当前，国家安全形势和作战形态不断演变，世界各国的军方越来越多地将人工智能(AI)和半自主系统纳入军事行动，现代军事作战正朝着更加智能化和自动化的方向发展。同时，随着战争的社会属性增强，摧毁、扭转社会意志等成为新的军事策略。在此背景下，脑机接口凭借神经调控、态势感知以及远程操控方面的能力，不断扩展在军事作战领域的应用潜力。本文通过梳理DARPA脑机接口的相关项目，概述了脑机接口的军事应用方向及关键技术的前沿突破，以期辨明DARPA脑机接口项目的技术关联，研判在当前作战环境与技术基础下美国脑机接口的应用边界、未来军事发展方向以及涉我风险。
一、美国脑机接口军事研究进展及应用概述
(一)DARPA脑机接口项目进展
DARPA是脑机接口研究的主要资助者和关键推动力量，重点关注重建神经功能和增强人体效能等军事应用，先后投入总金额超10亿美元的项目资金。具体项目及详情见下表。
DARPA脑机接口研究可大致分为三个阶段：初始阶段（2006年以前）、神经感知技术阶段（2006年-2014年）、战场应用探索阶段（2014年至今）。
第一阶段，DARPA通过早期项目“增强认知”、人体辅助神经设备”等形成了对人体警觉、疲劳、情绪、感知、决策等认知能力相关神经状态的基本监测能力。
第二阶段，DARPA密集发布了6个项目并实现了多项重要的技术应用，形成了脑机接口的“战场态势感知力”和“初步战斗力”。主要体现在：一是控制假肢及机械臂的控制，获得远程战场环境感知能力。“革命性假肢”项目耗时十年，且成果仍在不断扩展，如受资助机构近日基于该项目研发出远程感知温度的神经传感技术。二是改变人类记忆、情绪、偏见，进而操控决策。《自然》期刊一篇报道指出，“叙事网络”项目能够实现说服一个受灾村庄接受美国的军事援助。而据麻省理工学院实验室网站显示，该项目创建的语料库中约一半的文字都来自于伊斯兰极端主义文本。由此可见，该项目存在实施意识形态输出和扭转决策的极大可能性及完全能力。三是无声通信。基于之前1.6亿美元级项目“人类辅助神经设备”的研究基础，“无声谈话”在2年内就顺利以小成本存档完成，为战场内外的通信范式带来新突破。四是通过“情报分析师”和“认知技术威胁预警”实现大规模威胁目标自动扫描监测。
第三阶段，DARPA基于对脑深层结构功能的更多理解，进入到了侵入式脑机接口项目集中暴发的时期。该阶段主要开发方向是实现双向脑控武器装备、增强人体效能、预防及修复脑神经三个大目标，目前在研项目6个。在脑控武器装备方面，N3的目标是开发能够同时“写入”和“读取”的可穿戴式脑机接口设备，实现超级认知及与人工智能、半自主/自主武器装备的完全交互应用。该项目在2019年公布了6条技术路径和6个研究团队后，于近两年收获了诸多成果，初步实现利用脑电波接受和发送信息以及与武器装备进行交互，并聚焦于电极“可读可写”、“高分辨率”、“微创甚至无创”方面的突破。具体包括卡内基梅隆大学开发高分辨率的非侵入性脑刺激技术“聚焦超声波”；莱斯大学利用一种将磁场转换为电脉冲的材料开发出可无线供电的最小植入式脑刺激器，同期又开发出微创的超级柔性纳米电。在增强人体效能方面，DARPA在近两年发布多项通过非侵入式提高作战人员的情绪稳定、警觉意识、认知能力的项目，并注重可逆性。“警觉战士启动计划”和“STRENGTHEN计划”均通过对神经的结构和功能进行可塑性变化，来增强情绪调节能力和认知能力。其中，前者强调了外部光控的刺激方式，以实现高度可控性和完全可逆性。在预防和修复脑神经方面，“基石项目”、“神经工程系统设计”、“恢复活动记忆计划”、“恢复活动记忆计划回放”等提供了深脑结构功能的神经科学见解，并为创伤性脑损伤这一军事医疗挑战体提供了前期预防、后期调控的综合对策。
(二) 美国脑机接口军事应用概述
基于对DARPA项目的梳理分析，目前美国脑机接口技术的军事应用包括三个大方向：一是通过脑机协同武器装备操控。美陆军已实现单人同时脑控多架模拟飞行器，并能接收飞机回传信号协助人脑调整控制策略，目前美空军正在资助开发一种人脑导航系统，以期实现完全藉由一个人脑力操控编列数量庞大的无人机飞行队。二是增强认知能力如警觉性、情绪稳定性、注意力和记忆力等。美国已具备此类神经调控能力且相对成熟，目前研究重点在于提高对此类技术的“时间可控性”和“完全可逆性”，以更加贴合实战需求，或将率先将其投入使用。三是进行更高效、更保密的军事通讯，或在特殊环境下作为传统通讯手段的补充。
