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。
8 U8 S3 N5 K% P9 x' y
6 Z; S: e- u$ D2 R# ]如果这项技术能做到安全、无痛，无副作用，你会尝试吗？
# w3 h$ S6 x$ A3 E0 J' H1 B4 s
' H- \% y4 P6 `& _3 p. J

' [( \: ~2 i  F; ^- T
0 ]- O. @4 X" u4 _/ o% {
4 k. Q* @( A: o* v% l9 S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。



8 H4 f" T. \2 X/ d; P# A
% ]8 m" U- g9 f. Q' I! _3 u
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。

具体操作如下：

* o1 p" k0 z" |3 q7 s! {, C' o% g
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。
( r1 Y7 y. u3 Z+ F7 ]


6 @; w" e  ?9 ^' k) T

( T/ n3 C& k. R8 I" F
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」。

2 ?5 b  i1 h. z$ V7 u% u
1 i! n/ j2 R' }! e
$ G& s, S% o7 o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：
% A" g% W  z2 }1 Y. p

- n8 I1 e3 H; ?# B5 \6 e1 c

' R' m# l7 V. s! `- N' C' |
9 Q$ r0 Z+ i# D: L" Z
) e4 C. J/ H8 z  i9 Y0 Z7 A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：
: n$ V+ `, F) i$ A" g; @$ W

& l% s6 [( L8 V1 y


: M& [: U3 w& Z4 T# I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。
* [  k, d" \% T' s
' T! m/ Y9 Y$ B; q2 s" u/ l  n* R$ _
7 S7 @/ L; N( Z" M( o- S( T, u* H
% W  _. K8 u! }$ t. T# U  V" n" a8 p0 ~
$ J( B4 M) E( H# _- E1 z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：

7 s  J8 A6 d$ q. ~: t$ L
. I1 R9 c: V3 h$ b. ?( O
  o: S0 b* {$ D1 {  dN1 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。
  S) J5 [; E5 R; g) X4 e. x
, L+ l$ O* _9 c6 W( J7 _
8 I- B. ^$ ^% {+ u  D' n6 l
6 ~+ v8 o# r5 g
) H1 O# ]5 D6 U% w4 w0 Z5 m$ i马斯克说，这个传感器，可以用 iPhone 来控制

; G0 Z, q9 f( y% y3 d+ o. z$ c
# B6 w5 l  Z7 H1 m8 R# j5 K
1 G3 {, U: S* i- g
. L) `. I$ M$ E9 E
1 w9 J1 Y; x" a+ h: ^2 \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。

' H3 t- I8 w0 y5 w7 o% u
5 ~8 P6 C# X7 H% p; T

& s" E; Y$ T5 B4 z3 u
4 `( `. E3 B  f3 z+ @6 w. i5 r$ C
: l; [, @% t% L+ J& C  {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。
! U6 v$ l% a+ ~8 J2 _$ b' Y
) i' `9 E+ j2 H" d7 {: w
& Z/ E  H& n6 U$ ?$ t2 T6 f# Y9 ]

" K' h- q7 m" z
! L, g$ N4 v: s0 q8 T, A神秘的 Neuralink公司


! [+ |' D8 L: ]. d8 Y  M: j2016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」。
7 ]& G. W! w& S, ^5 V) G
7 `9 e" Q# H  m
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。

- J6 F6 K6 Y  K) V; n

$ i9 m* p9 o+ f" n' j" Z
. {, T& {- X% M- c& _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。
* U; L$ j3 [+ D( Q7 X

( G0 D$ ]: z! `. Q% |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。


5 V2 m" @# ~) N0 ]7 |5 v

) R" z0 m. |$ v7 d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。


/ O. b/ U% q" l5 n. f6 t
' m) _! E6 B2 N0 o
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。
+ g; P% ^2 v/ I2 B2 g2 \0 z) T

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。
8 p5 p, ~5 I9 z3 _- b7 Z
6 C9 \3 \$ {, X1 ^3 P: s
" f6 o- T2 v/ i" b9 c% Q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”。
" J, P  h9 R# T* e2 i  r( C
5 x( b+ u6 y1 J9 G8 P6 Y
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。
; x+ e! z8 j3 e4 `( C# n" c& c
7 L8 z+ m* p% h9 U" Q
# _* T+ [6 y, _2 H2 {9 e# y
: V) y/ I1 t' l. j( `. j" B
" o# Q1 m8 @- w& I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/ y$ l+ f7 i5 B
: I- }# N3 X" C: {) w
3 k" Q7 J5 |8 J: ], F/ S

. b; y1 k* Z! {4 ?0 R" z
! k2 x3 P& y' T8 d7 U' W& _# u
7 |9 l+ l/ G* O% N. I9 H2 P' V
2020年前人类患者可以使用该技术？
6 Q- R( G6 m/ c5 M6 N9 P/ w

& h6 k. N, }  w8 ?+ R, C3 T! P“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。
% M! l/ q$ g: W3 B
' c  w) T2 E; n; _7 F$ D2 G7 `0 v
+ v3 `% X/ M) N) @8 [
, c! i  e) W4 e# ?7 T) L

