"我在体内植入了一个芯片，能测量很多东西" 真相是……

出品：科普中国

作者：外密子

监制：中国科学院计算机网络信息中心

现代互联网社会中，网络名人的一举一动总能牵动亿万网民的心。昨天，某位大佬植入"检测芯片"的新闻又引起了社交媒体上的广泛讨论。

图源：新浪微博

图源：春雨医生微博

1． 真相是？

从现有的信息来看，所谓皮下植入芯片的事，应该是这位业外人士的理解和实际情况出现了一定的偏差。据春雨医生微信号介绍，他购买的应该并不是他自己所说的"能检测多种参数"的芯片，而是2017年刚刚被美国FDA批准上市的雅培瞬感扫描式血糖仪 。

其实，与其说这是一种植入体内的芯片，倒不如说它更接近一种可穿戴式血糖监测设备。

该型血糖仪主要由敷贴传感器和数据读取器两部分构成。

其中，敷贴式传感器是这一设备的主要工作部件，它由一个纽扣状的电信号分析与发射元件和一根长约6毫米的细小电化学探针构成。而这套系统的奥秘，就藏在它的探针里面。这根细小的探针， 本质上是由半透膜包裹着的一组葡萄糖电化学感应电极。由于它的尺寸很小，就比较容易在不引起剧烈疼痛的情况下穿透表皮层与真皮层 （如探针过短，无法扎透表皮层，则测量不到有意义的信号），进入皮下组织中，并与组织间液亲密接触。

在一段时间的浸泡之后，组织间液中的葡萄糖等小分子，就会渗透通过探针上起保护作用的半透膜，接触到感应电极，并在电极上包被的葡萄糖氧化酶的作用下，被氧化成葡萄糖酸。而在这一过程中，也会产生易于分解，放出电子的副产物（过氧化氢），从而被探针上电极检测到。这个原理与现在常见的电化学指尖血糖检测技术并无太大差异。

要说特殊之处，主要是使用了一种被称为"有线酶技术（wired enzyme technology）"特殊的氧化酶固定方法。使用这种方法固定在金属电极上的氧化酶，有着比传统方法更好的电子传输效率和化学稳定性，能在体内环境下维持正常活性十余天而不发生失活变性。就是这项化学技术突破，使得在体内环境下的连续血糖监测成为可能。

"有线酶技术"的原理，葡萄糖分子与氧化酶接触后，产生的电信号可由聚合物链式传到至电极上

相比于敷贴式探针所具备的科技含量，这套监测系统内附带的数据读取器，其实并没有太多黑科技， 它的功效主要就是接收从敷贴式传感器上无线发来的信号，并把这个信号转化为一般人可以理解的血糖示数。

行笔至此，大家就会发现，这种设备并不是真正意义上的植入式芯片。

2. 植入式芯片是幻想吗？不是，确实已经有了

可大家也不必失望，真正的植入式血糖监测芯片也已经初露真容了。

皮下植入式血糖传感芯片示意图，光化学传感器将血糖信号传输至中转器，最终通过手机软件无线读取。

就在四个月前，美国的Eversense公司发布了一款真正可植入皮下的可持续血糖监控（CGM）芯片。

与雅培的电化学检测方案不同，Eversense采用了荧光方法进行血糖检测 。简单来说，植入体内的微传感器上，用来与组织间液接触的部分不再是电极探针，而是一种对葡萄糖浓度敏感的荧光高分子聚合物 （具体材料并未公开）。在葡萄糖浓度较高的情况下，这种荧光聚合物会有较高的量子效率（quantum yield）。反之，在血糖浓度较低时，这种材料的量子效率也会降低。由于荧光信号需要外界光源激发，这种芯片里也内置了一枚小型的特定波长LED光源。而被激发后产生的荧光信号，则通过芯片内集成的微型光敏元件转化为电信号。

也就是说，在激发光强度大致相同的情况下，传感器接收到的荧光信号强度，与血糖浓度大致呈正比。当体内植入的芯片读出了血糖水平后，它会将这一示数通过蓝牙发送至离他仅有几毫米之隔的贴皮式信号中转器，并通过它输出到用户的手机上。

