钻开脑袋连接芯片，真人钢铁侠这次要打造黑客帝国？

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。

如果这项技术能做到安全、无痛,无副作用,你会尝试吗?

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。

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。

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」。

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:

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:

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。

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:

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

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。

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。

神秘的 Neuralink公司

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」。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

2020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。

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。

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。

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。

而这些案例都需要繁琐的外置设备:

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。

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。

重点是,这些特点结合后,让人感觉人人都能用。

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」。

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。

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。

其次就是能够在大脑上缝线的“缝纫机”:

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。

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% 。

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:

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。

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。

Neuralink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。

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....

脑机接口技术发展的未来

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。

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。

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”。

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.……

不过该技术公布后,人们似乎更关心实用性?

例如

洗澡会不会进水?

内存够不够大?

也有人表示,该技术应用在植发领域,想必是个新突破……

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。