2024年1月，兰德公司的《瘟疫、半机械人和超级士兵：人类战争领域》报告阐述了脑机接口技术作为进攻性和防御性武器应用于作战的整体可行性。虽然该报告指出植入式脑机接口技术或需要至少五年或更长时间才能实现应用，但给出了两个目前可实现的应用案例：一个是某80多岁的国家领导人因健康状况不佳、认知能力下降的传言面临艰难的连任竞选，因此通过大脑植入先进的脑机接口来加速移动和说话，从而伪装正常的生活和政治活动；另一个是某政府雇员通过白内障手术安装了一个含有微型摄像头的人造晶状体，并在太阳穴皮下植入的电极设备，隐秘地实现对政府设施和敏感文件的泄露传输。此外，美国国防部生物技术委员会（BHPC）曾预测，植入式脑机接口或将在2050年或更早之前实现人脑神经功能增强，以及大脑到机器设备的双向交互等功能，并对国防政策产生重要影响。
二、脑机接口关键技术研究
脑机接口的应用实现依赖于信号采集、信号处理、控制外设和神经反馈这四个步骤，涉及到的关键硬件包括采集设备（电极、探针）、脑机接口芯片，关键软件包括信号处理技术（编码、解码算法）。因此，开发新型电极探针材料、高性能芯片、先进的解码算法是推动该技术迈向更高效、更精准应用的关键方向。
开发更具柔性、生物相容性和导电性的电极和探针新型材料。电极、探针作为直接刺激并获取神经活动的设备，直接影响了大脑信号的质量，然而在其植入大脑后极易引发感染和免疫反应。因此发现能够兼顾生物相容性和获取信号质量的新材料至关重要。2024年1月，美国哈佛大学和麻省理工利用氟化弹性体材料，开发出一种比传统柔性探针软10000倍的神经探针，能够稳定记录大脑中的单个神经元活动长达数月，极大提高了脑机接口的实用性与耐用性。
高性能、高集成度的芯片能够显著提高脑机接口系统的处理能力和响应速度。芯片是处理、分析大脑信号的关键部分，负责处理和分析大脑信号，将脑电信号转换为数字信号。2023年，IBM欧洲研究院推出的64核混合信号内存计算芯片，通过模拟大脑突出作用，在维持深度学习算法准确性的基础上，大幅降低了计算时间和能量消耗。此外，芯片和电极的集成设计也是脑机接口领域的前沿方向，这种集成设计有助于形成紧凑、一体化的系统，从而减少信号延迟和干扰、增强灵活性和便携性。
先进的信号解码算法是提高脑机接口系统准确性和响应速度的关键。信号解码指从复杂且混杂大量噪声的大脑信号中提取有用的信息，涉及信号预处理、特征提取、模式识别等步骤，是脑机接口最核心和最具挑战性的技术之一。此外，脑机接口正趋于融合多种信号模式，如神经信号、眼动追踪、语音等。这种多模态集成要求解码算法能有效整合处理不同来源的数据，从而实现过更精准和全面的用户意图解读。2023年8月，美国斯坦福大学开发出皮质内脑机接口iBCI，并通过与AI结合，将渐冻症（ALS）患者大脑中的神经活动实时转化为文字。受试者大脑中的话语能够在电脑屏幕上以每分钟62个单词的速度实时转换成文字，速度是此前类似装置的3.4倍，且错误率仅为9.1%。
三、对我风险
一是新质军事装备作战水平差距。美国脑机接口的军事应用进展领先，或将在未来颠覆性作战模式和复杂战场环境中形成技术代差并占据领先优势。
二是认知操纵风险和意识形态斗争升级。认知战是主导智能时代的较量，已突破传统军事冲突的物理边界深入到心理认知层面。脑机接口和人工智能等技术的进步为扭转意志和改变认知提供了更加隐蔽、高效的策略。
三是网络、电子、系统入侵风险加剧。脑机接口技术的应用可成为网络攻击的新目标，包括向大脑发送错误指令或进行情绪操纵，以及机密情报被窃取或篡改等。有报道曾披露有国家利用领导人逃跑的虚假报道对部分乌克兰士兵实现情绪操纵。
四是电极设计、信号解码算法的“卡脖子”风险。美国商务部于2023年2月就脑机接口的及国家安全影响进行商讨。未来，美国或将对我进行“战略性”的出口管制，例如：根据领域敏感性对我进行采取不同政策、限制我底层产品流向外国区域、联合盟国对我进行多边管制等。
五是法律和伦理冲击持续。脑机接口技术冲击了信息隐私、法律规制、个人知情权等保护秩序，目前在法律和伦理视角还未达成有效共识。
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作者简介
戴吉 国务院发展研究中心国际技术经济研究所研究三室
研究方向：生物领域形势跟踪及关键核心技术、前沿技术研究
编辑丨郑实
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