与雅培的产品相比，Eversense声称它们的这一产品拥有更长时间（约三个月）的体内寿命 ，如果这一参数可靠，它的使用时限将能达到雅培产品的六倍。但值得注意的是，由于上市时间很短，该产品的可靠性，尚未得到美国医疗监管部门的认可。 在此之外，有机荧光材料也常常会出现光致褪色的情况，导致信号强度较初始值降低。这个问题来源于分子本身的光化学性质，很难规避。个人认为，该产品在使用一段时间之后的性能，仍需谨慎观察。

3. 能"测很多东西"的植入式芯片 还在路上呢

虽说可植入式生物传感器，至今已经取得了巨大的进展，但现有的产品在技术上仍然有一些不足之处。

其中最要紧的问题，就是它们相对较短的寿命。哪怕是设计寿命三个月的皮下芯片，也需要在一年内更换数次 。谁会希望在植入一个芯片后几个月，再进行一次手术将其取出？这听起来就很痛苦啊！

其次，出于技术水平的限制，无论是雅培的产品，还是Eversense的新技术，它们都无法做到货真价实的连续监测。 为了不使血糖敏感材料过快失活，它们都采取了每隔十几分钟检测一个数据点的方案，这在检测瞬时血糖变化时仍然稍显不足。

为了解决这些问题，科学家们正在进行多种方向的技术攻关。近些年来由于材料和化学科学的快速发展，基于半导体纳米线，量子点，石墨烯，荧光共振能量转移等技术的葡萄糖检测方法层出不穷，日新月异。

笔者衷心地希望，这些技术进展能最终带来更有吸引力的产品。

（这是中科院之声之前报道过的一个新闻）

一个典型的植入式颅内传感器

除了监测血糖的植入式血糖传感芯片外，大家可能更关注监测 其它 参数的植入式生物传感器 。

这些年，它们也在飞速发展。其中进展最快的，是脑脊液/腹水的多参数检测芯片。 这类技术主要着眼于对颅内压，颅内温度，脑脊液葡萄糖浓度，疾病标志物浓度，各类离子浓度等进行实时监测。这类技术对急性脑损伤，开颅手术患者的疗效和生命体征监测有着至关重要的意义。除此以外，由于急性感染反应起病急，预后凶险，包括作者在内的多个研究组也在着手开发能实时检测数个感染免疫指标的可植入式传感芯片。

不过，我在这里要给大家泼一盆冷水，由于这两种传感器的功能，较葡萄糖传感器复杂很多，世界上暂时还没有能进入市场的产品。 不过我愿意相信，随着技术的不断进步，这类较为复杂的植入式传感芯片，也会很快出现在大家的视野里。

芯片被成功植入大脑，我们要为脑机接口开多大的“脑洞”？｜钛度热评

北京时间1月30日，“硅谷钢铁侠”马斯克在社交平台发布消息称第一位人类患者接受了Neuralink的将芯片设备植入大脑的手术，患者目前恢复良好。

脑机接口技术到底是什么？Neuralink此次突破有何重要意义？马斯克希望通过脑机接口实现哪些“野心”？

与马斯克的高调不同，近日，脑机接口之父米格尔评价Neuralink“没有多少创新”，还说很多创业公司是“新瓶装旧酒”。脑机接口的研究已经20多年了，目前都取得了哪些成绩，脑机接口技术未来会给人们的生活带来哪些改变？

本期《钛度热评》特邀资深媒体人一起就话题：“芯片被成功植入大脑，我们要为脑机接口开多大的“脑洞”？”进行了讨论，下面是部分观点集锦。

关于脑机接口技术到底是什么？Neuralink 此次突破有何重要意义？马斯克希望通过脑机接口实现哪些“ 野心” 。

连线Insight副主编周雄飞表示，脑机接口技术简言之，就是一种在生物大脑与外部设备之间建立通信和控制通道，用生物脑的生物电信号直接操控外部设备，或以外部刺激调控生物脑的活动，从而增强、改善和延伸大脑功能的技术。

脑机接口技术，目前业内主流的三种路线分别为侵入式脑机接口、非侵入式脑机接口和介入式脑机接口。其中，侵入式路线以埃隆•马斯克创办的Neuralink为代表，通过把电极感受器和芯片植入生物脑内，以便实现生物脑和外部设备相连。

