從功能上看，腦機(jī)接口設(shè)備主要要解決兩個(gè)問(wèn)題：一是接收神經(jīng)元發(fā)送的信號(hào)，并由此推斷出其中包含的信息。根據(jù)需要，人們可以對(duì)這些信息再編碼并進(jìn)行輸出（例如像盧西爾那樣操控樂(lè)器，或者對(duì)機(jī)器進(jìn)行控制）。二是對(duì)神經(jīng)元進(jìn)行刺激，從而通過(guò)神經(jīng)元來(lái)影響身體某些部位的行動(dòng)。這兩種任務(wù)都可以通過(guò)不同的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，而不同方式在實(shí)現(xiàn)效率上存在著很大的差異。

目前，人們通常會(huì)把腦機(jī)接口技術(shù)按照其是否需要侵入大腦，以及侵入的程度分為非侵入式、侵入式，以及半侵入式三類(lèi)。

（1）非侵入式技術(shù)。非侵入式技術(shù)無(wú)需通過(guò)侵入大腦，只需通過(guò)穿戴設(shè)備來(lái)對(duì)大腦信息進(jìn)行記錄、解讀，以及對(duì)神經(jīng)元進(jìn)行刺激。

前面說(shuō)到的阿爾文·盧西爾用來(lái)控制樂(lè)器的腦電圖（EEG）設(shè)備就是一種早期實(shí)驗(yàn)中常用的非侵入設(shè)備，它主要依靠貼在頭皮的電極來(lái)讀取神經(jīng)元的鋒電位。這種設(shè)備的缺陷也是非常明顯的。比如，設(shè)備的監(jiān)測(cè)精度較低，因而對(duì)和頭皮關(guān)系不大的電流，以及大腦中電流起源的深度等信息都很難監(jiān)測(cè)。

和腦電圖類(lèi)似的一種非侵入設(shè)備是腦磁圖（Magnetoencephalography，簡(jiǎn)稱(chēng)MEG），也是用設(shè)備來(lái)對(duì)神經(jīng)元內(nèi)的電活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。和腦電圖不同的是，它監(jiān)測(cè)的主要是電活動(dòng)帶來(lái)的磁場(chǎng)變化，而不是電流變化。

另外，除了通過(guò)直接監(jiān)測(cè)神經(jīng)元電活動(dòng)的儀器外，還有一類(lèi)非侵入式儀器是通過(guò)神經(jīng)元活動(dòng)對(duì)周?chē)顒?dòng)產(chǎn)生的影響來(lái)推斷神經(jīng)元的活動(dòng)，其中典型的代表就包括功能性磁共振成像（func－tionalmagneticresonanceimaging，簡(jiǎn)稱(chēng)fMRI）和功能性近紅外成像（func－tionalnearinfrared，簡(jiǎn)稱(chēng)fNIR）。它們的工作原理都是根據(jù)神經(jīng)元的電活動(dòng)產(chǎn)生的周邊血流量變化來(lái)推斷神經(jīng)元本身的活動(dòng)。相比于直接觀測(cè)神經(jīng)元電活動(dòng)的腦電圖和腦磁圖，這類(lèi)設(shè)備的空間分辨率更高，但時(shí)間分辨率會(huì)差一些，也就是說(shuō)它們可以更為清晰地刻畫(huà)腦部各區(qū)域的活動(dòng)狀況，但在記錄的時(shí)間精度上要略微遜色一些。

再看負(fù)責(zé)刺激神經(jīng)元的非侵入設(shè)備。目前，比較常用的設(shè)備包括經(jīng)顱磁刺激（TranscranialMagneticStimula－tion，簡(jiǎn)稱(chēng)TMS）和經(jīng)顱超聲（Transcra－nialDopplerUltrasound，簡(jiǎn)稱(chēng)TCD）。其中前者是通過(guò)磁場(chǎng)來(lái)刺激神經(jīng)元，后者則是借助于超聲波。這兩種設(shè)備都可以在不開(kāi)顱的狀況下，對(duì)腦內(nèi)的神經(jīng)元直接進(jìn)行刺激，從而達(dá)到干預(yù)其行為的效果。（2）侵入式技術(shù)。所謂侵入式技術(shù)，就是指通過(guò)手術(shù)等方式直接將電極（可以是單細(xì)胞電極，也可以是多電極陣列）植入到大腦皮層，以此來(lái)觀察和控制神經(jīng)元活動(dòng)的技術(shù)。

