成立兩年，馬斯克著名的腦機(jī)接口研究公司 Neuralink 終于在剛剛發(fā)布了其首款產(chǎn)品。與人們的想象相同，第一款產(chǎn)品果然是腦后插管的新技術(shù)。

　　具體來(lái)說(shuō)，馬斯克希望人們可以像微創(chuàng)眼科手術(shù)一樣安全無(wú)痛地植入腦機(jī)接口芯片。新推出的打孔器使用激光在頭骨上鉆孔，旨在盡可能減少損害。而縫紉機(jī)則可以將一條只有人頭發(fā)絲 1/4 粗細(xì)的線路植入腦中，同時(shí)可以避開(kāi)大腦血管。

　　在這條線上是一系列微小電極和傳感器，可從大量細(xì)胞中捕獲信息并將其無(wú)線發(fā)送到計(jì)算機(jī)以供分析。

　　Neuralink發(fā)布的縫紉機(jī)就上面這個(gè)樣子。用激光在頭骨上鉆孔，把電線和芯片植入你的大腦，這種方式你可以接受嗎？

　　馬斯克表示，Neuralink 的腦機(jī)接口植入技術(shù)計(jì)劃實(shí)現(xiàn)三大目標(biāo)：

• 在保證安全性和可持續(xù)性的情況下，逐步提高讀取和寫(xiě)入的神經(jīng)元數(shù)量。

• 在每個(gè)階段，為有著急切醫(yī)療需求的病患生產(chǎn)設(shè)備。

• 讓腦機(jī)接口手術(shù)如激光近視手術(shù)一樣簡(jiǎn)單和自動(dòng)化。

　　「我們不會(huì)突然推出神奇的技術(shù)，這需要很長(zhǎng)時(shí)間，」馬斯克表示。「但我認(rèn)為未來(lái)人類(lèi)智力會(huì)被 AI 甩在身后，腦機(jī)接口可以讓我們跟上 AI 的腳步。所以，讓人腦和機(jī)器連接很重要?！?

　　真正的腦后插管

　　Neuralink 新產(chǎn)品的最終目標(biāo)是在截癱病人身上植入設(shè)備，幫助其控制手機(jī)或電腦。

　　今天，這家公司首次公布的重大突破是靈活的「線」，這些線的寬度大約是 4 到 6 微米，比人類(lèi)發(fā)絲還要細(xì)。與腦機(jī)接口現(xiàn)在使用的材料相比，這種「線」對(duì)大腦造成損傷的可能性較小。根據(jù) Elon Musk & Neuralink 發(fā)布的一份白皮書(shū)，這些線還為大量數(shù)據(jù)的傳輸創(chuàng)造了可能。白皮書(shū)摘要指出，該系統(tǒng)可以包含「分布在 96 根線上的 3072 個(gè)電極」。

　　除了開(kāi)發(fā)這種線，Neuralink 的另一個(gè)重大突破是：可以自動(dòng)嵌入這些線的機(jī)器，從而實(shí)現(xiàn)腦機(jī)接口連接。

　　Neuralink 制造的嵌在實(shí)驗(yàn)室老鼠身上的系統(tǒng)，包含 3072 個(gè)電極通道。

　　在 Neurallink 開(kāi)發(fā)出腦機(jī)接口之前，世界上第一個(gè)類(lèi)似的系統(tǒng)被稱(chēng)為「BrainGate」，由布朗大學(xué)開(kāi)發(fā)。相比前者，Neuralink 今日發(fā)布的系統(tǒng)是一次巨大超越。首先，BrainGate 依賴(lài)于 Utah Array，這是一組堅(jiān)硬的針，最多適用于 128 個(gè)電極通道。Neuralink 的電極通道比它多很多，這意味著可以收集到更多的大腦數(shù)據(jù)。

　　此外，Neuralink 的線比 Utah Array 更軟。更硬的材質(zhì)可能在長(zhǎng)期使用中出現(xiàn)問(wèn)題：例如，大腦在顱骨內(nèi)可以自由移動(dòng)，但植入大腦的針無(wú)法隨之移動(dòng)，日積月累的磨損最終會(huì)導(dǎo)致接口損壞。而 Neuralink 使用的高分子細(xì)線或許可以解決這個(gè)問(wèn)題——細(xì)線足夠靈活，可以隨大腦的移動(dòng)而發(fā)生不損壞細(xì)線本身的位移。

　　但是，Neuralink 的細(xì)線比 Utah Array 更難植入，原因在于它非常靈活。為了解決這一問(wèn)題，Neuralink 開(kāi)發(fā)了一種「每分鐘自動(dòng)嵌入 6 根線（192 個(gè)電極）的神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人」。從下圖中我們可以看到，它很像顯微鏡和縫紉機(jī)的混合體。它閃避開(kāi)血管的位置，這會(huì)減少大腦產(chǎn)生炎癥反應(yīng)的情況。

