在2019年7月16日,特斯拉创始人埃隆·马斯克旗下脑机接口创企Neuralink举行了一场声势浩大的发布会,该技术旨在通过外部设备与人或动物的大脑建立直接连接通路,完成对大脑信号的采集,进而加以分析。Neuralink采取的是入侵式的接口,通过神经外科机器人将4-6微米类头发丝的超细柔性电极植入脑内,以收集大脑信号,并将这些线连接至耳后的脑波发射器上,以便帮助恢复损伤的听觉、视觉和肢体运动能力等。
针对该项技术中“电极植入脑内持续时长、是否会引起脑损伤”、“实际能从大脑中提取何类数据”、“植入电极一旦出现问题后续全部拔出进行修复是否可行”、“脑内数据是否会造黑客截取”等系列问题,引发市场强烈关注与讨论。
目前,该项技术仍在实验室研发阶段,且市场普遍认可帮助渐冻人、帕金森等患者重拾感知是“脑机接口”主流发展方向,马斯克将其发展方向定为“大众之间交互方式”太过疯狂。另外,一名曾因瘫痪植入脑机接口的患者表示,虽然Neuralink产品中更多的电极将有助接受脑中更多神经元,完成更多任务,但危险性也更高,仍建议有需求的患者采用传统的硅电极植入物。
(一)马斯克:为什么我要用 iPhone 连接人类的大脑?
(二)专访 | 脑机接口研究先驱米格尔•尼科莱利斯:马斯克的观点我不同意
(三)马斯克受多名科学家质疑:他的脑机接口最新、最疯狂、最具争议的点是什么?
(四)对标马斯克,让“钢铁侠”走入现实,这家脑机接口公司凭什么?
(五)首批“芯片人”评价马斯克的脑机接口:我很兴奋,但不建议大家购买
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特斯拉创始人马斯克继创立探索火箭公司SpaceX后,在2017年创立了专注脑机接口的企业Neuralink,目标是让人脑与电脑相连,终极理想是人与人之间的沟通以后无需通过手机等传输工具,可直接将自己的想法从大脑转移至别人的脑内。
当然上述想法比较疯狂,目前公司的主要目标是能帮助脑损伤患者,在瘫痪病患的大脑中植入设备并允许他们控制手机或者计算机,帮助其实现沟通交流。
所谓“脑机接口”技术是指通过外部设备与人或动物的大脑建立直接连接通路,完成对大脑信号的采集,进而加以分析,以便帮助恢复损伤的听觉、视觉和肢体运动能力等。
在2019年7月16日,Neuralink举行了一场声势浩大的发布会,目前在一只猴子身上进行试验,已能通过大脑控制电脑,涉及具体创新如下:
①推出创新超纤细材料Threads,其宽度仅4-6微米,通过Threads能进行大量数据传输;
②开发神经外科机器人,将Threads植入到人脑中。该机器人类似显微镜和缝纫机的组合体,每分钟能向大脑中插入6个Threads;
③定制芯片,读取、清理并放大大脑中的信号;
④N1传感器,将其嵌入人体可实现无线方式传输数据。
人类大脑皮层目前共有两层,边缘系统和大脑皮质,前者用于控制情绪、长期的记忆和行为等;后者处理复杂思想、推理和长期规划,马斯克则希望他的大脑接口成为第三层,对前两者进行补充。
目前除了马斯克的Neuralink,Facebook的Building8部门同样在做类似的开发,MIT也在开发用于人脑植入的超细电线。
除了技术问题,公众对脑接口安全性、伦理道德上的担忧更甚于基因编辑,在脑内安装高科技是否安全、是否可能遭遇黑客入侵都是该技术未来发展过程中难以回避的挑战。
脑机接口领域开创者米格尔•尼科莱利斯现任杜克大学医学院神经生物学教授,著有《脑机穿越:脑机接口改变人类未来》。在接受雷锋网采访时,对脑机接口、人工智能等领域问题有如下看法:
脑机接口英文翻译是Brain-MachineInterface,他是个通用型接口,并不只被限制与电脑相联,而是可以和各种各样的机器连接,比如汽车、机器人、手机等。
脑机接口最先用于机械控制层面,通过该接口能帮助瘫痪患者重获“肢体控制”——手能动,脚能移,后来扩展到其他病例包括帕金森、癫痫等。在未来,如果脑机接口能成为人与手机、电脑、汽车等产品之间的控制接口,将会给人类的生活带来巨大改变。
目前市场上已存在的脑机应用技术,通过脑电波实现,主要针对渐冻人,但这种打字速度非常慢,用户并非直接去想字母,而是通过大脑移动画面上的鼠标去选择你想选择的字母。这与文内所述的脑机接口并非同一概念。
马斯克最近表示,人类要想不被机器全面超越,就得变成赛博格(Cybrog)。在采访中,尼科莱利斯明确表示自己不认可马斯克的观点,认为马斯克并不是很懂这个领域,就是想推销自己的公司。尼科莱利斯认为人脑不会被电脑超越,因为人脑的运作机制和电脑是不一样的,即使人工智能是在模拟人脑,它也无法真正地像人脑一样运作。因为大脑内并非全数字信息,也有模拟类信息,后者是电脑无法复制的。