非侵入式脑机接口，以国内BrainCo强脑科技为代表的多家企业正在为此攻关，以BrainCo为例，其通过水凝胶增强电极来捕获生物脑内的电信号，并通过人工智能算法学习这些电信号，实现更好识别这些信号中信息的目标。

介入式脑机接口，也被称为半侵入式脑机接口。以近日南开大学宣布的脑机接口试验成功来说，他们所应用的就是这一技术路线，即通过把电信号传感器通过静脉血管，到达猴运动皮层脑区，来采集电信号数据。除此之外，美国企业Precision同样也是这一路线的追逐者。

目前，全球范围内包括中国在内，美国、法国、英国和阿根廷等多个国家已在南极领域开始布局，由于这一技术还处于研究前期，其他国家还未形成技术优势壁垒，随着我国南开大学等高校在这一领域的试验相继成功，中国在这一技术领域已与其他国家站在同一水平线上。

由于在Neuralink之前，全球范围内脑机接口领域都是非侵入式或者半侵入式方案得到了长足的发展，但像Neuralink选择的全侵入式由于受到了法律、伦理道德方面的限制，一直没有实现动物实验的突破。

此次Neuralink宣布在已经完成了人类患者的脑机接口芯片植入手术，属于整个脑机接口行业的技术突破，从而有望推动使用这项技术来帮助脑卒中、渐冻症瘫痪病人恢复特定功能。

按照埃隆马斯克的目标，他想通过研发出一种“与人工智能融合”的技术，“实现人类与人工智能的共生”，从而应对“人工智能有可能接管世界”的情况。甚至在未来有可能与元宇宙、智能汽车等产业融合。

盘古智库高级研究员江瀚表示，马斯克希望通过脑机接口技术实现诸多“野心”，例如帮助患有各种神经性疾病的人恢复身体功能、提高人类的认知能力、甚至实现与人工智能的融合。这些目标虽然目前看来仍然充满挑战，但Neuralink的突破为实现这些目标奠定了基础。

与马斯克的高调不同，脑机接口之父米格尔近期评价Neuralink“没有多少创新”，认为很多创业公司是“新瓶装旧酒”。实际上，脑机接口技术的研究已经进行了多年，期间取得了一定的成果。然而，目前的技术仍然面临诸多挑战，例如信号处理、设备小型化、安全性等问题。

尽管脑机接口技术目前仍处于发展阶段，但其未来给人们的生活带来的改变将是深远的。例如，对于患有神经性疾病的人来说，脑机接口技术可能帮助他们恢复身体功能，提高生活质量。对于普通人而言，脑机接口技术可能改变人与电子设备的交互方式，提高工作效率和生活便利性。

脑机接口技术作为一项前沿科技，其发展和应用前景备受关注。虽然目前仍面临诸多挑战，但随着技术的进步和企业、科研机构的不断投入，脑机接口技术有望在未来为人类生活带来更多便利和可能性。

未来，脑机接口技术可能会带来革命性的变化，例如：为残疾人士提供新的沟通和控制外界的方式。在虚拟现实和增强现实领域提供更直接的交互手段。在教育领域，可能通过BCI加速学习过程，提高学习效率。在娱乐产业中创造全新的互动体验。最终可能改变人类与机器、互联网甚至彼此之间的交流方式。

星船知造创始人唐晓园表示，有一个很有意思的关于外星人的科学悖论——“费米悖论”：如果宇宙中存在大量外星文明，为什么人类没有发现外星人？

就像今天对虚拟世界的探索造就了元宇宙、人工智能、脑机接口赛道的火热。

从产业链角度看，脑机接口前景巨大，但目前复合人才稀缺。

从马斯克Neuralink的最新宣传片来看，脑机接口可实现“意念操控”——比如“意念打字”。

脑机接口产业链上游为各类软硬件供应商：主要包括传感器制造、数字芯片（如Neuralink、NeuroSky等）、数据库及算法，外部嵌套设备等。中游为脑机接口产品。下游应用领域则覆盖医疗、康复、教育娱乐、军事（远程操作、机器人控制）等多个领域，应用前景广阔。

