一步人霍金這樣的殘疾人能夠得到一個神經介面，這樣的介面是可以長期穩定工作，而且可以直接解讀語言，像霍金這樣偉大的思想可以在這個講臺上把他想說的話通過神經介面傳遞給大家，當然我們也遇到很多技術上的、臨床應用方面的困難，待會兒我們在討論階段會聽聽兩位其他同行的意見。這是我們找到大腦裡面可能跟語言編碼相關的區域，你會看到非常地複雜，是一個網路。
最新的探索也給我們一些啟示，也許某一天我們可以通過某種方法把一些納米顆粒送到大腦附近，通過血管，比如說這是伯克利大學的一個同行想到聰明的方法，用超聲啟動很小的，他把它叫神經塵埃，這些神經塵埃能接受超聲，傳遞的能量能把附近神經細胞的活動通過超聲的回波再送回去，我想這是一個非常棒的思路，未來也許我們別不需要做任何的手術就可以推動這些納米顆粒和神經細胞的互動來實現腦機互聯。
剛才許田教授提到擁抱AI，與其我們人類被AI所控制，最策略的方法，我們自己可以跟AI融為一體，要實現這樣的一個目標，我們首先要解決怎麼在大腦和電腦之間建立一個非常穩定而且高速的連接，所以他把他的新公司叫作Neualink，他認為這不僅僅是解決人類和AI互動當中面臨的困境和風險，最主要的是人類大腦的進步到今天經過了兩個重要的階段，從爬行類到哺乳類，哺乳而到高等的靈長類的動物，產生了巨大的大腦皮層，這兩次進化再往後是什麼？也許我們需要大腦和人工智慧系統連接起來，我們的進化就不再受到生命的限制。但是這裡面最重要的是編碼。他並不是僅僅講一講，我想他的團隊正在努力地工作，這是我熟悉的三位同行，實際上都在Neualink裡面，他們有的做電極，有的做記錄，有的做神經解碼。實際上想說的是也許我們應該造一個模仿帽子，未來每個人都有這樣一個模仿帽子，但是我的問題是你準備好了嗎？這裡面核心的問題是編碼和介面，剛才我說的電機介面。
最後用《阿凡達》影片裡的話跟大家展示一下，不僅把電腦和電腦聯繫起來，更是把一個人的電腦和另外一個大腦聯繫起來，非常科幻，但是也是激動人心的設想。進入到這樣的機器，他的大腦被掃描同步的話，就可以跟遠方的納美人進行交流，甚至指揮他的行動。這裡面很多技術今天沒有辦法實現，比如神經全息的記錄、遠端的傳遞，包括我們對運動、認知各方面的神經解碼還沒有完全能夠做到，但是這為我們展示了非常激動人心的未來。
在這個影片裡面有一個非常有趣的情節就是納美人每個人有一個一米場的神經介面，他們可以非常自由地交流，這個世界上沒有謊言，只有心到心的交流，還有一個懲罰，叫作把神經切口切斷，每個人都覺得非常絕望，其實我們每個人都進入了這樣的時代，類似的懲罰就是把在座各位手裡的手機拿走。其實我們的神經介面已經在這兒了，只是通過我們的手機。
我的演講到這兒，謝謝各位。