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" b+ Z5 u2 v4 m: `4 |
/ r7 B8 d8 R/ }) U: _5 Z" E如果这项技术能做到安全、无痛，无副作用，你会尝试吗？



, Z6 o/ o9 i! S: u) f

+ j  C3 [. a# {8 K5 E8 Y# R
/ k0 D6 y( W8 p* t) J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。
7 E1 G+ w4 P0 ?+ A. R
% m2 Q  h6 G, X% I9 O- e
* i" R+ T% A: h5 d+ u
* u+ e0 ~* J1 B! w4 j
6 W5 [8 s  E. }6 b4 }# 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。
, R9 Z$ e# X( j; `5 x5 A! e. q  b
具体操作如下：

7 f' ~  k+ H: `6 B7 {8 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。
5 l6 R: ?4 B7 J1 u0 N
9 z6 @3 e- u# j" }' \0 ^

& ^; x/ b6 H; X( Y) N4 w) f
0 x8 q( [+ O4 I) n3 z7 x& Z5 k
- a" T8 c  l% d% f7 t, j, L
# z) @" ~; h' i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」。

$ Y; B9 s- |' ]/ J9 Q4 Y1 r) a6 p9 w
" j# g1 M; J* B- J
7 p2 q5 S  q4 E5 [4 i. 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：
( x% v- \( }& K
1 t& ~0 Q9 t' s& U. a5 T1 r

# E, G2 _% N% v# K7 l( L5 Q7 p" K  h


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：
: z! p# m6 e* U7 f2 v1 X4 F
3 [$ p( Z! G! P* S: Z

# W: Y1 M" m( `& u
- n9 s7 Q1 G- Q: W: u- N. e
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。
$ T/ c% |, C1 K# |) J; _


7 |* X/ V* j& a: ^  \
$ o% D( G! c, y! R5 @# a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：


  Z$ `( D% L( a# r9 w
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。




马斯克说，这个传感器，可以用 iPhone 来控制
5 M8 X& D! E! U5 G


* w  y7 m( t& I* N( V
# v5 ~% l1 M' I  p2 F
; E' g9 @2 \7 E  g. W9 y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。
# c4 e' ?( ^6 y7 b

3 ?& A" g& e- I8 ?3 ~! {: H
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。


- q0 I7 |' X9 d% I2 _) ~3 s

: d" A" D8 `% i6 f, Q2 S  D0 Z: ~

神秘的 Neuralink公司


6 l( B% y: y& Y$ G+ o/ S; S% Y5 v2016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」。

& y6 F) j0 ^: 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。

1 R1 U$ l# ]) A  K) ~9 x" W$ L
' e' B% K4 i8 C/ 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。
/ F; N* M6 e6 T
6 B2 ?7 z' n9 A1 i
  I+ v: l) [/ Y& ~7 I" s' D. {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。

/ d( X* Z' C- l/ B" l0 b  g


0 k2 Y! P, e4 u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。




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。
1 x- P% \! c* f/ `4 i% z; O& X

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。
6 w6 u2 }8 g8 c+ {* P, F% O
$ A4 r5 J: C( E& z" u. ~8 m, G
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”。


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。
+ X9 _' H. e! d' z. p0 O5 E5 `
; w4 }  G# O# v0 \9 [0 E


  g3 V/ }* e% [: V5 ~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。


5 u0 V0 ?! Y9 y$ o5 v/ D


; n1 Z  v8 `9 S: m. ]: E

2020年前人类患者可以使用该技术？

7 {5 c  Y3 e! A' [/ y/ v
“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。


- b& K8 j4 m2 q5 A6 A# E: }# C
" ~6 L  F! p& D+ c7 b& C. K) V

" m' ^* o, w* Y  _9 J: ?
: j" r# ~; h  ^7 C% N5 w
7 s& P/ f% _4 V" Z. C' f- UNeuralink 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。
% c& I, y( _+ x2 i



& p2 W2 M: k& h8 X
$ |! |) q9 K0 V: p3 L3 s4 k6 O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。

" r# B; `/ S: x# g$ n

4 z1 T9 u. z. \+ G( P+ Y  B

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: f6 Z! _1 \# ]) u3 E
' ~1 ?9 c) d# ?. O" \
/ a. Q, Y5 ?0 F3 d( o5 i而这些案例都需要繁琐的外置设备：
1 }4 ~5 a9 K. z# h. Y