! e5 M" U' @* c. X
6 D7 l! J6 ?9 K  p! V& D
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。
! o1 ]2 ]6 u$ u' ^/ P

4 c. h( `* t4 f

0 [0 \7 q5 \3 O& P: I1 R1 d
) Z$ ~2 ~; y* R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。

4 |9 I0 D1 Z4 \1 x2 Q9 {
5 v% d6 M9 g: r0 x
4 o1 r5 [3 X1 B3 ?, i

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。
) {' D( t  M* U% V. s/ k% ?3 G
$ u5 v6 M8 }. }8 [

而这些案例都需要繁琐的外置设备：
$ Y. A" P/ ]4 X- {3 F4 l" \


; d& h! U$ J) v: y) @; y. [0 g

* ^  m' u9 ^5 H5 L( p, Q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。


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。


: J' S/ u0 |$ V
5 q  a5 @8 J$ }5 e+ Z8 V0 P
; Z4 D( E; u" Y: m0 S+ z% F* q- Q! `* q: T
重点是，这些特点结合后，让人感觉人人都能用。

: t' F3 z9 {* x8 R
# \# l$ H- S; U5 C


! z/ J" B7 L- x8 O& _" }! }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 Z& E; b/ i( z$ E- N  q

9 Z& A8 I8 r6 s7 P/ @, ]6 m6 r* x

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。
+ m% r9 V2 Q  D# j; o

! p: N; d# z- h* P9 u

- [9 h; ~7 w3 ?- O) \5 Y

其次就是能够在大脑上缝线的“缝纫机”：

; h0 K8 Y( E6 I$ r
- ]9 r1 w8 U+ e% L. \

( x/ v/ j8 s1 x, K/ m' `) M
5 W/ {- ~; p7 Y' U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。
' ?, L3 G6 o2 Y( c5 G
- P# |' z) B: W3 _
6 u. y) d4 n% }& E7 k$ E: d% a

# k0 P/ X  b) V* t4 d$ o3 K3 |5 R
/ S/ C3 H2 j* t8 h' [% y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% 。
+ V) I; e: S8 t% `( y) A


- J* H  K1 d& H( P% m& a

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：





这就是传说中的...不想当裁缝的医生，不是好科学家？

* w/ b+ H& |) L6 i7 ?% U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。
1 |# S! H/ ?8 D3 Y, }; T; A, \
. E: z( h. N) J& i6 _  w

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。
3 z& u5 X; ~3 D& S6 E0 a$ z8 j

, C0 f* V' D$ F; A( Y! U8 w; Q, Z


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。
! @9 Y- f9 X9 Q: V9 A
/ s  y$ D/ B( b4 u
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....

  r  K* G* m" W4 g' J2 J" ]
脑机接口技术发展的未来


1 s( k% d4 i3 y0 _2 u- h/ a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。

, O4 B' U- y. F* l! c- z
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。


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。


( e" O6 K4 l  q2 ]5 j* z( ?* t" a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。



/ c& C! _5 K. C* o; t就像《超体》里的露西。

6 Z1 S' \% T! m6 _1 k# R4 e

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”。
6 q# _& V, _9 I9 Y) p" `
7 k! `8 W" l# u. w
, T7 E' k, s( V( Q' O% _8 K( T
- M+ ~5 H" i2 U) u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.……


5 [! C7 @' U) U6 y: a5 s1 d3 A
7 d3 ?& T5 E) [& U4 @$ \

+ g# V# C5 r7 T- h, m% Z& \不过该技术公布后，人们似乎更关心实用性？


例如
" k' F& c0 j9 M2 V4 M洗澡会不会进水？
6 g# Q1 |- Q1 G- v; ]# D) P内存够不够大？
5 d; t- e: c2 B

也有人表示，该技术应用在植发领域，想必是个新突破……
) @7 z9 u: T* q% G& G


7 p/ h) k+ g" x1 \% ]! }3 k
) T4 g3 @6 F+ R2 J; p6 J/ O
1 A0 e; e: z! v$ \- T% Q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。
9 E" S. K- _7 k: F7 B7 J* P! y# M  a

0 h) q/ \8 U0 \! w2 P: W1 n

. l% C7 S8 C5 D+ x1 e) `

$ Y; S9 u: T1 w& V  T  _

: x4 D2 T" h, D. O. K

: L/ j$ a# U3 B/ I' x# z" E! x1 c

3 z* C: D) C3 Z0 y- \, @

) O% b0 |, `. i' D7 L6 p来源：科技日报综合狂丸科学、爱范儿、新浪微博等
编辑：岳靓

: j, r  i5 u: F- M: j审核：王小龙
7 i3 y( k9 H. T& z! b$ |

  \! s; T/ t; P( K/ u
2 T: l- p3 d7 B1 H
来源：http://mp.weixin.qq.com/s?src=11&timestamp=1563433205&ver=1735&signature=ZUHP10FlnEe91dLMfx5yNeI3I*srUk8zJzbWSp-3ACaBFQ6YCPEFuguBRlUFVspvSs9t1x8qEsrSLO6ClM03udpTJVXTPRoBnxvRjdtoXf4jYyxoGBA9Ed-SY8Qw38To&new=1
: c6 {6 W( O( L) K; V6 J* P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！