從觀察神經(jīng)元活動(dòng)的原理看，這一類(lèi)技術(shù)其實(shí)是和腦電圖類(lèi)似的，都是通過(guò)測(cè)量鋒電位來(lái)達(dá)到這一目的。所不同的是，侵入式技術(shù)可以避開(kāi)顱骨和腦皮層的干擾，因而在對(duì)信息的獲取上要遠(yuǎn)為精確。反過(guò)來(lái)，用侵入大腦的電極來(lái)對(duì)神經(jīng)元進(jìn)行刺激的做法也是更為直接的，它可以比非侵入式方法產(chǎn)生更為明顯的效果。

當(dāng)然，侵入式技術(shù)的代價(jià)也是明顯的：通過(guò)開(kāi)顱植入電極具有巨大的風(fēng)險(xiǎn)，而且由于異物侵入，還可能會(huì)引發(fā)免疫反應(yīng)和疤痕組織，從而導(dǎo)致電極信號(hào)質(zhì)量衰退甚至消失。雖然經(jīng)過(guò)菲爾·肯尼迪等一批科學(xué)家的努力，人們已經(jīng)在這些問(wèn)題上取得了較大的突破，但從總體上看，侵入式技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)和成本依然是不可忽略的。（3）半侵入式技術(shù)。所謂半侵入式技術(shù)，即將腦機(jī)接口設(shè)備植入顱腔，但放在大腦之外。目前，比較有代表性的一類(lèi)半侵入式技術(shù)是皮質(zhì)腦電圖（Elec－trocorticography，簡(jiǎn)稱(chēng)ECoG）。這種技術(shù)通過(guò)開(kāi)顱手術(shù)將電極放置到大腦表面，一般來(lái)說(shuō)，電極的材質(zhì)會(huì)有較大的柔性，因而不會(huì)對(duì)大腦的正?；顒?dòng)產(chǎn)生更多的干擾。借助于這些植入的電極，人們就可以對(duì)神經(jīng)元活動(dòng)進(jìn)行觀測(cè)和干預(yù)。

相比于侵入式技術(shù)和非侵入式技術(shù)，半侵入式技術(shù)是一個(gè)折中：一方面，相比于非侵入性技術(shù)，它可以避免顱骨帶來(lái)的干擾，因而在性能上更佳；另一方面，它也能比侵入性技術(shù)對(duì)大腦造成更小的損傷。

通過(guò)以上分析，我們可以看到，侵入式和非侵入式腦機(jī)接口技術(shù)各有其利弊。人們?cè)谶x擇使用何種技術(shù)時(shí)，必須在設(shè)備的性能和安全性之間進(jìn)行權(quán)衡?，F(xiàn)在不同的企業(yè)和機(jī)構(gòu)正在根據(jù)自己的需要選擇不同的技術(shù)路徑。

比如，Neuralink選擇的是一種侵入式的路徑，他們嘗試的是把芯片植入腦內(nèi)，其能力已經(jīng)有目共睹，不過(guò)，到目前為止，其安全性依然存疑。盡管從Neuralink官方給出的資料看，完成芯片植入的整個(gè)手術(shù)過(guò)程只需要短短的十五分鐘，且對(duì)于植入者的創(chuàng)傷極小。但是，究竟其在開(kāi)顱手術(shù)后的安全性究竟如何，依然是不確定的。據(jù)報(bào)道，在接受了Neuralink芯片植入的23只猴子中，已經(jīng)有15只死亡。如果這個(gè)數(shù)字屬實(shí)，那么人們似乎很難相信這種芯片的植入是已經(jīng)安全的。

相比于Neuralink，臉書(shū)等其他企業(yè)出于安全考慮，更多地采用了非侵入性的路徑，試圖通過(guò)頭盔、腕表等穿戴式設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)腦機(jī)對(duì)接。剛剛上市的蘋(píng)果VisionPro中也有非侵入腦機(jī)接口設(shè)備。應(yīng)該說(shuō)，現(xiàn)在這一路徑取得的成績(jī)也是顯著的。比如，不久前由臉書(shū)贊助的加州大學(xué)舊金山分校團(tuán)隊(duì)就用非侵入式腦機(jī)接口實(shí)現(xiàn)了從腦活動(dòng)讀取內(nèi)容，并轉(zhuǎn)化為文本的實(shí)驗(yàn)，從而讓“意念打字”成為了現(xiàn)實(shí)。由這個(gè)例子可以看到，盡管理論上非侵入式技術(shù)在工作效率上要低于侵入式技術(shù)，但隨著技術(shù)的發(fā)展，其前途依然是十分巨大的。