整体而言,人工智能很擅长于识别被用于训练它的模式,人的大脑则可以识别各种东西,不管有没有大数据的训练。例如,给大数据软件输入莫扎特所有的音乐、曲调,它就会创作出类似莫扎特的音乐。但人类如果坐在钢琴前,可通过以往所学积累创造一种新类型的音乐,但机器做不到。
同时,尼科莱利斯认为“数字永生”也是非现实的,因为脑内一些机械运动可以下载,但深度记忆、深藏于生物组织中的信息是无法提取的。
对于脑机接口未来发展的道路,尼科莱利斯给出的判断是:医生将可以用这样的技术,连接到地球另一端的病人,帮助他们训练来更快地恢复,这一切通过网络就能进行。
《麻省理工科技评论》采访了多个领域的多位专家以了解Neuralink目前的进展状况,并对其做出四字评价:不太新颖。长久以来,科学家们一直都在对患者进行脑部植入的测试,通过植入可以让患者移动光标或者机器手臂,但这仅限于研究环境。
马斯克的脑机技术将使用大量细线来收集大脑中的信号以跟踪脑电波,最终的目标是将这些线连接到一个脑波发射器上,这样就可以像助听器一样戴在耳朵后面,具体如下图:
对于Neuralink目前的技术,《麻省理工科技评论》有如下疑问:
①目前用于将神经元发出的电子噪音转换成清晰的数字信号的专用电脑芯片缺少无线发射器,只能通过有线连接进行数据传输;
②Threads柔性电极确实为目前最先进的技术,但并不是Neuralink自主研发的,而是利用一项由德克萨斯大学奥斯汀分校ChongXie等人开发的技术;
③电极材料植入脑内,能持续多久是个问题,另外电极会引起神经胶质增生的组织损伤,这个问题目前难以解决;
④马斯克很少提及通过动物实验,从动物大脑中收集的实际数据是什么,也未在发布会上完整展示处理数据的方式。
总体而言,马斯克长远的目标是为大众提供脑机接口,是个人会“推荐给家人和朋友”的那种产品,而不仅仅是让有严重疾病的患者使用。但整个项目中最新、最疯狂、最具争议的部分是,即使开颅手术变得像近视眼激光手术一样简单,但一个普通消费者不会为了脑机接口这款产品去做开颅手术,除了因疾病等客观因素对脑机接口有需求的患者,普通消费者的购买意愿将会很低。
相较于前文围绕Neuralink介绍的入侵式(需进行开颅手术)脑机接口,本文关注的BrainRobotics提供非入侵式“脑机接口”产品,即头戴设备,并成功实现产品化。
公司基于在机器学习、设计和神经科学等方面的知识开发“脑机接口”产品,目前主要应用于教育和健康两大领域,创造关于大脑的创新应用。在教育领域,公司推出“赋思头环”并已经规模投入市场使用,该产品主要基于“赋思脑机接口头环”对脑电信号进行检测分析,方便开展针对性的神经反馈训练,进而提高学生的专注力。在健康领域,主要利用脑机接口技术为残疾人提供“智能假肢”,目前的智能假肢市场上,一整套设备的价格接近50万元人民币,而BrainRobotics的智能假肢目标价位定在5万元左右,能把价格压低的最核心原因,就是他们改变了之前智能假肢的装配和使用方式。
公司非入侵式脑机接口落地的难点主要有两项:
①采集脑电信号电极材料的选择。大脑思考的过程是通过神经元进行化学反应和电信号交互,从而产生一个振幅很微小的电压差,而采集信息就是通过不同的方法来获取大脑中的电压差,进而通过脑电信息的变化来分析推测。导电材料是否能让实验设备非常高精度的检测人的脑电信息至关重要;
②非侵入式方法从大脑外获取信号,限制颇多,如噪音、佩戴姿势等都可能影响信号。
整体而言,“脑机接口”技术拥有非常广阔的前景,它可以检测自闭症儿童的脑电信号,通过分析辅助治疗,帮助他们康复;也可以帮助注意力缺陷多动症(ADHD)的孩子,通过神经反馈训练,让他们回归到正常学习生活。对于普通学生也可以帮助提高其专注力,加强学习能力;还可以帮助残疾人制造智能假肢,服务社会等太多可以细化的分支领域。
本文受访者Nathan Copeland 是第一批因为瘫痪而植入脑机接口的“拓荒者”之一,他的植入物是四个像钉子一样钉在脑中的硅电极(称为“犹他阵列”),通过他头上的套接字(socket)来连接外部世界。这些套接字可以让他控制机器人和电脑,也可以把感觉传回他的大脑,具体如下:
相较于APL公司的机械臂、DEKA公司的Luke仿生机械臂,Copeland更喜欢KUKA公司的LBR组装机械臂,这个装备有很多关节的手臂可以突破人类手臂的生理极限,并且反应速度更快,具体如下:


