腦機(jī)倫理 | 當(dāng)腦機(jī)接口學(xué)會(huì)“讀心術(shù)”，如何守住大腦隱私？

試想未來某天，腦機(jī)接口不僅能幫助人類控制機(jī)械臂、恢復(fù)交流、完成康復(fù)訓(xùn)練、視覺重建，還能從腦信號(hào)里推測(cè)身份、情緒、健康狀態(tài)、認(rèn)知負(fù)荷，甚至長期描繪一個(gè)人的行為和心理畫像——那它究竟是在幫助人類，還是讓大腦變得逐漸“透明”？

2026年5月，來自信息工程大學(xué)的孫磊教授團(tuán)隊(duì)在 arXiv 發(fā)布了一篇關(guān)于腦機(jī)接口隱私保護(hù)的綜述論文，這篇論文試圖回答一個(gè)越來越迫切的問題：當(dāng)腦機(jī)接口從實(shí)驗(yàn)室走向臨床、邊緣設(shè)備和消費(fèi)級(jí)場(chǎng)景，用戶的隱私安全有保障嗎？

研究團(tuán)隊(duì)給出的答案很明確：不夠。

他們指出，腦機(jī)接口隱私風(fēng)險(xiǎn)已不再局限于原始神經(jīng)信號(hào)外泄，而是擴(kuò)展為一條貫穿采集、傳輸、存儲(chǔ)、訓(xùn)練、推理、反饋和持續(xù)交互全過程的風(fēng)險(xiǎn)鏈路。神經(jīng)數(shù)據(jù)、模型參數(shù)、解碼輸出和長期交互記錄，都可能被重新關(guān)聯(lián)到具體個(gè)體，甚至被用來推斷身份、疾病、情緒、認(rèn)知狀態(tài)、偏好和意圖等任務(wù)之外的深層信息。

腦機(jī)接口真正敏感的，不止于神經(jīng)數(shù)據(jù)本身

過去談及腦機(jī)接口隱私，人們很容易把問題簡化成“防止神經(jīng)數(shù)據(jù)泄露”。但研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這種說法已經(jīng)無法覆蓋今天以及未來應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)實(shí)。

按照 ISO/IEC 8663:2025 的定義，腦機(jī)接口是中樞神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)與外部軟硬件系統(tǒng)之間的直接通信鏈路。也就是說，它并非一般的可穿戴設(shè)備或普通的人機(jī)交互，而是直接讀取大腦神經(jīng)活動(dòng)，并將其轉(zhuǎn)化為控制、反饋或刺激信號(hào)。

圖1 BCI一般范式與神經(jīng)信號(hào)解碼鏈路

這也導(dǎo)致了腦機(jī)接口隱私相較于一般隱私的特殊性。

普通個(gè)人數(shù)據(jù)往往來自個(gè)人的行為記錄，比如點(diǎn)擊、購買、位置、瀏覽歷史。而神經(jīng)數(shù)據(jù)來自人的腦結(jié)構(gòu)、神經(jīng)反應(yīng)習(xí)慣、生理狀態(tài)和長期認(rèn)知模式。即使去掉姓名、設(shè)備編號(hào)等顯性標(biāo)識(shí)，攻擊者仍可能通過身份重識(shí)別、跨會(huì)話關(guān)聯(lián)等方式，把數(shù)據(jù)重新指向具體個(gè)體。

更重要的是，神經(jīng)數(shù)據(jù)并不只說明“你做了什么”，它還可能暴露“你是誰？”、“你處于什么狀態(tài)？”、“你可能想做什么？”。這正是論文試圖強(qiáng)調(diào)的第一件事：腦機(jī)接口隱私保護(hù)的核心，不是簡單把數(shù)據(jù)隱藏起來，而是防止系統(tǒng)在既定任務(wù)之外讀出更多不該讀出的信息。

從數(shù)據(jù)到模型再到畫像，風(fēng)險(xiǎn)貫穿整條鏈路

如果說第一層問題是“神經(jīng)數(shù)據(jù)為什么敏感”，那么下一層問題就是：這些任務(wù)外信息究竟會(huì)從哪里泄露出來？研究團(tuán)隊(duì)的回答是，風(fēng)險(xiǎn)并不只存在于原始腦信號(hào)，而是貫穿腦機(jī)接口系統(tǒng)的整條鏈路。

