從功能上看，腦機接口設(shè)備主要要解決兩個問題：一是接收神經(jīng)元發(fā)送的信號，并由此推斷出其中包含的信息。根據(jù)需要，人們可以對這些信息再編碼并進行輸出（例如像盧西爾那樣操控樂器，或者對機器進行控制）。二是對神經(jīng)元進行刺激，從而通過神經(jīng)元來影響身體某些部位的行動。這兩種任務都可以通過不同的方式來實現(xiàn)，而不同方式在實現(xiàn)效率上存在著很大的差異。

目前，人們通常會把腦機接口技術(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。

（1）非侵入式技術(shù)。非侵入式技術(shù)無需通過侵入大腦，只需通過穿戴設(shè)備來對大腦信息進行記錄、解讀，以及對神經(jīng)元進行刺激。

前面說到的阿爾文·盧西爾用來控制樂器的腦電圖（EEG）設(shè)備就是一種早期實驗中常用的非侵入設(shè)備，它主要依靠貼在頭皮的電極來讀取神經(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)測精度較低，因而對和頭皮關(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。

和腦電圖類似的一種非侵入設(shè)備是腦磁圖（Magnetoencephalography，簡稱MEG），也是用設(shè)備來對神經(jīng)元內(nèi)的電活動進行監(jiān)測。和腦電圖不同的是，它監(jiān)測的主要是電活動帶來的磁場變化，而不是電流變化。

另外，除了通過直接監(jiān)測神經(jīng)元電活動的儀器外，還有一類非侵入式儀器是通過神經(jīng)元活動對周圍活動產(chǎn)生的影響來推斷神經(jīng)元的活動，其中典型的代表就包括功能性磁共振成像（func－tionalmagneticresonanceimaging，簡稱fMRI）和功能性近紅外成像（func－tionalnearinfrared，簡稱fNIR）。它們的工作原理都是根據(jù)神經(jīng)元的電活動產(chǎn)生的周邊血流量變化來推斷神經(jīng)元本身的活動。相比于直接觀測神經(jīng)元電活動的腦電圖和腦磁圖，這類設(shè)備的空間分辨率更高，但時間分辨率會差一些，也就是說它們可以更為清晰地刻畫腦部各區(qū)域的活動狀況，但在記錄的時間精度上要略微遜色一些。

再看負責刺激神經(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，簡稱TMS）和經(jīng)顱超聲（Transcra－nialDopplerUltrasound，簡稱TCD）。其中前者是通過磁場來刺激神經(jīng)元，后者則是借助于超聲波。這兩種設(shè)備都可以在不開顱的狀況下，對腦內(nèi)的神經(jīng)元直接進行刺激，從而達到干預其行為的效果。（2）侵入式技術(shù)。所謂侵入式技術(shù)，就是指通過手術(shù)等方式直接將電極（可以是單細胞電極，也可以是多電極陣列）植入到大腦皮層，以此來觀察和控制神經(jīng)元活動的技術(shù)。

從觀察神經(jīng)元活動的原理看，這一類技術(shù)其實是和腦電圖類似的，都是通過測量鋒電位來達到這一目的。所不同的是，侵入式技術(shù)可以避開顱骨和腦皮層的干擾，因而在對信息的獲取上要遠為精確。反過來，用侵入大腦的電極來對神經(jīng)元進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。

當然，侵入式技術(shù)的代價也是明顯的：通過開顱植入電極具有巨大的風險，而且由于異物侵入，還可能會引發(fā)免疫反應和疤痕組織，從而導致電極信號質(zhì)量衰退甚至消失。雖然經(jīng)過菲爾·肯尼迪等一批科學家的努力，人們已經(jīng)在這些問題上取得了較大的突破，但從總體上看，侵入式技術(shù)的風險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半侵入式技術(shù)是皮質(zhì)腦電圖（Elec－trocorticography，簡稱ECoG）。這種技術(shù)通過開顱手術(shù)將電極放置到大腦表面，一般來說，電極的材質(zhì)會有較大的柔性，因而不會對大腦的正?；顒赢a(chǎn)生更多的干擾。借助于這些植入的電極，人們就可以對神經(jīng)元活動進行觀測和干預。

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

通過以上分析，我們可以看到，侵入式和非侵入式腦機接口技術(shù)各有其利弊。人們在選擇使用何種技術(shù)時，必須在設(shè)備的性能和安全性之間進行權(quán)衡?，F(xiàn)在不同的企業(yè)和機構(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，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手術(shù)過程只需要短短的十五分鐘，且對于植入者的創(chuàng)傷極小。但是，究竟其在開顱手術(shù)后的安全性究竟如何，依然是不確定的。據(jù)報道，在接受了Neuralink芯片植入的23只猴子中，已經(jīng)有15只死亡。如果這個數(shù)字屬實，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，試圖通過頭盔、腕表等穿戴式設(shè)備來實現(xiàn)腦機對接。剛剛上市的蘋果VisionPro中也有非侵入腦機接口設(shè)備。應該說，現(xiàn)在這一路徑取得的成績也是顯著的。比如，不久前由臉書贊助的加州大學舊金山分校團隊就用非侵入式腦機接口實現(xiàn)了從腦活動讀取內(nèi)容，并轉(zhuǎn)化為文本的實驗，從而讓“意念打字”成為了現(xiàn)實。由這個例子可以看到，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。