　　Neuralink 打造的用于插線的機(jī)器人。

　　除了以上部分以外，該白皮書(shū)指出，Neuralink 已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一個(gè)能夠更好地讀取、清理和放大大腦信號(hào)的定制芯片。目前，該系統(tǒng)只能通過(guò)有線連接（USB-C）傳輸數(shù)據(jù)，但最終目標(biāo)是創(chuàng)建一個(gè)無(wú)線系統(tǒng)。

　　Neuralink 目前正在老鼠身上測(cè)試這種平臺(tái)的穩(wěn)定性。如果可行，該技術(shù)將非常具有前景，有望創(chuàng)造一個(gè)通過(guò)機(jī)器人手術(shù)植入的「高帶寬」腦機(jī)接口。這種連接將通過(guò)上述那種靈活的「細(xì)線」（只有頭發(fā)絲的 1/3）來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)記錄許多神經(jīng)元的活動(dòng)。

　　用于放大信號(hào)并將信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)的芯片。

　　這款芯片比人的手指還要小很多，很適合植入人體?！笍木€上收集到的腦電波信息會(huì)通過(guò)芯片無(wú)線傳輸?shù)饺松眢w之外的接收器上，就像手機(jī)的藍(lán)牙一樣，」馬斯克表示。

　　Neurallink，馬斯克的黑科技工廠

　　伊隆·馬斯克是如今科技界響當(dāng)當(dāng)?shù)娜宋?，他大膽推?dòng)了許多關(guān)乎人類(lèi)前途的項(xiàng)目，如電動(dòng)車(chē)公司特斯拉、面向太空的 SpaceX、變革交通出行方式的 Hyperloop，以及面向人工智能技術(shù)研究的 OpenAI。此外，還有關(guān)乎人類(lèi)自身進(jìn)化的腦機(jī)接口研發(fā)公司 Neuralink——后者可以說(shuō)是最為神秘的一家公司，自 2016 年 7 月成立以來(lái)，外界對(duì)其研究知之甚少。

　　提到腦機(jī)接口，人們可能會(huì)聯(lián)想到《黑客帝國(guó)》中腦后插管的技術(shù)，亦或是《頭號(hào)玩家》、《刀劍神域》里非接觸的沉浸式虛擬環(huán)境體驗(yàn)。自成立以來(lái)，人們一直在猜測(cè) Neuralink 的工作已經(jīng)進(jìn)行到怎樣的程度。此前有跡象表明，這家公司正在研究機(jī)器與猴腦連接的「高帶寬」通信設(shè)備。這種設(shè)備可以通過(guò)使用超薄柔性電極一次記錄許多神經(jīng)元的活動(dòng)，并提取大量信息。

　　這種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)一些前所未有的事，比如讓猴子通過(guò)腦機(jī)接口來(lái)打游戲。無(wú)論如何，馬斯克的公司今天向我們展示的似乎已是人類(lèi)在腦機(jī)接口方向上目前最前沿的技術(shù)了。

　　人類(lèi)的思想需要與互聯(lián)網(wǎng)無(wú)縫連接，這樣我們才能與人工智能保持同步。這是馬斯克早在 2017 年 4 月時(shí)發(fā)表的看法。不過(guò)在我們都成為半機(jī)械人之前，首先得搞清楚金屬芯片和腦神經(jīng)如何才能協(xié)同工作。

　　在公司剛剛成立時(shí)，有報(bào)道稱(chēng) Neuralink 的第一批產(chǎn)品會(huì)被應(yīng)用于治療腦疾病，如癲癇或重度抑郁癥，這一市場(chǎng)價(jià)值數(shù)十億美元。這類(lèi)植入物此前已被應(yīng)用于治療帕金森氏病這樣的腦部疾病了。不過(guò)在未來(lái)，Neuralink 或許會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其對(duì)醫(yī)療技術(shù)的初步探索。馬斯克的最終目標(biāo)，實(shí)際上是消除將人們的思想轉(zhuǎn)化為語(yǔ)言，隨后通過(guò)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等輸入工具傳入計(jì)算機(jī)中的過(guò)程。直接的人機(jī)交互可以帶來(lái)更快的通信速度，以及更大的「帶寬」。

　　Neuralink 擁有強(qiáng)大的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，其共同創(chuàng)始人包括神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的一些著名學(xué)者，包括 Lawrence Livermore 國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的工程師和柔性電極專(zhuān)家 Vanessa Tolosa，加利福尼亞大學(xué)舊金山分校教授 Philip Sabes（主要研究大腦如何控制運(yùn)動(dòng)），波士頓大學(xué)教授 Timothy Gardner（他曾給小鳥(niǎo)植入微電極，研究鳥(niǎo)類(lèi)鳴叫），擁有哈佛醫(yī)學(xué)院、MIT 電氣工程與計(jì)算機(jī)系兩個(gè)博士學(xué)位的 Benjamin Rapoport。

