钻开脑袋连接芯片，真人钢铁侠这次要打造黑客帝国?

aladinjiang

科幻作品里，有一个经典的设定，那就是将大脑和电脑连接，从而实现智力、注意力、洞察能力、情感能力、计算能力、感知能力等等等能力的提升。
% n& x% u( u. {4 U5 B- O+ U  ^
9 T7 r1 c7 c( W* f如果这项技术能做到安全、无痛，无副作用，你会尝试吗？

# p+ K7 x; o4 G# G. a, H0 e
/ L$ \' J% g& d: k$ ]4 V, O2 O! G
这听起来好像还很遥远，不过SpaceX的CEO，“真人钢铁侠”Elon Musk觉得，明年就可以搞个人体实验，试一下。

" |: R' y7 n/ A0 n7 ^) [$ B! H, ^

) n1 f7 @0 T; x" S. ~; }
: S: L  u9 h+ v8 w6 L- S
简单来说，就是当地时间 7 月 16 日，Elon Musk发布了一个脑机接口系统，它通过一台神经手术机器人向大脑内快速植入大量 4-6 微米粗细的线，通过 USB-C 接口直接读取大脑信号，并可以用 iPhone 控制。
; c% W- Q8 O5 x  P# q
5 }% v$ V( _" f/ _具体操作如下：

9 b1 e7 p" F0 a
+ j' N- q0 P, U( \Neuralink公司会用机器在人的头骨上钻4个8毫米的洞，并嵌入芯片，同时还会在大脑中植入超细丝线，用于检测神经元的活动。
( e; k" f& }4 |; z- H- I

4 V. W; r# s6 s
# @. u8 u. x# W7 L) v+ q- U# H

, [; E% R2 T& F) E
这样，大脑的信息会顺着「线」来到芯片，然后信息被处理后会通过无线技术传递到其他设备，实现所谓的「人机互联」。



8 T. ~* v- e- v6 d- a3 |; X这些线的直径只有 4-6 微米，连头发丝的 1/10 都不到。为了把这些线植入到大脑中，Neuralink 造了一台神经外科手术机器人：
: f# }4 I* c; y





- c' H/ @4 ]" U; E' F9 l. E这个机器人的工作方式就跟一台缝纫机一样，一针一针地把线插入到脑中：
* H5 d/ X! o, N' U; X6 A# o0 I
; h1 z4 z& z1 [; ?
- B3 N: p. T* [/ Y- c8 \

; H6 B" t. t2 k- w( B$ ~
据说这种方式不仅可以达到 10 秒钟一条线（192 个电极）的速度，还能自动避开血管。然后，他们开发了一个特制的芯片，用来读取大脑的信号，并进行降噪和信号放大。目前这个系统是用 USB-C 接口来传输数据。

; t" H' w' N3 N; k2 w

9 [9 q7 l7 N& R$ ?; o
* {, b& U% S/ D  V但马斯克的长期目标还是无线方式，也就是用这个叫 N1 传感器的东西：

) ]! A. b) x6 v6 E

N1 里面包含 4 个传感器，其中 3 个放在掌管运动的大脑区域，另外 1 个放在体感区域。它们连到耳朵后面一个带电池的无线接收器上。
! w0 Z  B" q, l



$ H+ x" I# S4 w  G: e3 l# W/ [马斯克说，这个传感器，可以用 iPhone 来控制

: J7 n) E1 C/ Y1 H) ?$ `4 ^+ x
. L9 W: p" R! {9 C
3 U# x9 l0 N; y( A; S/ G; M

+ @  ~2 O+ n; t$ [! K* Z目前该技术已经在小鼠身上进行过测试，数据传输方面表现良好，可以轻松超越同类设备。Elon Musk也表示，明年将会展开人体实验。
. y% z. S" I+ F4 [( n+ s
/ N( Q$ f9 o/ x9 [. I3 |$ q

( T! O1 d+ I4 T  w( E
$ R( t, ?  [' A0 [. w
在发布会的提问环节，马斯克说他们其实已经在一只猴子身上做了实验，现在这只猴子可以用大脑来控制电脑了。两年过去了，Neuralink终于憋了个大招。
$ B, x# @) E6 w9 d0 }

