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。& T" A$ [3 Y1 @6 [& `+ C1 @, v
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如果这项技术能做到安全、无痛，无副作用，你会尝试吗？
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; t' U# k4 l; ?8 ~3 E8 Z3 z+ w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。
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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。4 g6 E! ~+ E) [1 E S
. K8 p1 j; b, ?- `具体操作如下：0 y8 h8 k0 n4 }2 H8 V6 w% l, u1 B
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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。
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' L0 M2 P, K! b1 s* F) J! m* H* x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」。
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2 p2 g& g9 N' {7 k8 C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：8 Y2 S+ N8 x1 n' ~. B" C. s% f
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& ~3 ~/ d& ~+ L: ~* W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：: ]0 V& N- V( G' @
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3 S& E. _+ I$ M* N# _# C0 b. @, q9 l5 V! {. v! G; I0 I/ a7 T
; W: _7 A; x* Q) P3 g5 Z& u7 D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。
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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：, B7 N$ s0 F+ T1 I
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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。' E2 C0 H! V+ s
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马斯克说，这个传感器，可以用 iPhone 来控制
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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。' G* }5 R" Z6 v4 T* ~
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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. n" z1 u7 h8 x9 u
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5 ]9 K. v8 z6 v+ f0 Z, G神秘的 Neuralink公司/ V3 {- c1 o3 S6 b8 j2 s
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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」。; V" t9 A5 ^& I; q3 H! l+ }* S
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/ c2 D- z2 B% U- N" D, U/ a+ k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。
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9 l7 W+ w8 p9 V$ M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。
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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。# ^8 X1 B8 i2 {" Y* g
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2 }9 m( R% }- E: i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。
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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。2 A1 ?- s- u" k. g" t- z
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. ?6 u0 v3 H: Y A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。
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5 n! P* e9 S `$ c1 h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”。0 I8 k3 |) _' _0 D! z/ ~
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# Q4 V2 c5 ?# _) M2 W4 {2 G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。
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# a5 v( @# a' ^! V u" d4 ^" C5 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。
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2020年前人类患者可以使用该技术？$ K; [/ d- n# q% A$ D
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“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。5 o1 _. }# ^% G/ O( m) d
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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。' ~0 T7 {1 X/ q3 l1 Q
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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。1 C8 F0 D2 r- Z5 b4 R' B: ]
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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。! R }- H' v; y* ~& _! m4 c
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而这些案例都需要繁琐的外置设备：' K8 h5 j* D9 h6 ~7 d; M
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7 i5 {3 u" w, v1 M. M7 ]" P
- S: n/ t) X R& O: R7 A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。( L6 U( F# g! l
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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。/ Z6 i5 r! k2 W; S: [9 S. ?
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重点是，这些特点结合后，让人感觉人人都能用。
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! Y+ r7 j3 ~" \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」。
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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。- F) f; _% v) Y. ?
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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。7 P6 h1 H# J/ n& ^6 L/ T
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[( p% i8 x, H( i9 C/ D% M; i其次就是能够在大脑上缝线的“缝纫机”：
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6 G B6 ?1 a- B2 {6 S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。5 l3 E# g+ f- \# w$ C# f8 A
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3 z" y; y+ G" ~- a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% 。
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l- R) N( [6 {, `! R n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：
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, T, A( u( ]- x这就是传说中的...不想当裁缝的医生，不是好科学家？
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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。- t4 @0 m3 B; x- W
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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。
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Neuralink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。1 P) N% f5 t9 Z# q. A
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4 A1 [5 z* v3 h6 G5 _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....
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脑机接口技术发展的未来* ~1 @+ ]* j: u" z F% n4 ]
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, V# i9 _5 D6 l% S, H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。
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, k4 G/ [. j* e! l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。
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! \% Z7 Y- H3 _' T3 n4 U7 A( X
* u. s4 z, I1 C2 P- v$ B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。
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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。2 a; B. T: J& P8 Z c: p- S
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就像《超体》里的露西。
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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”。' s! |# {, y3 e& u) {8 p6 s
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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.……
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; o" n: X8 t: Y. a- L u% c2 _! f) T4 a' M5 ]
( G/ I' |- }7 m+ e$ @3 Q不过该技术公布后，人们似乎更关心实用性？3 r' I5 ]4 R1 g c8 f
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例如
, l ^8 P0 v3 b- u* N洗澡会不会进水？
, q0 ^ }$ I% p7 U! o5 [内存够不够大？
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5 @, K$ }1 I. J5 O& v6 f也有人表示，该技术应用在植发领域，想必是个新突破……
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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。
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来源：科技日报综合狂丸科学、爱范儿、新浪微博等; D# L3 h8 X! ^
编辑：岳靓. x' S/ L s1 a2 Q
, ~. c- D6 v+ v# r& p审核：王小龙' A7 [& ]+ i* I6 ?7 |& \
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来源：http://mp.weixin.qq.com/s?src=11×tamp=1563433205&ver=1735&signature=ZUHP10FlnEe91dLMfx5yNeI3I*srUk8zJzbWSp-3ACaBFQ6YCPEFuguBRlUFVspvSs9t1x8qEsrSLO6ClM03udpTJVXTPRoBnxvRjdtoXf4jYyxoGBA9Ed-SY8Qw38To&new=10 g! a* V) {; r& B
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发表于 2019-7-18 15:02:54