　　與馬斯克旗下的其他公司一樣，致力于新技術(shù)研發(fā)的 Neuralink 耗資巨大，迄今為止已經(jīng)融資 1.58 億美元，擁有約 90 名員工。據(jù)美國(guó)證券交易委員會(huì)（SEC）的文件顯示，今年 5 月，Neuralink 完成了此前 5100 萬(wàn)美元輪次融資中 3900 萬(wàn)美元的入賬。

　　腦機(jī)接口：未來(lái)的交互方式

　　腦機(jī)接口（BCI），又名腦機(jī)融合感知或大腦端口，是在人或動(dòng)物腦（或者腦細(xì)胞的培養(yǎng)物）與外部設(shè)備間建立的直接連接通路。腦機(jī)接口的研究對(duì)運(yùn)動(dòng)、感覺(jué)等能力受損的群體具有非常重要的意義。近年來(lái)，強(qiáng)大的深度學(xué)習(xí)技術(shù)也被應(yīng)用到腦機(jī)接口研究中，腦機(jī)接口也成為深度學(xué)習(xí)研究者的另一重要方向。

　　現(xiàn)有的腦機(jī)接口研究一般分為侵入式和非侵入式接口。隨著深度學(xué)習(xí)技術(shù)的迅猛發(fā)展，越來(lái)越多的研究者也開(kāi)始嘗試用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行腦機(jī)接口研究，其中既有侵入式研究，也包含對(duì)非侵入式信號(hào)的解碼。

　　侵入式腦機(jī)接口主要用于重建特殊感覺(jué)（例如視覺(jué)）以及癱瘓病人的運(yùn)動(dòng)功能。這類(lèi)腦機(jī)接口通常需要植入到大腦皮層，因此信號(hào)質(zhì)量較高。

　　今年 1 月份，《Science》雜志上發(fā)表了一項(xiàng)關(guān)于利用大腦信號(hào)進(jìn)行語(yǔ)音合成的研究。研究人員選取了五位癲癇病患者作為研究對(duì)象，手術(shù)時(shí)在其聽(tīng)覺(jué)皮層上植入電極。他們將電極輸出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)生成的語(yǔ)音，然后使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將其重建為人類(lèi)能夠聽(tīng)懂的單詞和句子。這一研究對(duì)于失語(yǔ)者等無(wú)法自主發(fā)聲的群體有著非常重要的意義。

　　今年 5 月份，MIT 的三位科學(xué)家也發(fā)表了一份利用深度學(xué)習(xí)進(jìn)行腦機(jī)接口研究的成果，他們成功地用自己創(chuàng)建的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制了猴子大腦皮層的神經(jīng)活動(dòng)。研究者利用從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中獲得的信息創(chuàng)建了特定的非自然圖像（如下圖），然后將這些圖像展示給實(shí)驗(yàn)中的猴子，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些圖像可以強(qiáng)烈激活他們選擇的特定腦神經(jīng)元。該實(shí)驗(yàn)表明，人類(lèi)利用自己創(chuàng)建的人工神經(jīng)系統(tǒng)成功控制真實(shí)神經(jīng)系統(tǒng)的活動(dòng)。

　　MIT 科學(xué)家用計(jì)算機(jī)生成的特定圖像。這些圖像與自然圖像存在很大的差異。

　　以上兩種腦機(jī)接口研究都屬于侵入式的。這種方式雖然信號(hào)質(zhì)量較高，但也存在一些問(wèn)題，如容易引發(fā)免疫反應(yīng)和愈傷組織（疤痕），進(jìn)而導(dǎo)致信號(hào)質(zhì)量的衰退甚至消失。因此，如果能借助非侵入式方式（如腦電圖）創(chuàng)建腦機(jī)接口可能會(huì)更加安全。

　　腦電圖是一種利用電極記錄大腦活動(dòng)的非侵入式技術(shù)，但大腦活動(dòng)和腦電圖信號(hào)之間的關(guān)系非常復(fù)雜，如何「解碼」成為困擾研究者的一大難題。2015 年，Kaggle 舉辦了一場(chǎng)關(guān)于腦電圖（EEG）數(shù)據(jù)識(shí)別的競(jìng)賽，旨在檢測(cè)哪些 EEG 模式對(duì)應(yīng)特定的手臂和手勢(shì)動(dòng)作，如抓取或提起物體。

　　在以不同的方式預(yù)處理數(shù)據(jù)之后，參賽者需要設(shè)計(jì)一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)執(zhí)行這種分類(lèi)。這一研究領(lǐng)域的最終目標(biāo)是開(kāi)發(fā)平價(jià)、實(shí)用的假肢裝置，通過(guò)大腦控制假肢，幫助截肢者恢復(fù)輕松進(jìn)行基本活動(dòng)的能力。類(lèi)似的技術(shù)也可以應(yīng)用于讀取肌肉電激活，從而通過(guò)分析激活的肌肉來(lái)解碼人試圖執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)類(lèi)型。