美國國防先期研究計劃局（DARPA）于2018年3月發(fā)布“下一代非外科神經(jīng)技術(shù)”（N3）項目征詢書，目標是在無需外科手術(shù)或植入電極的情況下實現(xiàn)可靠腦神經(jīng)接口。目前項目進入承研方遴選階段，預(yù)計在2019年初發(fā)放合同。
到目前為止，DARPA的神經(jīng)科學(xué)項目專注于為回國的身體或大腦出現(xiàn)殘疾的戰(zhàn)士提供輔助技術(shù)，研究可連接到神經(jīng)系統(tǒng)的假肢和可以治療創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙的大腦植入物。例如，已成功結(jié)束的“變革性修復(fù)”項目讓殘疾退伍軍人通過大腦植入物恢復(fù)了觸覺。隨著其觸覺恢復(fù)，殘疾軍人可以使用他們的大腦來控制他們的假肢。但隨著作戰(zhàn)方式正在發(fā)生變化，DARPA研發(fā)的優(yōu)先級也在發(fā)生改變。DARPA正在拓展神經(jīng)科學(xué)研究的下一個前沿領(lǐng)域：為身體強壯的士兵提供腦控能力，并已于2018年3月啟動了N3項目，作為“變革性修復(fù)”項目的接續(xù)。
N3項目負責(zé)人Al Emondi說：“士兵需要新的方式來與機器進行接口和互操作，但到目前為止，大多數(shù)技術(shù)都需要外科手術(shù)?！盢3項目將資助可以在大腦和某些外部機器之間進行高保真信號傳輸?shù)募夹g(shù)研究，無需對用戶進行開顱手術(shù)來實施重新布線或植入。
該項目有兩個研究領(lǐng)域：一是開發(fā)完全無創(chuàng)技術(shù)，二是研究“精創(chuàng)”技術(shù)。如下圖所示。
DARPA提出研究完全無創(chuàng)這一研究領(lǐng)域似乎令人驚訝，因為早已存在大量無創(chuàng)神經(jīng)技術(shù)。如腦電圖（EEG）中和經(jīng)顱直流電刺激（tDCS）都僅僅是將電極放在頭皮上，EEG用于讀取大腦信號已有幾十年的時間， 而tDCS是一種震動大腦的方法，目前正在嘗試作為抑郁癥、提高運動能力及其他一切的方法。但DARPA生物技術(shù)辦公室（BTO）主任Justin Sanchez表示，這些現(xiàn)有技術(shù)無法為DARPA所設(shè)想的應(yīng)用提供足夠精確的傳輸。N3項目的目標是新的無創(chuàng)（非侵入性）技術(shù)，它可以達到目前僅通過嵌入腦組織中的植入電極所能實現(xiàn)的高性能，可以實現(xiàn)與神經(jīng)元的直接通信，當(dāng)神經(jīng)元“激活”起作用時記錄電信號或刺激他們以進行“激活”。
圖為當(dāng)前腦接口技術(shù)和未來技術(shù)的對比（上圖為當(dāng)前技術(shù)，下圖為研究目標）
N3項目要求實現(xiàn)可在10毫秒內(nèi)完成讀取信號和將信息寫入1立方毫米腦組織的無創(chuàng)技術(shù)。為了能在頭骨屏障的情況下獲得這種空間和時間分辨率，Emondi說研究人員必須尋找新的方法來檢測神經(jīng)活動，“當(dāng)一個神經(jīng)元發(fā)射，它會改變反射率，我們能捕捉到那個光學(xué)信號嗎？當(dāng)它發(fā)射時，它實際上會發(fā)出聲波，我們可以捕獲它嗎？”
技術(shù)研究方向（TA 1）發(fā)展階段和性能目標如下圖所示。
DARPA發(fā)明了“精創(chuàng)”這一措辭，表示精細化入侵，和術(shù)語“微創(chuàng)”相區(qū)別，“微創(chuàng)”在醫(yī)學(xué)上通常意味著腹腔鏡手術(shù)。DARPA希望新研制出來的技術(shù)不會出現(xiàn)任何切口，即使這個切口非常小。相反，精創(chuàng)技術(shù)可能以注射劑、藥丸甚至鼻腔噴霧的形式進入體內(nèi)。Emondi設(shè)想可以在神經(jīng)元內(nèi)部放置“納米換能器”，當(dāng)電子信號發(fā)射時可將電信號轉(zhuǎn)換成可通過顱骨獲取的其他類型的信號。
技術(shù)研究方向（TA 2）發(fā)展階段和性能目標如下圖所示。
在為期四年的項目結(jié)束時，DARPA希望所有研究人員都準備好通過“防御相關(guān)任務(wù)”來演示他們的技術(shù)，如演示者可能會需要使用大腦信號來駕駛無人機或控制戰(zhàn)斗機模擬器。
當(dāng)被問及這項技術(shù)的殺手級應(yīng)用時，Emondi說他喜歡在“主動網(wǎng)絡(luò)防御”中使用這種技術(shù)的想法，技術(shù)可能讓安全專家真正感受到入侵。 “你不是在網(wǎng)絡(luò)上，而是會進入網(wǎng)絡(luò)?！?/span>
DARPA同時注意到，無需外科手術(shù)的大腦通信設(shè)備還將給軍事以外的應(yīng)用帶來巨大益處。Sanchez表示，N3項目產(chǎn)生的概念驗證技術(shù)可能會帶來消費類產(chǎn)品，將產(chǎn)生新的產(chǎn)業(yè)。讓大腦技術(shù)易于使用將打開洪水閘門。“我們可以想象未來這個技術(shù)將如何被使用。這將讓數(shù)百萬人想象自己的未來。你想用你的大腦做什么？”
在N3項目中開發(fā)的任何東西都只是概念證明，并且在戰(zhàn)士或公眾廣泛使用之前需要獲得監(jiān)管部門的批準。但由于硅谷一些最大的玩家也致力于神經(jīng)科技，消費類大腦裝備似乎即將到來。
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