+ c6 C- o9 V9 L+ m/ M

  K5 E! C- m0 T4 {* h4 K( u

( c) K' W! e3 e神秘的 Neuralink公司


2016年7月， Neuralink成立时，Elon Musk就宣布了该公司建立的目的——为了开发「连接人类和计算机的脑机接口」。


相比起Elon Musk其他公司，Neuralink 显得十分低调神秘，官号两年间发的推特寥寥可数，还大多是关于此次发布会的。
1 U! y: W) ]' \( i; `
* R7 z" h8 u3 b  e; a) e. O# Y8 h$ G

( J. s0 S3 d5 Q  u7 j* m
) J3 u# E: W6 M  k
0 m2 C; g  N) ]( Y' y直到发布会前，它的官方网站上，除了 13 个职位的招聘启事之外，没有任何其他信息。看起来就像是在说：“除了招人和干活，我们忙得连做网站的时间都没有。”事实可能真的是这样。
7 U, a& f, H$ @2 k, m2 c7 A) _
0 B6 O" d+ N4 `6 `( m+ P; |. f
因为要做出一个可用脑机接口系统，是一件复杂得超出想象的浩大工程。


: E7 _/ f& |2 Z2 z- r8 }
. H/ l( q4 z- Y$ M2 c2 q
我们的大脑里有 1000 亿个神经元细胞，这个数字和银河系里恒星的数量一样多，所以你的大脑其实就是一个小银河。这 1000 亿个神经元，通过叫轴突、树突的东西彼此连接在一起，组成一个巨大的网络。

$ L) Z& \% K5 x% `' \3 T
% l1 Q# F, Y; H
+ S. m* L- \$ Q( Y* N
Neuralink 认为，要达到交流简单明确的信息的程度，脑机接口起码要同时记录 100 万个神经元。而一个神经元细胞有多大呢？一个神经元细胞的直径通常是 10-15 微米，差不多是头发丝粗细的 1/10。
- W2 c3 a. _; K: ]3 V# Y

5 L$ Y; T: Y  |  H( V目前，人类对大脑运行机制的理解，处在一个极尴尬的境地。一方面，在宏观层面上，感知、情绪、计算等等，都可以被直接观察和衡量；而在微观层面上，我们也知道了神经元细胞之间是通过轴突和树突连接在一起，通过电位差，像古代烽火台一样一个接一个地传递各种信号和指令。
( `5 r9 p5 Q& {. X6 X

" q9 \8 T' w+ ]) M" p, C但是，在宏观和微观之间，我们关于大脑的认知说是一块蛮荒之地也不为过。我们完全不知道，为什么一个电位信号通过神经系统从脚底传递到大脑中，然后大脑就能把这个信号理解为“我踩到钉子了”。
- ?( o0 r% k9 e* t" r& `

所以，要完整地理解大脑如何运作，形成从物理化学层面到生物层面再到意识层面的整体认知，只有一个办法：打入大脑内部。脑机接口在概念上其实就是一个中间件，一头连接人脑，一头连接电脑。

% t1 `* N; ~* _* p7 n# h
, Y8 x. B. Y; s3 I5 Y0 m' x
5 t( o' T- ^% Q' ?; b! P
它的核心功能就是从神经元细胞读取信号，“翻译”成电脑可以处理的数字信号，然后在两者之间充当电报员和翻译的角色。
" a! A9 j4 v( w* U
8 C# D0 x8 ?4 f' F6 J# W: A: E3 P+ _
2 @$ x( K  w& s5 L0 a5 V. E) @


) D4 t" a8 M+ w8 h/ z" x2 _
! z% C, S- c: D* c9 V$ s
3 |) n" w: d' E2 N2020年前人类患者可以使用该技术？
/ t. d5 D5 N# Q5 D% n, H- l( ]

9 U1 @8 v6 o8 U0 P# w“脑机接口”简称BCI，是在人脑与外部设备之间，创建的连接通路，这种设计现阶段更多是为了用于恢复受损的听觉、视觉，以及一些肢体运动能力。
1 M. E2 n+ O8 }* z* q

0 n: [6 X8 H% W+ T& }- ^$ u- z

  `* o1 i3 g& g- r) G9 U
Neuralink 的短期目标之一，是要让肢体残障人士利用这套系统来做一些以前做不到的事情，从而大幅度提升他们的生活质量。最终目标则是通过类似技术，增强人类能力。
/ ^' Y' o, b% r+ {# a


8 l. D/ h" B5 L  A
$ g3 ?- N/ `4 s/ K
6 W% B* D5 l  b# d/ B其实关于脑机接口的研究从数十年前就开始了，同时「侵入式脑机接口」所获取的神经信号质量比较高，而这种接口通常直接植入到大脑皮层。

  Z# [5 t7 q- {# ~% O3 p) T
1 h+ b! N7 u6 t  ^/ @

! d0 I: G% l3 @% M
例如1978年，一位男性盲人Jerry的视觉皮层植入了68个电极的阵列，并成功制造了光幻视；2005年，四肢瘫痪的Matt Nagle通过植入含有96个电极阵列的BrainGate，完成了对机械臂的操控。
. F  c1 z: ?* s! y! t

. t" P: {8 N- \- j. p
而这些案例都需要繁琐的外置设备：



# R* o' b3 L( F1 g# O2 h

5 |* a0 u; J  q) O/ Y% f与它们不同的是，Neuralink的设计方案看起来更简单，更便捷、植入过程更高效。
4 a  k: j, Z; @& I: f
( i3 u7 v+ F4 a' F  b, Z
它的外置设备只有耳部的「电池」，没有其他累赘，信息传递可以靠蓝牙或者无线传输。

6 x9 A6 P7 g' b" i: N7 O


; [6 @+ Y% f9 `$ P! h' m9 V# h
重点是，这些特点结合后，让人感觉人人都能用。

3 E2 d( [% N7 R1 e1 s# P. N

8 P. b. y# K4 K  m8 _; H5 {

7 d' o8 L4 c" c% H% m! \& o3 N而为了做到这一点，Neuralink发明了了两样东西，第一个自然是足够细、而且耐用的「线」。


这些用来连接大脑的线比头发还要细，只有4到6微米，拥有多达3072个电极，或许从微观看，它更像是一串珍珠手串，这个想法来源自一种名为「神经蕾丝」的科幻概念。

0 k0 z0 v2 S9 i4 M; F% E7 i根据Neuralink的说法，这种线很有韧性同时兼顾了灵活性，头部在活动时不会对大脑产生损伤。
/ S( w& ?4 a7 O- \5 v3 R) h- V

其次就是能够在大脑上缝线的“缝纫机”：
3 O/ R1 J* S- Z' p

5 L+ o, q4 M8 m! Q" q
6 g. O9 ]7 |2 X/ Y) Z( I$ B5 p
/ l' ~2 A, k; v7 U3 Z. D5 K+ l; z
' R& L$ Z" l5 z' M1 ]4 w( ?2 v这是Neuralink推出的一款先进的外科手术机器人，能够在不伤害血管的情况下，每分钟插入6根线，携带192个电极。

) S' [3 b+ t/ k  L, N- t- _3 F
( u. o! m! H9 p' o0 P& o
7 b8 z4 G9 e) s7 o2 j; o: m

5 E6 L) S6 o2 M# L, I5 f4 _7 X据彭博社报道，这款机器人曾在动物身上进行过19次手术，成功率达到87% 。



# V1 x2 U% W. U4 l& h& ^+ E
+ G7 D8 Y* f7 E& p6 W* b/ ~
' v8 P& ^+ P9 ^+ L而从动态演示效果来看，这确实像是一台缝纫机，另外这台缝纫机需要一个脑外科医生亲自操作：



, Z# T( u( E! I" E

. e8 i9 e. N& {: ^1 B& T这就是传说中的...不想当裁缝的医生，不是好科学家？

5 I; l" j$ [4 ^. v
6 ~  L4 L' O! Z, t. q
. h1 S9 R8 f8 L5 S" i. J; ~不过Neuralink表示手术需要提升的东西还有很多，其中可以进一步改进的，是将机械钻头改为激光钻头。



' A5 L, \. m! ?6 }( Q因为机械钻头在钻透头盖骨时会产生振动，这会令手术很不方便，而激光钻头对头部的侵入性较小，也基本感受不到痛感。
1 V% }% U. |% d

2 K1 ?# V4 v5 u/ m
2 n9 a; r2 O( X
9 r2 ^7 {" C1 K; O+ b$ v
: ~. C! W/ i/ S  \% f; ?* PNeuralink目前正在向FDA申请批准，期望在2020年底之前让第一个人类患者配备这种技术。
9 D: ^4 G# c" Z' J
4 o2 z# \: I! O! i0 Y8 C- J
3 T) d7 Y) ?7 T2 W2 i) J只不过还不知道明年预计进行的人体实验是否会用激光钻头....

/ O) X# h. }7 N( v+ j8 p6 |
! Q7 O. M% H1 D8 j

脑机接口技术发展的未来
* i7 G6 Z! o0 _2 [, |

, a% N2 S0 B+ j' G脑机接口的技术，短期来看，仍然主要用于服务脑类疾病的病人，大幅度提升肢体残障人士的生活质量。
/ m# |& {1 F0 K# B6 g( V3 h
' S# h( m2 A/ N0 e
3 K) O9 ]0 d' y" @( |" C1 N这也是这个行业里很多公司的美好愿景之一。国内脑机接口创业公司 BrainCo 采用非侵入式，让失去双手的人用脑机接口控制机械手，基本能达到生活自理的程度。
9 ]8 c' }, p5 }( R* g* x( S! O

但上文也提到了终极目标，那就是通过类似技术，增强人类能力。

: ]5 z) S2 {1 V  D) i! _0 d6 i
弄明白大脑的运作机制之后，人类就能反过来改造它、优化它，未来也许会出现新物种 ——超级智人。



就像《超体》里的露西。



而Elon Musk内心还有着更大的目标，那就是希望这项技术能够在未来“对抗AI”。

1 M! X+ K* l  p0 \" J
, @7 |+ ?& H  w) _4 J
% ?/ B6 E& b7 k6 S( Q" n0 x随着人工智能发展，机器越来越强大，可靠的脑机接口有望成为人机共生的一个重要技术。感觉Elon Musk的思路就是，打不过你，就拉你入伙.……
& Y" m! G& S  |! }2 v* ^* u, P


* J. y% S9 O6 Y/ P3 @
0 w. J8 n6 V- G2 _/ b! g
; T- d+ j4 ]6 q不过该技术公布后，人们似乎更关心实用性？


/ N, w* B& y7 ]例如
" g) b; E/ I6 b: G) c洗澡会不会进水？
9 ^0 x* C: X! ~& \4 E" b1 P, N内存够不够大？
8 B6 R% V6 H- G* M7 O

3 ^; c8 e" k0 J& R7 K也有人表示，该技术应用在植发领域，想必是个新突破……
2 f( W1 T& _2 v& X6 C, Q  T

: @. E7 o* D+ w) E6 `, t

1 J+ G- I+ F- C( `3 R
7 x( U" A* d1 P* R# R% F+ U总之，这算是继火星移民、月球旅行、地底隧道后Elon Musk的又一宏愿，希望明年他别“鸽”了。
1 ^8 ]: o: S$ o' A+ A* l' @# ~
8 v* w# K0 b* F& _8 i( O9 E

7 N3 r( n4 Q% w/ d9 b: f3 @/ {

4 R5 O" o0 y3 X; L: n

% }6 B8 P+ k) E- N" D

1 v' x0 {; j. t

3 G4 K( ^, ]* O$ x9 S

0 v2 C. [7 I* E" u9 L) S

  s/ v( j2 x' K7 j2 M

9 r& n/ U2 X! b& R% S

' q- n9 a# ]; _$ S来源：科技日报综合狂丸科学、爱范儿、新浪微博等
& ^8 }+ m) ?# T) A$ {1 `2 r0 b编辑：岳靓
4 \5 Z& G2 b; R4 Q9 Q; b# z% N' ^
) r4 F% K" h9 L6 P  }审核：王小龙
' p9 `; `% `% Q
  b- K6 ], P3 L- v% t  P0 m7 [$ E* e1 J! R


来源：http://mp.weixin.qq.com/s?src=11&timestamp=1563433205&ver=1735&signature=ZUHP10FlnEe91dLMfx5yNeI3I*srUk8zJzbWSp-3ACaBFQ6YCPEFuguBRlUFVspvSs9t1x8qEsrSLO6ClM03udpTJVXTPRoBnxvRjdtoXf4jYyxoGBA9Ed-SY8Qw38To&new=1
6 M0 Y5 c% ~0 m& T/ I, Y免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！