一個(gè)典型的腦機(jī)接口系統(tǒng)，通常從神經(jīng)活動(dòng)開始：傳感器采集原始信號(hào)，處理單元進(jìn)行預(yù)處理和特征提取，神經(jīng)解碼器或機(jī)器學(xué)習(xí)模型完成訓(xùn)練與推理，最后輸出控制指令、反饋結(jié)果，并在長期使用中形成日志、模板和用戶畫像。

在這條鏈路中，風(fēng)險(xiǎn)會(huì)不斷變形。一開始，風(fēng)險(xiǎn)可能是原始腦信號(hào)被未經(jīng)授權(quán)訪問；進(jìn)入處理階段后，風(fēng)險(xiǎn)可能變成中間特征、嵌入向量或模板被重新識(shí)別；進(jìn)入模型階段后，風(fēng)險(xiǎn)又可能藏進(jìn)參數(shù)、梯度、決策邊界和推理接口；到了持續(xù)交互階段，風(fēng)險(xiǎn)還可能從解碼結(jié)果、控制命令、行為軌跡沉淀成長期畫像，進(jìn)一步觸及心理隱私和精神倫理邊界。

這也說明，模型并不是一個(gè)“處理完就高枕無憂”的黑箱。它可能記住數(shù)據(jù)，也可能泄露數(shù)據(jù)。模型參數(shù)、梯度、嵌入空間、決策邊界和推理接口，都可能編碼訓(xùn)練個(gè)體的神經(jīng)特征、疾病模式或情緒狀態(tài)。一旦模型被竊取、濫用或被反復(fù)查詢，用戶數(shù)據(jù)隱私也可能被反向威脅。

因此，論文將腦機(jī)接口的隱私風(fēng)險(xiǎn)承載物概括為四類：原始采集信號(hào)、中間數(shù)據(jù)表示、模型資產(chǎn)、輸出與長期衍生物。他們進(jìn)一步指出，腦機(jī)接口隱私泄露至少存在五條路徑：暴露、關(guān)聯(lián)、推斷、重建和反演。也就是說，攻擊者不一定非要竊取原始腦電數(shù)據(jù)，才算造成隱私泄露。只要能夠從以上任意階段，采用任意手段，造成不同程度的隱私泄露損失，風(fēng)險(xiǎn)就已經(jīng)發(fā)生了。

但問題還不止于“哪里會(huì)泄露”。更關(guān)鍵的是，系統(tǒng)究竟泄露了什么，以及這些信息是否本來就屬于當(dāng)前任務(wù)所必需。

從“隱藏?cái)?shù)據(jù)”到“抑制越界推斷”

這篇論文最值得關(guān)注的地方之一，是它把腦機(jī)接口隱私保護(hù)的目標(biāo)從“隱藏?cái)?shù)據(jù)”推進(jìn)到了“任務(wù)外信息解耦”。所謂任務(wù)外信息，就是系統(tǒng)完成當(dāng)前任務(wù)并不需要，卻可能從神經(jīng)數(shù)據(jù)或模型中被額外推斷出來的信息。

例如，一個(gè)運(yùn)動(dòng)想象腦機(jī)接口系統(tǒng)，本來只需要判斷用戶是否想移動(dòng)光標(biāo)，卻可能同時(shí)包含身份特征、疲勞程度或健康狀態(tài)。一個(gè)情緒識(shí)別系統(tǒng)，本來只需要識(shí)別情緒類別，卻可能進(jìn)一步泄露認(rèn)知負(fù)荷、心理狀態(tài)甚至疾病風(fēng)險(xiǎn)。一個(gè)長期康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，本來只為改善運(yùn)動(dòng)功能服務(wù)，卻可能在持續(xù)交互中沉淀出用戶的神經(jīng)行為畫像。

研究團(tuán)隊(duì)指出，腦機(jī)接口隱私保護(hù)的核心不是把數(shù)據(jù)一藏了之，而是在保障系統(tǒng)完成下游任務(wù)的同時(shí)，盡可能保留任務(wù)相關(guān)信息并抑制任務(wù)外信息。換句話說，系統(tǒng)該讀出“用戶想控制設(shè)備”，不該順便讀出“用戶是誰、是否焦慮、是否存在某種疾病風(fēng)險(xiǎn)”。

這也是腦機(jī)接口隱私保護(hù)與一般數(shù)據(jù)脫敏最大的不同：它不是簡單刪除幾個(gè)字段，而是要在神經(jīng)表征和模型學(xué)習(xí)過程中，主動(dòng)限制越界推斷能力。

隱私保護(hù)三維分析框架

為了讓分散的隱私保護(hù)研究能夠被放在同一個(gè)坐標(biāo)系中比較，研究團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)“保護(hù)對(duì)象—生命周期階段—主導(dǎo)保護(hù)強(qiáng)度等級(jí)”的三維分析框架。

圖2 BCI隱私保護(hù)核心分析框架

注：整合風(fēng)險(xiǎn)鏈路、生命周期階段與保護(hù)強(qiáng)度分級(jí)，明確用戶數(shù)據(jù)隱私與模型隱私的關(guān)聯(lián)關(guān)系

第一維，是保護(hù)對(duì)象。主要包括用戶數(shù)據(jù)隱私和模型隱私。

第二維，是生命周期階段。覆蓋采集、傳輸、存儲(chǔ)、模型訓(xùn)練、推理和持續(xù)交互等環(huán)節(jié)。

第三維，是保護(hù)強(qiáng)度等級(jí)。研究團(tuán)隊(duì)將現(xiàn)有方法劃分為四個(gè)等級(jí)，從基礎(chǔ)暴露控制到密碼學(xué)強(qiáng)保護(hù)，形成一個(gè)可比較的保護(hù)強(qiáng)度譜系。

這個(gè)框架的意義在于，它不再把各種方法簡單并列成“技術(shù)清單”，而是回答三個(gè)更關(guān)鍵的問題：保護(hù)的到底是什么？風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生在哪個(gè)階段？保護(hù)強(qiáng)度究竟到什么程度？

對(duì)于腦機(jī)接口這樣橫跨神經(jīng)科學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、臨床應(yīng)用和倫理治理的系統(tǒng)，這種框架化梳理尤其重要。

四級(jí)保護(hù)強(qiáng)度：從“上鎖”到“完全不可見”

論文提出的保護(hù)強(qiáng)度分級(jí)，可以理解為腦機(jī)接口隱私保護(hù)的四道防線。

圖4四級(jí)保護(hù)強(qiáng)度

第一級(jí)，是基礎(chǔ)暴露控制。
這類方法包括訪問控制、去標(biāo)識(shí)化、模板替換和日志審計(jì)。它們像是給數(shù)據(jù)加鎖，能夠降低直接泄露概率，但很難應(yīng)對(duì)復(fù)雜的推斷、重建和反演攻擊。

第二級(jí)，是工程隔離與流程約束。
這一類方法包括聯(lián)邦學(xué)習(xí)、邊緣計(jì)算、安全聚合、可信執(zhí)行環(huán)境等。它們的核心思路是通過工程手段，減少數(shù)據(jù)在系統(tǒng)鏈路中的可見范圍，讓原始數(shù)據(jù)盡量留在本地，使降低單個(gè)用戶更新的暴露風(fēng)險(xiǎn)。

第三級(jí)，是統(tǒng)計(jì)擾動(dòng)與受限可證明保護(hù)。
差分隱私及其變體、擾動(dòng)訓(xùn)練、受控輸出等方法可以限制單個(gè)樣本對(duì)模型結(jié)果的影響，從而降低成員推斷、屬性推斷和部分反演風(fēng)險(xiǎn)。然而，神經(jīng)信號(hào)具有高維、低信噪比、非平穩(wěn)性的特點(diǎn)，對(duì)噪聲極為敏感。如何在隱私保護(hù)與可用性之間取得平衡，仍是亟待解決的挑戰(zhàn)。

第四級(jí)，是密碼學(xué)強(qiáng)保護(hù)。
以同態(tài)加密、安全多方計(jì)算為代表的密態(tài)計(jì)算方法，能夠在數(shù)學(xué)上嚴(yán)謹(jǐn)證明其實(shí)現(xiàn)機(jī)密性保護(hù)，使得數(shù)據(jù)在保持明文不可見的前提下，仍可進(jìn)行計(jì)算與流動(dòng)。這類方法雖具有最高的保護(hù)強(qiáng)度，但也最受限于實(shí)時(shí)性、計(jì)算開銷、能耗以及端側(cè)部署能力。

研究團(tuán)隊(duì)并沒有簡單宣稱“保護(hù)越強(qiáng)越好”。他們真正強(qiáng)調(diào)的是：不同腦機(jī)接口場(chǎng)景需要在隱私強(qiáng)度、任務(wù)效用、實(shí)時(shí)性和部署成本之間做權(quán)衡。

心理隱私和精神倫理風(fēng)險(xiǎn)，是下一道邊界

除了用戶數(shù)據(jù)隱私和模型隱私，研究團(tuán)隊(duì)還把心理隱私和精神倫理風(fēng)險(xiǎn)單獨(dú)列為開放性討論。他們認(rèn)為，隨著連續(xù)語言解碼、語義重建、語音感知解碼和低密度 EEG 圖像重建等技術(shù)的迅速發(fā)展，神經(jīng)數(shù)據(jù)已經(jīng)開始逼近傳統(tǒng)隱私理論難以覆蓋的區(qū)域。隨著腦機(jī)接口產(chǎn)品大規(guī)模落地應(yīng)用，未來的風(fēng)險(xiǎn)可能不只是“數(shù)據(jù)被別人看到”，而是神經(jīng)數(shù)據(jù)濫用、心理畫像、認(rèn)知歧視、群體操控、思想重建和精神自由受損等深度隱私和倫理風(fēng)險(xiǎn)。

這聽起來像科幻小說，但論文提醒，安全治理不能等技術(shù)完全成熟后才啟動(dòng)。未來的腦機(jī)接口隱私保護(hù)，需要把最小必要采集、非目標(biāo)屬性抑制、密態(tài)處理、源頭保護(hù)和法律責(zé)任邊界一并納入系統(tǒng)設(shè)計(jì)。尤其是在云端推理、多中心訓(xùn)練和跨機(jī)構(gòu)研究中，密態(tài)處理和神經(jīng)機(jī)制約束可能成為長期重要方向。

總結(jié)

總體來看，這篇論文的價(jià)值不在于提出某一種單點(diǎn)技術(shù)，而在于重新系統(tǒng)整理了腦機(jī)接口隱私保護(hù)的關(guān)鍵問題。

第一，它指出腦機(jī)接口隱私風(fēng)險(xiǎn)不是從數(shù)據(jù)泄露開始、到模型輸出結(jié)束，而是一條從用戶數(shù)據(jù)延伸到模型資產(chǎn)和長期輸出的完整鏈路。

第二，它重新界定了腦機(jī)接口隱私保護(hù)的概念邊界：不僅要防止未授權(quán)訪問，還要防止關(guān)聯(lián)、恢復(fù)、反演和任務(wù)外信息推斷。

第三，它提出了“保護(hù)對(duì)象—生命周期階段—保護(hù)強(qiáng)度等級(jí)”的三維分析框架，讓不同階段、不同對(duì)象、不同方法可以被統(tǒng)一比較。

第四，它建立了四個(gè)保護(hù)強(qiáng)度分級(jí)，幫助研究者判斷某種方法到底只是降低暴露，還是具備統(tǒng)計(jì)或密碼學(xué)意義上的強(qiáng)保護(hù)。

第五，它把心理隱私和精神倫理風(fēng)險(xiǎn)放在開放問題中討論，提醒行業(yè)不要只關(guān)注短期系統(tǒng)安全，也要關(guān)注長期神經(jīng)數(shù)據(jù)濫用、群體畫像和思想自由的邊界。

當(dāng)腦機(jī)接口越來越接近真實(shí)落地，隱私保護(hù)必須成為腦機(jī)接口設(shè)計(jì)的重要一環(huán)，而不能作為臨時(shí)的“安全插件”。真正需要思考的問題也許不是：腦機(jī)接口未來能讀出多少？而是：它應(yīng)該被允許讀出多少，又必須替用戶守住多少？

論文引用：

Sun L, Mao X, Zhang S, et al. Revisiting Privacy Preservation in Brain-Computer Interfaces: Conceptual Boundaries, Risk Pathways, and a Protection-Strength Grading Framework[J]. arXiv preprint arXiv:2605.11386, 2026.

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