  E, }& l, C; d3 p" D, t
- [$ e# T8 {; p, z

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。
" j$ I7 m! N, l

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。
$ K% l" u# D' s  v
8 X& s4 \0 W, Q# s



重点是，这些特点结合后，让人感觉人人都能用。
2 R/ S0 _" k: ]/ K
  t1 B( H! o$ Q" l* v
& w5 y" j# l" C9 Y% g7 {


* o! ^0 ]5 `2 Z5 O4 }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」。


( j8 _$ r) m, i" f/ g1 E" T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。

( G. e" N, i2 A0 \  J

' E1 S. o2 s' x$ b8 ]" @: O" M* P8 b
; A0 q& t- U0 @; Z% g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。
3 r# v; u7 d# j4 e+ A

% P# e  T- \( ~$ s) A

, a9 S+ ~" |& G  o. s  Q

4 s8 F) w  k+ H% c, u4 c其次就是能够在大脑上缝线的“缝纫机”：
- Y2 }8 j: b$ r1 b, v  D5 y  d

, A/ m. U5 z# R- Y1 M. d8 W


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。
- W; a, s. N3 P5 R/ M, x
2 s1 y& {6 B  H# i


# D8 k* ~9 P% w  h( j% X
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% 。


3 V& J) p" t2 L) N# t) w( W# r0 @


. |; L# g8 V4 ^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：
, v- A* f  X: U# q9 P! F

4 b$ u" l4 m" q2 Q
- F3 P/ R3 O) C
, q6 B; N$ M8 Q7 v
这就是传说中的...不想当裁缝的医生，不是好科学家？

9 h$ N8 l  {( @# b1 E9 n9 m

& O6 J4 O+ e) N$ w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。
3 v, E4 _4 Z( z9 K% J/ n

7 j" J4 \! X4 o4 h! B3 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。
, ~& }, e7 D* t' ^+ O2 `
- _* d8 w5 j( f

- q; X( C4 H6 d% _* |6 e+ r
$ ~$ n3 V! }/ \4 h
$ C0 v$ G+ U9 \6 n! e) P1 p; s! K! FNeuralink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 S; A% C8 L0 a

! @3 H1 v1 n" P5 r: ?. N) ?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....
7 y$ a* i4 y. [

5 c* o, U# u7 I$ K( ~; X/ K+ r
脑机接口技术发展的未来

6 A% R- E: Q) I! L: q$ a! 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。

# E0 g: t/ R" ~5 y, n
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。
; O. Y/ H" I) K* [3 ]% n- a

  Z) X2 |2 f; Q; P- T9 {) 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。

: [( z' C) [# c, x! L' p/ T! C
# J' _/ z/ s3 k' o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。



就像《超体》里的露西。
5 b  M# B0 Z8 }# b) X6 t
  O% H! {% Z( a. l$ r

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”。


' \& Z7 {) B: ]$ g; X7 c
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.……
: ?+ Z2 `' l/ N' n2 v7 U
8 i9 a  R/ L8 Z$ w/ x0 j) O


3 u! Z3 ?+ g" H" }* W* R
& V0 o+ v% L$ q& B# x# \$ G不过该技术公布后，人们似乎更关心实用性？
8 d$ ~3 p# o& Q8 y9 y4 X

! p' J" r7 L, Y0 s& w& [- z. m例如
% ?9 }' D9 H! M8 a1 j. G洗澡会不会进水？
内存够不够大？

0 |4 q& M# v/ f$ @  R/ @
也有人表示，该技术应用在植发领域，想必是个新突破……

  k! s; R0 L& S$ E6 ~
) c8 K( T! Z) ]6 {; Z/ B

7 @; ]0 _6 x4 u# V
, \/ j1 _+ X: H" k+ d6 z6 C% I4 ?# E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。

" y6 W8 d7 S; i9 g8 S

8 ~; `3 A  x* }- N: m

1 ^# W; C& P. x; l# @; P$ h2 t0 r1 z

: a0 d% a& s, s/ ]

( ~$ `# T& e3 M( }2 B) n

) C; G" i) D/ r! P

$ d, ^3 a. C! J3 s0 d( R9 l0 F

来源：科技日报综合狂丸科学、爱范儿、新浪微博等
, G' i$ f, U; N1 g$ ?9 S编辑：岳靓
5 l4 d- ?2 j2 R$ K3 H2 H. |
, r+ M% n9 ?5 R审核：王小龙

/ |. }8 j  X/ k6 T5 N* }) B- n
5 ]" j+ e7 a- y. v% c3 q/ L

( S) A. \  `5 ]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！