距離馬斯克公布升級版腦機接口和進行設備植入的手術機器人已經(jīng)一周有余，但學界對于被命名為 the Link v 0.9 版的腦機接口討論仍在繼續(xù)。

　　事實上，“腦機接口”作為前沿科技研究的熱點技術，一直頗受業(yè)界關注。2017 年，馬斯克成立腦機接口公司 Neuralink，兩年后，馬斯克和他的 Neuralink 團隊發(fā)布了其首款產(chǎn)品，即“腦后插管”新技術，通過向大腦植入電極的方式來讀取大腦信號，并宣布了他們進一步開發(fā)腦機接口的計劃。

　　可以說，腦機接口幾次在科技界掀起軒然大波，而這次的升級版腦機接口在帶來震撼過后，討論的聲音也漸趨理性。升級版的腦機接口是“言過其實”還是“確實如此”?其又將在腦機接口的發(fā)展里占據(jù)怎樣的地位?

　　從“腦后插管”到“腦中芯片”

　　2019 年中旬，馬斯克公布了第一代腦機接口，也可以簡單描述為一個“腦后插管”技術，通過一臺神經(jīng)手術機器人，像微創(chuàng)眼科手術一樣安全無痛地在腦袋上穿孔，向大腦內(nèi)快速植入芯片，然后通過 USB-C 接口直接讀取大腦信號，并可以用 iPhone 控制。

　　具體來說，可以分成三步，首先，用“縫紉機”和激光在頭骨上鉆孔，當然，不是傳統(tǒng)意義上的腦袋打洞，這種神經(jīng)外科機器人“縫紉機”能夠每分鐘植入六根線，且微創(chuàng)、無血和安全。

　　其次，向大腦植入定制芯片，以便更好地讀取和放大來自大腦的信號。定制芯片需要植入大腦的特定地方，其中，三個位于運動區(qū)域，一個位于感受區(qū)域，而唯一外置的設備則安裝在耳后，內(nèi)含一枚電池。

　　最后，就是信息的導出，這需要使用一種直徑4-6 微米的線，而這些柔韌的線實際上是一種用類似玻璃紙的材料來做絕緣體，里面包含有一系列連接微小電極或傳感器的導線，與其他腦機接口中使用的材料相比，它不僅對大腦損害性更小，而且還能傳輸更多數(shù)據(jù)。

　　一年后，一周前，馬斯克在發(fā)布會上展示關于腦機接口的最新成果，其中包括簡化后硬幣大小的 Neuralink 植入物和進行設備植入的手術機器人。

　　Neuralink 推出的新設備被命名為 the Link v 0.9 版，較之初代的設備，植入步驟并沒有相差很大，但升級版的腦機接口尺寸更小，性能更好，和 Apple Watch 等智能手表一樣能夠待機一整天，在睡覺的時候無線充電。

　　值得一提的是，作為植入性的醫(yī)療器材，無線技術已經(jīng)有 10 多年的歷史了。包括此前植入心臟起搏器，或者深度腦刺激的設備都會有無線傳輸，但是寬帶沒有那么大，傳的數(shù)據(jù)并不是很多，且不能無線充電。而 Neuralink 的無線既傳電能，又傳數(shù)據(jù)，這意味著，作為一個電子設備，Neuralink 是完整的，這也是電子設計的一個進展。

　　馬斯克此次所展示的芯片有 1024 個通道，而上一版本則有 3072 個通道。1024 個通道可以理解為 1024 個神經(jīng)信號采集點。與 3072 個通道相比，雖然采集點少了，但在給定的腦區(qū)和范圍內(nèi)(2x1 厘米范圍的運動皮層)，采集到的有效數(shù)據(jù)未必受到影響。

　　此外，新的腦機接口搭配新版的手術機器人，相比去年的“縫紉機”看起來有了很大進步。這臺機器會對大腦結(jié)構(gòu)進行掃描，小心避開危險區(qū)域，所以植入過程也不會對大腦產(chǎn)生傷害。

