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。

" e* T9 F8 D2 O; @; s如果这项技术能做到安全、无痛，无副作用，你会尝试吗？

  c8 @; U8 j. j2 P

6 o" M7 k' t: d, o  j8 X+ h- ?; S: {

  _+ T, y7 [  ]" V+ U5 ^2 m
" d4 {" z: {" a/ o# ?* U
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。
. f; Y6 s# \8 q8 {

/ j' n4 b, `/ v) T: E1 d
1 ?+ M8 _! g) M' W8 q8 G
( O0 l( X3 R: F1 {
; K! W. q  M' Z% k& x# t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 X" i7 l- f6 V. c具体操作如下：

7 }, X& [$ j) V# y" D" K9 u
' L0 y6 Y% o; U" H  R: zNeuralink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。


; q& X  V' h" B4 U+ ?% B


. U) e8 A, p9 b, z+ H& C$ G/ C
$ K, v: R: \' \! K  {8 V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」。
  V4 B) g: O/ E* N+ n0 y


; [) m9 n+ |$ m- i0 Q1 {* j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：


3 S; R2 m1 [  ?% d4 [
9 q7 Y# {  p* p* U
7 F& y& t- j3 @; H' ]5 l
+ v. O7 N" N/ h1 {
" i& Q; n% @) D0 p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：
' x6 O) O0 I, k' U" c; P, B3 T" T! v8 i
. r; v0 D! ]9 j0 @


5 W- V+ ]6 d* V; {, f& y
; h6 t. P* C6 X/ O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。
) Q% _% Q! d  D. j
  M/ R" a% F. @" S7 k
" w5 K  E8 A8 T

9 H+ K: J* W, o. B# |7 b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：

/ h2 q6 M/ n0 a1 M# I& s1 B9 X# o

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。



; j! C' K! f$ S* l0 A
马斯克说，这个传感器，可以用 iPhone 来控制

4 Q$ ?7 H( e/ Y- O



6 ]3 W8 v6 f0 M2 J: n" |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。
& B. j- d' D5 q# \7 B
/ V* O9 z" s& N/ |( e: v+ `
" `. x; L4 h+ L4 o, ]# n

) Q9 T" b& L) e, \
% \8 O* W* m2 t/ I* Y  @
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。


0 f. p3 v2 i& e% {

# ]& W! E  E0 \

神秘的 Neuralink公司
: S- l' S1 o8 w. I. x$ ]  B% ?
3 k- C- V' y) [, w$ O$ d% F
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」。
6 S$ K7 F  O" v/ q! d
8 L, A3 M6 c6 B$ M1 y: h
4 Z/ Z  P) L1 I( E- 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。


5 h. N, L; g  s4 [  W6 a

2 E2 f6 _- h% p
, D$ _) y+ Z, H( K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。


; p! b5 q+ Q% W# 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。

. y+ k# b5 K6 ?7 @
1 x- }6 a6 `' B* G, B% C7 }/ g

1 z8 l; P2 x6 T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。



5 J( p, Y$ X! R# u/ J9 H/ b" M, C! g! F
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。
5 @  ^$ _# q* s. W4 ]
/ s) \& M' c# B  B1 m, t3 K
" c# m  H+ r9 G. n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。
1 o' ?3 S# J& G# I7 f
+ O" e. |5 A  _  S: k4 o
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”。

8 A- y: t2 g5 S- t% U/ {: i+ T
! {6 G9 `: s, C: a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。
3 u* R* ?% R1 e, b5 s; w* ~8 A) X
* ^  l( |2 w% s; s5 m
( z# z% H4 S$ A  G

# j) G( h, b7 [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。
- J6 j, I! c& F: @
' Q2 M' I7 [; ]
. ]; x+ T+ V+ A  `

  h  H/ Y- z' v2 A
' S3 o, `) G/ b/ u

3 X8 Z) s6 R1 m, ~2020年前人类患者可以使用该技术？

. y6 c0 h/ K2 T% ~
9 M! e. m1 q# C6 Y- \* y“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。


! v9 D, j* h" _4 d

7 }  L. U+ p6 g
, c8 ^! \, B, w( ^. ENeuralink 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。
# u" I/ R6 p( P




$ W. W3 D4 ?. X8 {+ U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。



# J& g1 M* {& s

4 g( H3 U0 j7 b8 x. n& A/ a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。
% W& i/ d5 ~) D  \* d6 Q$ L
4 s+ i7 c' z) y% _2 E2 ]) S
4 [0 f" u* o& p3 _/ K8 G. i5 n- G
而这些案例都需要繁琐的外置设备：