如在医疗领域：据中国残联统计数据，我国有2472万⼈患有肢体残疾，近1800万⼈属于视觉障碍群体。神经系统疾病患者也人数众多。随着⽼龄化程度提⾼，可以预见神经重塑、神经替代、脑机接口等技术将在未来拥有数十万亿规模的市场空间。

最后，作为中美竞争的最新赛道，脑机接口眼下的竞争应该是技术人才的竞争：其需要计算机、自动化、材料学、微电子、基础医学、临床医学、神经科学、神经工程、运动康复等多个学科的人才协同合作才能得以实现。复合型人才全球都极为稀缺。

螺旋实验室螺旋君表示，或许是马斯克旗下公司过去的颠覆性创新太多，使得Neuralink的脑机接口技术很容易让人产生过高期待，不过从应用场景上来看，目前Neuralink真的有点像新瓶装旧酒。

大众以为的脑机接口技术，可能是通过设备植入，就可以自动破译脑电波传输出的数据，甚至实现人脑和电脑的无缝连接，以形成对大脑的高度开发。实际上这只能算是脑机接口的一种发展方向，Neuralink完成的首例人类大脑设备植入手术，主要还是应用在医学方面，包括恢复人类视力，帮助无法移动肌肉的人控制智能手机等设备，甚至恢复脊髓受损者的全身功能。

类似的研究其实我国目前也在做，比如在最近，首都医科大学的医疗团队也在脑机接口方面取得了突破性进展，两枚硬币大小的脑机接口处理器通过神经外科医生的操作植入高位截瘫患者颅骨中，成功采集感觉运动脑区颅内神经信号，患者通过这个接口系统可以实现自主喝水。

目前来看，脑机接口虽然技术概念不算新，但无论是国内外，近些年都取得了突破性的进展，马斯克的Neuralink也只是其中的参与者之一，不过从造福全人类的角度来看，Neuralink在技术方面的努力依旧值得称赞。

关于脑机接口目前都取得了哪些成绩，脑机接口技术未来会给人们的生活带来哪些改变。

一篇网络创始人赵宏民表示，近期，马斯克的脑机接口公司Neuralink取得了重大进展，1月30日，马斯克宣布第一位人类患者接受了Neuralink的将芯片设备植入大脑的手术。而且后面已经有数千人正在排队等待植入。

具体植入方法就是，切除一块头骨，然后将一系列电极和超细电线插入大脑中，切掉的头骨碎片将被硬币大小的计算机取代。

这款要植入大脑的芯片究竟安全吗？Neuralink已经在猪和猴子在内动物进行了400多次植入手术。马斯克计划2024年为11人进行手术，到2030年将为超过2.2万人进行植入手术。

早在2020年，8月29日，马斯克表示脑机接口，可以帮助解决许多神经系统问题，例如记忆力减退、中风和成瘾等。

脑科学领域，未来肯定会有最伟大的发现，但具体是以什么形式出现？这个尚未可知，如果真的把大脑切个口，放进去一个芯片，那么，头骨的整体结构坚硬度会不会受影响？未来几十年中，这个芯片和伤口又会有哪些影响？相信这些问题都需要马斯克的公司去攻克。

脑科学肯定是未来生物科学的一个高峰，不说永生，就从健康或者长寿的角度看，有一个很简单的逻辑，就是人的身体上很多的器官都是可以移植的，比如心脏、肺脏、肝脏、肾脏、胰岛、甲状旁腺、心肺骨髓、角膜等。

但是唯独大脑目前是不可以移植的，甚至有可能永远也不能换大脑。可能就是因为这个原因，最近人工智能开始研究把人的意识上传到服务器，让某人以数字人的形式实现数字永生。

在看科幻电影《超体》时候，还想到一个说法：人类的大脑仅被开发10%，剩下的90%待开发。电影《超体》中的女主角大脑开发到100%，已经有了可以操控万物、甚至随意穿越时空的能力。

按照这个逻辑，如果脑科学领域有一点点的进步，可能就会对整个人类的智力水平和生活条件和寿命产生质的提升。

互联网日记创始人张京科表示，人类的科技树正在结下两枚果实。一枚是智慧树果实，人类发明的人工智能正在变得越来越聪明，甚至大模型 GPT 超越人类只是时间问题，在人工智能的帮助下，人类将达到前所未有的智慧高度。