　　為了展示新設備，發(fā)布會現(xiàn)場，馬斯克展示了一群實驗豬。這些實驗豬之前曾接受過外科手術，由手術機器人將最新版的 Neuralink 設備植入大腦，時長約 7 分 10 秒。結(jié)果顯示，這些豬的大腦活動可以通過無線傳輸?shù)礁浇慌_電腦上，讓在場所有人員看到當馬斯克撫摸它們的鼻子時，這些豬的大腦神經(jīng)元有所反應。

　　“言過其實”還是“確實如此”?

　　想要了解腦機接口，首先要明確幾個相關的概念。

　　腦機接口(Brain-computer Interface 或者 Brain-machine Interface)：通過傳感器提取頭皮上、大腦皮層上電場或磁場等信號、參數(shù)，進而進行數(shù)據(jù)提取、分類和分析，最終控制體外設備對人體周邊環(huán)境進行增強或改善的人機交互裝置。

　　中樞神經(jīng)系統(tǒng)(Central Nervous System, CNS)：由大腦和脊髓組成，是人體運動的命令源也是腦機-接口主要分析目標。

　　腦電波(Electroencephalogram, EEG)：與大腦皮層神經(jīng)元活躍度密切相關，大部分學者認為其主要組成部分是神經(jīng)元突觸后電位。腦電波是腦-機接口的主要信號來源之一。

　　分形維數(shù)(Fractal Dimension, FD)：來源于分形理論，可以用于分析數(shù)據(jù)的復雜性。是現(xiàn)代科學用于分析混沌動力學系統(tǒng)和非線性信號的工具之一。

　　人工神經(jīng)網(wǎng)絡(Artificial Neural Network, ANN)：一種基于大規(guī)模計算訓練從而多層次地提取目標特征值的數(shù)學模型。ANN 常被應用于數(shù)據(jù)分析。

　　腦機接口的發(fā)展和腦科學的進步密切相關。大腦屬于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，其包含了大約 870 億個神經(jīng)元。大腦時時刻刻接受來自視神經(jīng)、聽覺神經(jīng)等，以及周圍神經(jīng)系統(tǒng)(Peripheral Nervous System)傳送過來的信號。大腦將這些信號進行解析，并產(chǎn)生感覺，進而對外在環(huán)境做出反應形成運動信號。運動信號再通過脊髓傳達到周圍神經(jīng)系統(tǒng)，進而控制肌肉控制人的身體，做出復雜(高級)運動行為(比如彈鋼琴，彈吉他)。

　　當腦神經(jīng)開始處理信息，就會產(chǎn)生相應的電磁信號。從神經(jīng)元的構(gòu)造來看，當神經(jīng)元傳達信號時，神經(jīng)元內(nèi)外的帶電離子流動形成電流，電流到達突觸后激發(fā)化學反應繼續(xù)傳遞信號給下一個神經(jīng)元。

　　當一定數(shù)量的神經(jīng)元像集成電路一樣一起工作時，就可以產(chǎn)生能被宏觀的電極所探測到的電磁信號。而電磁型號的變化，則反映出當前皮層區(qū)域的活躍程度。這些信號經(jīng)過放大，編譯變成了包含信息的信號。這樣研究人員就可以進行數(shù)據(jù)分析，用算法推測出大腦想表達的東西。

　　而目前的芯片植入主要針對運動皮層，而運動皮層信號的解碼技術早已實現(xiàn)，不是難點，一般算法或機器學習都可以搞定。相反，當腦機接口涉及解碼人類語言，決策或意識內(nèi)容，那么就意味著，需要神經(jīng)解碼的技術進步。

　　盡管 Neuralink 目前能解決與動作有關的信號解碼，但與人的思維意識還有很大距離。從目前技術來看，神經(jīng)科學知識依然是技術的桎梏所在?，F(xiàn)代醫(yī)學對一些疾病了解還不夠深，所以即使現(xiàn)在已經(jīng)做好了植入系統(tǒng)的硬件、軟件和 FDA 的許可，但依舊不能解決最根本的問題，而只有在神經(jīng)科學或者研究到位下才能真正做到。

　　腦機接口前路何在?