( C8 p, @: D1 E5 c6 g% Q+ T

6 `, o5 y) u5 d; i" }6 _) j
& k- I5 [  u" W2 \& x
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。


9 x6 F0 f6 V2 q. F, R3 U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。


' {2 O2 X$ \% t2 G8 {% h7 q
2 R5 C2 {1 N: a( m
  }9 @8 y3 p0 O, m; K5 d. q5 x
重点是，这些特点结合后，让人感觉人人都能用。

8 m! K$ Z/ r9 r1 Y0 E* O& j
1 W: b: @" V( D1 N; g9 t8 b


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」。

# O1 R  Z; ]5 G) B2 W
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。
( L; ^& A; B9 d: S, g

! |1 M; D. q' @" C7 ~9 A

& C- b1 X# m/ ~- ~! B
. ~* ]' T5 x# r+ q# W
% J% f; ^! O* Z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。


$ u1 J  Q( V, Q. A8 \0 }  X4 Z

其次就是能够在大脑上缝线的“缝纫机”：

4 ^- K8 d9 s' K/ a# Q& o

6 J* l6 k" Y  e" _0 o
+ n7 O/ C3 t9 M# s& ?( R
: T- q7 H9 T/ B' m. ~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。



  r9 B6 ~; P9 w3 N- c

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% 。
) S8 C; [/ I' k4 ]; c0 W& d


- c) Z+ q# T  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：
/ j5 t7 t' G* h7 Y4 p$ S! S; h




7 |) s4 y8 S% r: y这就是传说中的...不想当裁缝的医生，不是好科学家？
8 B; u' X4 y& r8 ~* G

' E* d8 d5 c4 d1 c' X" K; i2 v9 {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。
* c/ W9 E- f& K

* ^( t9 x+ @, B- D$ U
# m4 N4 d1 Y* n0 w0 U: y, L! 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。
$ r6 t' u  _/ {  s1 G4 b) I6 B
6 I3 X7 G/ E1 a- |0 Y; S" _

5 I; A! B$ K! k+ N
; X9 ~$ J0 w- i3 i0 Q: X8 `# ^; L9 {
3 a* K1 K7 M: H$ b& 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。
  u5 C% v# o* J9 A
  \3 o4 S5 ^) z. g5 |; I+ z
! G6 w. K. `' u0 A8 [7 d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....

$ F# T, l4 H) E8 P. p
$ B9 l6 K2 c3 R5 D
脑机接口技术发展的未来

' C, o* h* o1 L+ K; F
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。

. q# A5 l% o4 R4 Y- T5 R3 W! H
) `  D( p, n; q/ J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。
& z: r' I( t( [) V6 R" F
" Z: l0 f4 g8 G  x, Y
$ w  R: D4 y) 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。


5 V; ]( f! Z- Q+ L  Q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。

& ^0 v) j( C# J. G
" m" {' |- g, I% j4 n% i% H& L
就像《超体》里的露西。

8 ]5 w- ]8 ^& N3 |

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”。
8 H8 a! r# p" X0 I

# F( a- f! x+ b( B+ u: M
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.……


! i* s( V+ g3 r3 _8 h' f
; |, B( n; D" c; n

不过该技术公布后，人们似乎更关心实用性？


( u* u+ Y# w6 O* ?例如
洗澡会不会进水？
内存够不够大？
5 l% S0 Z: Z1 Z9 Y9 Z+ G& t, |1 ^

也有人表示，该技术应用在植发领域，想必是个新突破……
5 v  q& A$ Y! g( m) ^5 p) D

: ^0 E. f8 M5 ^
! i* M7 i2 T2 I- K8 p' f$ i

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。

- G4 j( @& _' q% P* i, c  F6 d
# n+ V' Z" [+ G0 ]  L

8 q: N/ R( Z; i, E; R. j3 k! o

" W, r6 w3 W4 [

: r+ L, Q9 Y  F. |

% d2 E$ z8 a" m$ l5 f* r

2 R8 s, v1 N  @. b+ i- l3 G$ ?来源：科技日报综合狂丸科学、爱范儿、新浪微博等
* ~5 S) D& Q6 {8 k; Z. s0 `- m) u8 I编辑：岳靓
" Y' L( r  g, X4 R4 a7 j
审核：王小龙


. \/ w+ W& R0 `
; x" j0 ?; t4 @. t- p& _1 y% F# D3 I9 a: H
" N5 E6 d1 U1 B# f( R" w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！