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。
2 }" u2 m5 g6 F4 G
) Z  s3 z! }3 D如果这项技术能做到安全、无痛，无副作用，你会尝试吗？
. j  V( `( r% h8 G7 l7 s


5 t& S  `. h5 G

$ x. x, l  j$ J3 A

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。
" n! @8 n. U: V! x6 G4 V# A4 s


; S. V; v2 i* f, h' I3 |. D
% {, Z1 k# n! m6 \
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：


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。
4 I- r7 o2 G) c0 I: R

0 A' Q3 v' ?# `1 d) E% {* j6 i
" y, q; l4 y1 |1 h$ U: v$ W
. f5 V+ C  f1 K* J

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」。

5 T# d7 u7 D3 o" J' K6 d! f

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：
% M# M' h- f' k2 L* z& @  u
. a) L6 b3 `1 m9 h0 u9 O" Z
$ D+ D- v2 @8 l' d$ J$ i
( u+ F; M) G1 e4 F  m6 n
, m0 v1 Z% K' Q7 G0 n3 ^4 q2 m
' w6 `/ s! V0 C  w8 _; A  j& s( M
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：

5 Y8 O2 Q# v$ Z9 H5 m' s+ X8 }
8 T' s9 Y$ V! J/ Q) a


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。
8 ~% [% y8 a& t6 x: H2 c$ _7 W# R+ i
; y  o0 u2 }( I. \* {2 Q4 w
* G1 F/ Z% Y/ _1 J* e7 l

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：
2 A8 a6 ^* h5 m4 Y" I* {. G


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。

2 o* n  Z& b, [3 ^
* }) j' u; n2 W7 k" m/ U

  V, M; L" k( o3 t' [" W马斯克说，这个传感器，可以用 iPhone 来控制
: C( H2 H2 j  p8 a. }$ |
& S! A  v3 t$ E9 ]

* e: ~/ S  k) ^$ }4 |! K
1 ]* P1 I! V$ f0 r& P6 E, P
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。
- h: P+ F- c# ~- u* ^( i4 k

* {# q4 B% y2 `+ m$ v, @

; s6 v1 \: p; H1 L
, i) R! u0 W, D
+ j4 N" Q' g" @- L" O3 [( E' e4 j- 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。
. R$ K' e2 L6 j# y6 S1 T

" a8 S- w, ~- d
8 d# x* T% |8 U$ z. M
神秘的 Neuralink公司


, ~: R7 I! N5 \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」。
# u0 R" |; ^& y- c2 ?3 w

' P) b3 o  o. T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。

0 k* g& C! L, _6 N
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。

5 _  ~& D3 Y9 H
2 j+ k5 P( B8 @1 B* l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。



$ M. j: z; f1 p/ _
3 s  G! @( r2 `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。
3 q9 i2 B; Q: N7 ^3 k
. X* ^, E9 h0 }# U
9 P4 Q0 q4 @: A0 n( |8 g0 Q5 S

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。
. O- E) R- w  Z* R5 O
8 `& M- w& n5 S' L9 J
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。
0 ]' X" E' A+ G( d5 {2 R

, c! f4 ]7 @0 g. H4 B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”。
# W$ {1 X6 j2 U+ L  K$ ^0 A# [% p$ t1 [+ G
, f1 e2 A) @3 N+ C5 V
/ B' K, s. E$ m3 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。

* Y$ E* r# j/ {+ \


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。
! t$ U9 M5 X% I( a' n0 p. [, C

8 }/ s- @* _+ Z: T1 n

/ H/ C/ {+ p" Z3 g
& A! z2 c! _. H# s2 O% @

/ ?6 r" _4 o2 N( |- Z, d5 C( }2020年前人类患者可以使用该技术？

. i' @! \1 z8 b6 x7 }
“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。

( q7 f' m6 M$ Y7 q6 X6 ?) b" M

, m4 j, f0 N+ c% s# 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。
: A% d4 A* W+ R% ^/ D( {& G
" y& c  _9 N/ E' l2 |
3 u( v4 |" ~7 T8 `8 y

' H. N8 l% ], _" G# O; F3 F
1 k2 B$ L- a% E, w6 W+ O8 v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。

* w* N, _8 M5 d. C' g  S



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。
  `; b$ B8 p4 ?; T( z# D3 p, Q! V1 ~
; y8 Z+ U, ^) ^  M

% x8 `1 ?. N5 |" o6 Y3 E而这些案例都需要繁琐的外置设备：
" S% t; F- B; {9 `% C& f

+ Q9 t8 F1 B( O
/ J$ K9 [4 T+ P, h" ~' Z( N

9 X: o% R$ W! B0 S6 n% F4 I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。
8 R2 Z7 q/ V' ?  f
6 c8 k& X- _- n  s/ a
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。



9 ]5 O; d5 |) N9 {, n4 ~5 o- c

  b. K* d1 c! i+ @3 W重点是，这些特点结合后，让人感觉人人都能用。


% [) t0 ^. O7 R% [/ P
4 N% Z) R  v; Z8 i' h* w- _

% P* H4 l& e  {+ s! 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」。

" @3 X& n" f1 e
1 u+ B8 a  w0 F5 W" d" a( ~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。
3 r( ]! u7 J6 [
  t: i# r. |6 j" _3 n9 L5 }) _' s
2 T% U8 h0 A' V