　　顯然，腦機接口的發(fā)展不會是一蹴而就的。

　　初級的腦機接口是使用腦神經(jīng)的信號控制體外裝置，從而滿足自己的特殊需求的系統(tǒng)。早先美國國防部資助的項目就提出了“腦控機械臂”的需求，期望以腦機結(jié)合的手段幫助戰(zhàn)爭中那些 “缺胳膊少腿”的傷兵。借助于腦機接口和機械臂，讓他們能實現(xiàn)生活自理。

　　今年，來自查爾默斯理工大學等研究人員的報告稱，有史以來最先進的仿生假肢之一又取得了新的突破與成功。該系統(tǒng)被整合到病人的神經(jīng)中，讓他們只需想一想就能控制假肢，就像使用自然肢體一樣。

　　馬斯克在發(fā)布會上也表示，未來人人都可以在腦部植入一個芯片，解決從記憶力喪失到聽力喪失、失明、癱瘓、抑郁、失眠、極度疼痛、焦慮、成癮、中風、腦部損害等一系列問題。

　　但這還只是第一步，馬斯克長遠的目標是迎接“超人認知”(superhuman cognition)時代的到來。這源于馬斯克過對人工智能(AI)的擔憂，馬斯克認為，人類需要與人工智能結(jié)合為一體才能避免未來人工智能變得過于強大而摧毀人類這一最遭情況的出現(xiàn)。

　　這就涉及到更高級的腦機接口，即可以在人的控制下，對自己的意識和記憶進行改造，并且可以和外界(互聯(lián)網(wǎng)或個人服務器)進行雙向的交流，而人腦也可以變成一個可有限訪問的節(jié)點服務器進行信息傳送。

　　更高級的腦機接口是對人類的增強。通過腦機接口，我們可以短時間內(nèi)擁有大量的知識和技能，獲得一般人類無法擁有的超能力。

　　記憶移植就是這個領域研究的重點。現(xiàn)在，美國科學家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)大腦海馬體的記憶密碼，開始嘗試用芯片備份記憶，然后把芯片植入另一個大腦，實現(xiàn)記憶移植。這個實驗已經(jīng)在猴子身上取得成功。這項技術的終極目的，正是通過腦機接口技術，把大量的信息和資料傳輸?shù)酱竽X里，或把大腦的意識上傳到計算機，最終實現(xiàn)人類意識合記憶在計算機世界的永生。

　　當腦機接口下潛至深層時，則真正達到了馬斯克所構(gòu)想的人機結(jié)合。即人類不用語言，僅靠大腦中的腦電信號就可以彼此溝通，實現(xiàn)“無損”的大腦信息傳輸。這種腦腦交互，彼此傳遞的本質(zhì)是神經(jīng)元群的活動。不像語言的模糊和詞不達意，它是一種徹底的、100% 的、毫無信息扭曲的“心領神會”。

　　事實上，腦機接口作為一項新興技術，已經(jīng)站在了時代的風口，與此同時的是巨大的爭議和質(zhì)疑，是除了技術壁壘外，必然面對的傳統(tǒng)倫理的拷問。而如何平衡一項新技術的發(fā)展與約束，則將成為很長時間內(nèi)科學發(fā)展中的一道難題。

　　毫無意外，關于腦機接口的技術構(gòu)想隨著科學的發(fā)展都將成為現(xiàn)實，但無論何種腦機接口真正落地以前，我們?nèi)砸鎸萍紓惱淼目絾?，只有輔之以人性，科技才能有溫度。
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