还有一枚就是生命树果实，脑机接口和基因工程，有望大幅度延长人类生命，解决疾病等问题。

当电影照入现实，在科技造福人类的同时，更值得关心的是科技如何做到普惠大众，且不与现代人类价值观发生根本性冲突。更要慎重将人类命运交付于不受传统道德和法律束缚的未来科技商业公司。

从造福人类的角度，可以使一些失能人群得到帮助，甚至帮助更多人获得更便捷的服务。

但从风险性角度来看，人类的所有行动数据甚至思维过程上网，无论是隐私，还是安全性，都可能面临全面失控的风险。

比特财经主编邹震表示，脑机接口的发展问题可以从人工智能的发展大方向上来分析。埃森哲在《技术展望2024》报告中指出，96%的企业高管认为AI Agent生态系统应用将在未来3年内为他们的组织带来重大机遇。也就是随着人工智能向智能体演进，自动化系统将能够自主决策和行动。智能体不仅会为人类提供建议，还将代表人类采取行动。概括起来，就是人工智能的终极目标是让机器像人一样。当机器足够智能之后，脑机接口提供了一个人与机器的联系方式。

接下来，AI Agent将让“人机协同”成为新常态，AI智能体（Agent）有望成为下一代平台。人工智能将不仅提供大脑，还将提供完整的具身智能，所以，顺应了这一发展趋势的脑机接口，绝对是一种创新。就像电商在2000年只是一个概念，而到了2014年，同样的一个概念却开始真正颠覆人们的工作和生活。如果从这个大趋势出发，就可以发现脑机接口的应用范围将不仅限于医疗，接下来不可避免地会用于军事，或者替代人类从事各类危险工作。它的应用潜力是非常大的。

科技金融说创始人邵萍表示，脑机接口将是未来推动社会发展的一项极为重要的关键技术，目前已应用到医疗健康、教育、娱乐、智能家居、军事等各个领域，而这不过只是初级应用阶段。作为一种全新的控制和交流方式，脑机接口或许还可以应用到更广阔的脑机融合领域，逐步应用于现实，造福人类。

但不可否认的是，作为一种新兴的、复杂的、涉及多学科的通信技术，脑机接口技术目前还存在很多不完善的地方，还存在很多问题，这一切还需科研工作者们继续努力研究解决。

行业观察者文子表示，最近机器人+AI Agent的呼声很高，这确实是一个物理与智能相结合，并且令人兴奋的想法。但是反过来思考，这样的应用场景，是否也能在不影响伦理的情况下，用人体终端+各种科技的方式，来形成另一种思路的科技应用闭环？这是一个很有趣，也值得探讨的问题。

毋庸置疑，与手机和其它IOT设备对比，人体本身是终端的极佳选择，因为它可以直接传递、收获、分析、整理、认证以及记录信息。也大大减少了人类在信息传递时的路径，同时本身不太会遗失，自带粘性，从而极致增加用户体验。

脑机接口技术是一项激动人心的领域，它允许人脑与计算机系统直接交互。这一技术有望为残障人士提供更多自主性。今年年初的时候，这个领域在人体上的尝试，已经初获成功。大胆假设，在未来，这个技术也许会取代现在流行的Prompt，直接和自然语言相结合，成为AI输入的中坚力量。 这个做法，也可以从一定程度上，解决AI训练数据未来会不够的实际问题。

连线Insight副主编周雄飞表示， 脑机接口技术已经有了将近20多年的发展历程，但面临的最大风险无非是伦理和法律法规的限制，因为这一技术需要读取和分析生物脑，乃至人脑中的信息，因此这样技术就会被要求不能伤害人类以及其他生物，就像基因编辑技术一样；同时，由于人脑中的信息属于个人的隐私数据，有可能会对个人，单位乃至政府国家造成巨大的影响，因此也需要基于相关监管法律法规出台后，该技术才会真正被应用，就像如今的自动驾驶技术一样。

由此，像Neuralink目前的进展，依旧存在着较多的问题，同时还要看被植入芯片患者之后的治疗和生活质量。对于马斯克设想的目标，要实现起来还需要经过多年的技术验证后，才能判定能否实现。

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