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埃隆·马斯克想要读取大脑?!得靠人体植入了……

全文共2866字,预计学习时长10分钟


图片来源: Neuralink


埃隆·马斯克想将人脑与电脑结合起来。但他承认,实现大脑控制智能手机或直接将大脑与互联网连接还需要很多年的实践。“这将需要很长时间”,马斯克最近在他旗下的脑机互联公司Neuralink的一次活动中说。


尽管如此,马斯克声称明年早期Neuralink的设备可以在瘫痪的人身上进行测试。他对Neuralink投资了1亿美元,该公司在一次非常激动人心的演说中表明已开发出比人类头发更薄的细长的线状植入物,能够记录神经元活动,这次演说既是神经科学会议,也是硅谷的奇迹。


脑-机交互装置旨在创建大脑联络外部设备的直接途径。这些装置使用电极来“读取”大脑信号,并使用一台计算机将这些信号转换成指令,从而在计算机程序或设备上执行所需的操作。


马斯克认为,最终,未来任何人都可以选择获得一个交互装置,并实现他所说的“与人工智能的共生”目标。马斯克还设想,选择性脑外科手术将是微创的,只需几个小时就能完成,类似于如今的LASIK手术。他称,有了这样一个交互装置,人们将可以“选择是否与人工智能融合”,这是马斯克特别感兴趣的领域。但他警告,愈发强大的人工智能最终会给人类带来威胁。



Neuralink称其设备终将使残疾人实现听、说、读


但是,据Neuralink的研究人员Philip Sabes称,该技术的首次应用将更具实际意义:让因脊髓损伤而全身瘫痪的人的大脑与计算机自然连接。在演讲后的问答环节中,马斯克称,该技术的目标是让四肢瘫痪和躯干瘫痪的人能够以每分钟40个字的速度进行表达。目前的脑-机接交互装置已达到每分钟10个字的速度。Neuralink称其设备终将使残疾人实现听、说、读。


即使是将该技术应用于病情最为严重的人身上,获得美国食品药品监督管理局(FDA)的上市许可也可能需要几年的时间。FDA已经批准了深部脑刺激(一种在大脑中产生电脉冲的植入物)来治疗帕金森症和其他一些疾病。但是,直接控制设备的装置仍然仅用于研究目的,不可用于商业用途。


脑-机交互的研究始于20世纪70年代,初始设备也于20世纪90年代植入人体。至今,这些设备已被用于恢复严重瘫痪患者有限的运动范围,使其能够直接用大脑控制计算机光标或机械臂。这些装置大多已经在实验室中进行了测试,但要成为人们的日常使用设备还需几年的时间。


目前的需要对大脑进行侵入性手术,即需神经外科医生钻穿颅骨植入电极。许多运动的交互装置都使用金属底座,通过电缆将大脑中的电极连接到电脑上。而诸如机械臂等的外部设备也需连接到计算机。





马斯克想去除一切笨重的东西。他说Neuralink正在开发的装置将是完全无线的(尽管他的系统不是第一个)。该公司的芯片原型是一个与助听器差不多大小的装置,可将其放在耳后。Neuralink的总裁Max Hodak表示,整个装置最终将由智能手机应用程序控制。


目前还不清楚Neuralink所承诺的有多少能成为现实。该公司日前透露已经制造出一系列小而灵活的“线”,并附有数千个电极。目前的脑-机交互主要依赖于植入大脑的刚性金属电极。这些电极会在脑中形成疤痕组织,从而影响它们记录神经信号的能力。马斯克认为,相比之下,Neuralink的聚合物线大约是人类头发宽度的十分之一。该公司称,这些聚合物线在读取大脑信息方面的能力是电极的15倍。


在活动中,马斯克还介绍了一种类似缝纫机的机器人,它可以将这些柔软的线精确地植入大脑。这一想法最初是由加利福尼亚大学旧金山分校和伯克利分校的研究人员们在三月份关于bioRxiv服务器调试版的论文中提出的。其中两名研究人员(Sabes和Timothy Hanson)已经加入了Neuralink。


马斯克的公司还发布的白皮书描述了一项对老鼠的小型研究,并且他重点介绍了未来在人类中使用该项交互装置技术的情况,声称到2020年底,第一批人类受试者可能成为试验的一部分。在19次手术中,机器人成功将线植入老鼠的大脑中的成功率为87%(马斯克还顺带提到“猴子已经能够用大脑控制电脑了”,但他并未提及具体细节)。


不过,使用更小的电极也有一些缺点。加州大学圣地亚哥分校电气和计算机工程助理教授Vikash 在接受OneZero采访时称“人体是一个难以生存的地方,电极会随着时间的推移而分解,”他从2017年7月到2018年6月就在Neuralink的技术团队任职。他还称“如果把电极进行收缩,它们可能因为植入电极更少,或是因为使用的电极并未经过测试人体测试,而更容易破裂。”


假设该公司能够开发出一个能在大脑中长年保持稳定的交互装置——几乎没有人愿意每年做一次大脑手术来维持装置运行——Neuralink植入的成功将取决于数据率,即该交互装置同时记录和刺激多少神经元。


位于德克萨斯州奥斯汀的Paradromics公司也在构建基于高数据率的脑-机交互装置,其首席执行官兼创始人Matt Angle说“拥有更多的数据意味着可以有更大的自由发挥空间”。对于用意识控制运动的假肢,较高的数据传输率会使人更加灵巧。在通信方面,更高的数据率能提高打字速度。而在视觉假肢方面,更高的数据传输率能转化为更高的分辨率。





Neuralink称其可以同时记录1000个神经元。佐治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)的脑-机接交互装置研究员梅洛迪·杰克逊(Melody Jackson)在接受OneZero采访时称这项技术“完全可行”。她说,人脑中大约有1000亿个神经元,如果该公司的技术能读取10万个神经元会更好,但研究人员遇到的问题是,要在大脑中钻多少个洞以及要在哪个位置植入电极。


马斯克团队面临的一个问题是,如何解释这些神经信号。通常这依赖于机器学习技术。“这就是问题的关键”,杰克逊说,“获取大脑信号并不难,难的是判断出现大脑信号时意味着什么。”


该装置实现人脑与互联网的连接需要时间


诸如Kernel和CTRL-labs等其他公司正在开发非侵入性的脑-机交互装置。


这些设备并不能很快实现人脑与互联网连接,但是Angle可以想象几年后,它们在精神疾病治疗方面会有更广泛的用途。他说:“随着这些(植入式)设备被证明安全可用,越来越多的病人群体就会考虑拥有它们。”


马斯克称,Neuralink设备的首次人体测试仍需传统的脑部手术。但他认为未来,机器人可用门诊设施在几小时内将这些装置植入人体。Angle称,这一设想的实现可能还有10到15年,这给科学家提供了一个时间框架,让我们不仅开始思考Neuralink和马斯克的装置技术问题,还有将大脑(使人之为人的器官)与计算机相连的社会和伦理问题。

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编译组:张璐瑶、牟钰莹

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