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 q9 @! M2 f% h& o& p- k( q8 _. J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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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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& g" \; S  b$ C+ z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：


# e$ [" v# ^( c' _7 X: [  ]1 VNeuralink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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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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0 m( H/ C; `+ Z, d! A/ m9 k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：


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% E' H, y4 V7 b6 u: A4 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：
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3 C1 i; S$ U) f5 h( i5 c/ \% X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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% j9 D& l6 s  X% p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：
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) z6 {! S; X  ?' c7 F' MN1 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。


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" O: q6 N+ W5 o- Q1 R+ a) T7 m& u马斯克说，这个传感器，可以用 iPhone 来控制

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; R  F; ^" X+ S( H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。
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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。


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# }& P; b  c, ?3 f  p神秘的 Neuralink公司
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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」。
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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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. q7 q' w: K0 l# n0 L' }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。


4 {  `8 {' ^  Y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。

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. Z2 @1 e5 h2 H4 Y( T) D  E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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, f& ~! J! Z8 @/ R8 U8 g& w& V( mNeuralink 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。
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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。


. @* {% ^/ C. |, Z) q2 d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”。
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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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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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1 w) a* \- o# d/ U6 v5 J. j2020年前人类患者可以使用该技术？


“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。
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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。

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" K' E; z7 B2 ?; \& R' y3 e# l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。

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: V4 f2 q4 g% Z* 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。
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* @  I8 m! A3 D% z! U4 Q
& X4 Q) D6 J9 L5 [& b而这些案例都需要繁琐的外置设备：
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. f9 w) ~1 I6 _# m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。
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' u; f6 I' ~% @) C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。
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4 p% h* r; N, w7 X% \重点是，这些特点结合后，让人感觉人人都能用。

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5 P3 I2 R: f/ J/ l( T3 a+ }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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; j/ l7 E5 }  q" x& `4 ]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。
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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。

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7 m+ c" C2 [7 u; l9 @其次就是能够在大脑上缝线的“缝纫机”：
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0 r, U- X* i! ~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。
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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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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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2 s3 [8 {- o6 a* R4 t1 I+ w8 ~) L这就是传说中的...不想当裁缝的医生，不是好科学家？

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。
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+ Y; B" t: k) q% Z' L, ]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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; Z* A! g" ^1 _5 TNeuralink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。
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* y4 J9 Y, T' M4 ]) x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


# s; }  W! T4 p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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3 W' o/ ^0 x2 Z6 E1 x+ M, {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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6 E9 q( x" S2 X) o4 {) N) @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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2 L8 W6 m2 Y& j* @/ v6 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。

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' Y1 P( e) I$ }6 p: J就像《超体》里的露西。
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, s5 t0 {+ Q4 ^& l4 L2 a1 X4 w9 B+ r
- G1 q/ E/ l1 ~0 M8 @1 b6 ~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”。
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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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不过该技术公布后，人们似乎更关心实用性？
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" n3 L7 r9 C: c* e$ l( N8 m
3 F) {) }$ P5 `1 ^例如
/ s! \  U4 U$ U洗澡会不会进水？
内存够不够大？
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0 p* a$ I: D# c2 k. Q( H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
编辑：岳靓

4 G4 k( q: o; B! A审核：王小龙
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来源：http://mp.weixin.qq.com/s?src=11&timestamp=1563433205&ver=1735&signature=ZUHP10FlnEe91dLMfx5yNeI3I*srUk8zJzbWSp-3ACaBFQ6YCPEFuguBRlUFVspvSs9t1x8qEsrSLO6ClM03udpTJVXTPRoBnxvRjdtoXf4jYyxoGBA9Ed-SY8Qw38To&new=1
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