马斯克的脑机接口是什么公司?研发到何种程度了?

时间:2021-02-09 18:10:00 来源: 雅斯顿 头条号


前不久,我们写了关于人工智能DeepMind公司以及由意念控制汽车的前沿科技类文章,得到不少读者的支持。今天我们继续跟大家分享一个「新技术」——侵入式脑机接口,这是由前两篇文章中都出现过的一家公司Neuralink所研发的。

Neuralink从字面意思来看就是一家神经连接公司,它成立于 2016 年的夏天,由特斯拉CEO埃隆·马斯克创立,不过直到2017年3月这家公司才为公众所知。之后的时间里,Neuralink变得愈发神秘,几乎从公众视线中消失,直到2019年该公司举办了一次公开发布会,对外展示了公司的最新进展,并在预印本杂志bioRxiv发表了一篇未经同行评审的论文,引起广泛关注。

Neuralink认为,他们可以将人脑与计算机系统融合在一起,而这种利用脑机接口实现的融合将有助于缓解像帕金森病和癫痫一样的神经系统疾病,并且有朝一日可以使截肢患者重新获得活动能力,或者帮助身体残疾的患者重新获得语言能力、听觉、视觉等。

不过Neuralink的终极目标是打造出「全脑接口」(whole-brain interface),使脑中几乎所有的神经元都能够与外界顺畅沟通,使人得以「与人工智能共生」,甚至实现马斯克所认为的将思想数字化,完全上传电脑实现「永生」。(瞬间想到《黑客帝国》、《西部世界》的剧情)

脑机接口技术并不新

听上去很科幻且只在电影中出现过的技术(脑机接口),其实早在1977年就已被美国国立卫生研究院(NIH)的科学家发现。最早的研究者致力于探索动物(主要是猕猴)的运动皮层与肢体运动之间的关系,之后不久,他们便发现猕猴能够学会控制初期运动皮层上单个神经元的放电频率。随后,约翰·霍普金斯大学的科学家也找到了猕猴上肢运动的方向与运动皮层放电模式的关系。

到了九十年代,脑机接口技术得到飞速发展。2008年,匹兹堡大学神经生物学家安德鲁·施瓦茨(Andrew Schwartz)宣称他们创造的脑机接口可以被猴子用来操纵机械臂给自己喂食。这也标志着脑机接口的发展已经容许人们将动物脑与外部设备直接相连,并使外部设备执行特定的功能。不过这与Neuralink想要实现的人机融合有一定差距。

Neuralink的计划是将电极直接植入脑内,并与脑神经元建立起微观层面的电极接口,但目前所有无创记录脑活动的技术,都无法实现实时记录,带有创伤性的开颅手术,也只有病危病人才可能接受。这也就意味着要想实现人机融合,健康的人也得接受开颅手术,那么安全问题又会成为一大障碍。再加上颅内植入手术价格昂贵,而且只有技术高超的神经外科专家才能做,想要普及并不容易。但按照马斯克的设想,这种技术应该和激光矫正近视眼一样方便才行。

已取得的成果

为此,Neuralink开发了一台名为「缝纫机」(sewing machine)的神经外科手术机器人。该机器人具有自动植入模式,每分钟最多可以植入6根丝(192个电极)。每股丝都能以微米级的精度单独植入脑中,并得以避开表面血管,瞄准特定的脑区,同时降低大脑炎症反应的风险。虽然整个植入过程可以自动进行,但外科医生依然保留了完全的控制权,如果需要,可以在每次植入皮层之前对电极丝的位置进行手动微调。

在去年的发布会上,Neuralink 就演示了其已经在小鼠身上实验过的那款医疗手术设备(缝纫机),该设备可将 1500个电子探针送入小鼠大脑,比目前植入人体的系统快15倍。在那次发布会前,Neuralink 已经在动物身上进行了至少 19 次手术,植入成功率达87.1±12.6%(平均值±s.d.)。

此外,Neuralink的另一成就是开发出了一种可植入脑机接口的芯片。该芯片可对3072个电极上记录到的信号进行放大和数字化,而整个3072个通道封装后只占用不到(23×18.5×2)mm3的体积,一根USB-C电缆就能传送所有通道同时记录到的数据。Neuralink团队已把这套系统安装到小鼠脑中,读取3072个电极的信息,这比目前在人脑中埋置的脑机接口至少要高出一个数量级。后来他们又将类似系统应用到了猴子身上,实现了猴脑控制计算机。

不过目前已开发成功的原型机传输脑信号时,只能使用安置在动物头上的USB接口,相当不便。因此,Neuralink希望实现无线传输。他们把拟议中的无线传感器称为「N1传感器」。并打算植入4个N1传感器,其中3个在运动区,1个在体感区,这样不仅能用脑信号控制外设备,而且还能接受感觉反馈,实现脑与外部设备之间的双向通信。传感器将与安装在耳后的外部设备实现无线连接,可通过手机应用程序进行控制。

但纽约范斯坦医学研究所生物电子医学中心主任查德·鲍顿(Chad Bouton)表示,「尽管Neuralink团队正在研究无线的解决方案,并已取得了一些进展,但要在为植入大脑的设备供能的同时,确保不会产生过多热量,仍然是一项不小的挑战。」

Neuralink公司显然也继承了马斯克的激进风格,他们表示最快在2020年底之前在5名瘫痪患者身上进行测试,观察该技术能否帮助患者用大脑移动鼠标光标并打字。新冠疫情当前,公司向美国食品与药物管理局(FDA, U.S. Food and Drug Administration)申请的许可能否获批尚不得而知。

雅斯顿小结

马斯克创建的公司似乎一直都与争议相伴,至于他究竟是出于何种目的创建的Neuralink公司自然只有他自己最清楚。不过脑机接口这一技术确实极具市场前景,将来的应用场景肯定也会出现在汽车上。据Statista数据,2018年全球脑机接口规模约为1.25亿美元,2025年有望增长至2.83亿美元,2018-2025年复合年均增长率为12%。

前不久,埃隆·马斯克(Elon Musk)又在社交媒体上宣布,旗下的脑机接口公司 Neuralink 将于太平洋(夏令)时间 8 月 28 日周五下午三点(北京时间 8 月 29 日早上 6 点)举行发布会,向公众展示公司最新技术进展。据此前披露的消息显示,本次发布会的焦点在于实时神经元活动演示,以及公布侵入式脑机接口或进入人体试验阶段消息,并有可能发布脑机(BCI)相关的产品。如果对此感兴趣,倒是可以关注下其最新进展。


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