/ G/ t8 R1 i8 Y' d6 E, }
8 \6 B0 p0 }" p$ @; j( `. t% {
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。
: V, a1 g/ I/ c( W( ]
& U$ Y  h$ l  }9 Z7 W# y1 _1 E

! O& U- B4 F0 d+ r; |- ]- ]+ q2 l
7 Q3 Z& `* K, H8 g; F其次就是能够在大脑上缝线的“缝纫机”：
. C- J: `4 W" ^) O8 D( B5 l
% Q% A( h0 b( j3 t
; u8 ?$ I8 I7 w; e$ r7 W9 _

- @5 V) d4 O/ h! J5 d
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。
& Y( X- P# C, F8 Y1 D: M% I


0 _& i% C$ ?. t" m
. i: o7 R/ m- C  M! x1 B$ Q
: x( Z4 x6 y, C7 m- z- c! }! b% r1 \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% 。
, o0 `/ ^/ g+ y- y* J. [" P


3 U6 [- \" l7 S6 j
" C. \4 Z& Q: l: L# n" U- 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：


! r5 i  v# I( U& M3 l% u
* V& `% G' R8 j6 T7 Y) S# C6 I
9 }1 }" m, n3 D# }0 I  W1 s5 T/ y! I- S
这就是传说中的...不想当裁缝的医生，不是好科学家？

- `/ d0 }, L) U8 `% K; N+ H- T9 v) O; C8 p
# \  m* D- ~# L8 Q6 i
- @7 M( A+ g( \1 K! W4 r6 b- v7 k. {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。
7 `0 U3 G0 e6 O6 c; U% @
8 k8 I0 F: F$ c0 F, h8 F
: O1 y( ?- ?- t# c
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。




4 `6 R" M1 O$ J" K
# u. @. g) A9 L8 I  l) VNeuralink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。
6 _! I: Q- w- {/ v; A3 ?: V
' j) d9 `+ C  z+ b3 N6 R
  I; j: p' r+ n& o! ^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....

% q% a5 h2 q0 {0 t
  }# u7 V3 U; i. X, d5 }

% P, Q" g: Q0 X6 J
) a. D" U, F6 d
0 K' }! j3 w2 `
$ x, }: Y% |& {  P& c3 [3 x; G脑机接口技术发展的未来
- i. y# m# u" m7 K/ F6 j, h. C; P7 e
. o& X$ V  L' k" c/ r: J
# W/ i' j& c# v0 ]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。


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。
% Y, K9 C$ i" Z) a. M
. ^2 q5 x# T  s) V- {
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。

% `8 f! b  z. [9 {# A
( X$ M! y+ {* L0 t  G2 Z2 {3 X
就像《超体》里的露西。

7 C9 `8 |1 N8 N# U
5 @) u/ S# C8 [  }! b1 i% U
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”。

0 v4 A2 e; E) F% ~4 ?1 i+ ?
$ {9 r- t/ L$ ^/ S3 @* y
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.……

8 }8 y, ~% o4 H5 f5 x+ Z0 @
- B" c0 _, Q7 e1 t


: m7 F/ U; p  K8 b, w不过该技术公布后，人们似乎更关心实用性？
& I7 U# d8 x2 F$ L4 \! x  P

例如
. ]( z. L# B+ U$ v) |4 d" \" |3 i8 t洗澡会不会进水？
) J8 I8 T5 T3 I) g9 p: W内存够不够大？
0 V3 j9 g) t) b
! _# g" M2 f8 E3 N' I8 D
也有人表示，该技术应用在植发领域，想必是个新突破……
* y0 n8 p& r0 @; }3 `9 G' U/ B


0 i9 k7 a; T5 f* ^* x9 q
4 u" a/ L  O6 D& q$ H
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。
8 k; y$ E. b' Z0 u; `8 e' j  g" l


  I% _; H+ r  x2 e/ Q

3 }5 p7 Y+ K: h! x( o

4 Y; e6 r# h* O  ~% V3 h# B

7 b! A: l* t6 W7 Y0 y! N9 y; {

0 M: c& q, n5 C8 F3 B* e# E' a, j

! b  j# c( V  p9 I* A5 B

* N1 u( P( ^$ ^: r8 R$ S2 t

来源：科技日报综合狂丸科学、爱范儿、新浪微博等
编辑：岳靓
5 L- B) t5 j6 I7 ?* G
审核：王小龙

4 Z- s  {' s. B6 ~/ z) s


7 t* t: _0 z+ }2 T; z来源：http://mp.weixin.qq.com/s?src=11&timestamp=1563433205&ver=1735&signature=ZUHP10FlnEe91dLMfx5yNeI3I*srUk8zJzbWSp-3ACaBFQ6YCPEFuguBRlUFVspvSs9t1x8qEsrSLO6ClM03udpTJVXTPRoBnxvRjdtoXf4jYyxoGBA9Ed-SY8Qw38To&new=1
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！