腦機(jī)接口將迎來重大突破，失明及癱瘓者有望“重獲新生”
腦機(jī)接口這一概念其實(shí)早已有之，但直到上世紀(jì)九十年代以后，才開始有階段性成果出現(xiàn)。近日，Neuralink“Show and Tell”的舉辦，將腦機(jī)接口的“熱度”再次推向高潮。當(dāng)漆黑的展示屏上，緩慢的閃出綠色的“Welcome to show and tell”字時(shí)，標(biāo)志著人類對(duì)腦際接口的研究又達(dá)到了一個(gè)新高度。
圖｜Welcome to show and tell（來源：活動(dòng)現(xiàn)場截圖）
埃隆·馬斯克在現(xiàn)場強(qiáng)調(diào)，“這不是在模仿《黑客帝國》的屏幕保護(hù)程序，而是真正的神經(jīng)元發(fā)出的信號(hào)。”
該成果來自馬斯克旗下的一家公司（Neuralink）。值得關(guān)注的是，“Welcome to show and tell”這行字是心靈感應(yīng)打出來的，是猴子Sake用意念打出來的。不過據(jù)馬斯克稱，現(xiàn)在它還并不能使用鍵盤，而是通過把猴子的“意念”轉(zhuǎn)移到人為標(biāo)示出的高亮按鍵上來生成文字，下一階段馬斯克將要為實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)而努力。
源起基金重點(diǎn)關(guān)注
這項(xiàng)腦機(jī)接口的成果最大商業(yè)化價(jià)值是，努力幫助腦損傷患者彌合計(jì)算機(jī)和人腦之間的差距，例如恢復(fù)視力和行動(dòng)能力，這是可見的未來。不過，該成果還有一定的改進(jìn)空間，尤其是“植入設(shè)備”所面臨的問題：
1、關(guān)于植入設(shè)備的“隱匿性”
2、設(shè)備的可升級(jí)性表現(xiàn)
3、充電方面亟待解決的痛點(diǎn)
4、規(guī)模化生產(chǎn)是否容易
腦機(jī)接口的終極目標(biāo)或許是應(yīng)對(duì)AI
Neuralink是一個(gè)由馬斯克和八名聯(lián)合創(chuàng)辦者成立的美國神經(jīng)科技和腦機(jī)接口公司，負(fù)責(zé)研發(fā)植入式腦機(jī)界面技術(shù)。馬斯克曾表示公司的創(chuàng)辦受到了的艾恩·班克斯（Lain M. Banks）的科幻小說《文化》系列中“Neural Lace”這一科幻概念的影響。
“Neural Lace”是指放置在大腦上并與之接觸的小電子元件，能夠與我們的思想連接。這一項(xiàng)技術(shù)可以改善記憶力，甚至可以將記憶發(fā)送到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)來復(fù)制出數(shù)字記憶。
自從2017年成立以來，Neuralink并沒有僅僅停留在概念上，實(shí)質(zhì)動(dòng)作連連。尤其從2020年的最近三年開始，每一年都會(huì)展示一項(xiàng)最新成果，去年展示的是“猴子乒乓”。
2020年8月，Neuralink展示了一頭被植入Neuralink設(shè)備的豬，并且使用設(shè)備成功讀取豬大腦活動(dòng)。2021年4月，Neuralink發(fā)布了一段雄性獼猴Page的視頻，它使用“意念”在屏幕上移動(dòng)光標(biāo)來接住來回彈跳的球，且并沒有使用操縱桿。
而在這次會(huì)上，馬斯克除了展示猴子使用意念來“打字”外，還宣布預(yù)計(jì)將在6個(gè)月內(nèi)開展“無線大腦芯片”的人體臨床試驗(yàn)。
馬斯克聲稱腦機(jī)接口技術(shù)可能是未來人們面對(duì)AI（人工智能）風(fēng)險(xiǎn)的重要工具。Neuralink的最終目標(biāo)，是建立一個(gè)“全腦界面”，在未來，它能夠與你的整個(gè)大腦連接。而在短期內(nèi)，它可以與你大腦的特定部分對(duì)接，并幫助那些生理功能喪失的人們。
腦機(jī)接口技術(shù)在視力恢復(fù)等方面的應(yīng)用
該公司最早想在人體實(shí)現(xiàn)的兩個(gè)功能之一是恢復(fù)視力。
即便一個(gè)人從未有過視力，就算他生來就是盲人，但我們相信，仍然可以恢復(fù)視力，因?yàn)榇竽X皮層的視覺部分還在那里。所以，即使他們以前從未看過東西，該公司也有信心能讓他們看到。
他們通過向每個(gè)通道注入電流來刺激大腦中的神經(jīng)活動(dòng)。它可以讓繞過眼睛在大腦直接顯示畫面。他們的設(shè)備擁有大量的電極，對(duì)于成像而言，電極越多成像密度就越高。
人類的視覺皮層是深埋在大腦內(nèi)側(cè)面的一個(gè)褶皺，叫做鈣質(zhì)溝。你的視覺是由許多微小的接受點(diǎn)組成的馬賽克，每一個(gè)都屬于你視覺皮層的一個(gè)細(xì)胞。
實(shí)驗(yàn)中，他們把設(shè)備插入到兩只恒河猴的皮質(zhì)中，來記錄它們的視覺活動(dòng)。訓(xùn)練猴子把視線集中在一個(gè)點(diǎn)上，并且獎(jiǎng)勵(lì)它們做出規(guī)定的視線移動(dòng)。隨著猴子逐漸熟練，我們通過電極刺激猴子的大腦，在頭腦中生成類似的點(diǎn)，并且觀察猴子實(shí)際做出的反應(yīng)。
而這樣的一個(gè)點(diǎn)，其實(shí)就是一個(gè)像素。而不斷放大，產(chǎn)生更多的像素讓它們覆蓋整個(gè)視野，就產(chǎn)生了“視覺假肢”效果，可以不用眼睛來感知到圖像。
另外該公司有信心的是，可以成功解決許多腦損傷問題，以及脊柱損傷的問題。這里的猴子是“Sake”，它在鍵盤上打字，這是“心靈感應(yīng)式”的打字。所以它并未實(shí)際使用鍵盤，它在用意念，將光標(biāo)移到高亮顯示的鍵上。
這一拼寫的技術(shù)，可以運(yùn)用在人的身上，比如四肢癱瘓，或上肢癱瘓的人。即便我們還不能做出脊髓信號(hào)裝置，但現(xiàn)在他們可以移動(dòng)鼠標(biāo)光標(biāo)，而且我們有信心，癱瘓的人雖然沒有與世界溝通的其他接口，但他們會(huì)比雙手健全的人，能夠更好地控制手機(jī)。
對(duì)此，他們正在為大腦設(shè)計(jì)專門的鼠標(biāo)和鍵盤接口，而這將比在物理鍵盤上打字要快得多，也容易得多。例如斯坦福大學(xué)的一個(gè)研究小組想從書寫字母的人的大腦活動(dòng)中解碼這些字母，使用這種方法他們能夠加快打字速度，我們也開始了這個(gè)項(xiàng)目。
而讀取來自運(yùn)動(dòng)皮層的信號(hào)將會(huì)比這更進(jìn)一步。如果有人頸椎受損，然后將這些信號(hào)，橋接到位于脊髓的Neuralink設(shè)備上。我們確信，這將可以啟用全身功能。所以盡管聽起來很神奇，但我們有信心，因脊髓受損而癱瘓的人，可以恢復(fù)全身運(yùn)動(dòng)機(jī)能。
當(dāng)你觸碰一個(gè)物體時(shí)，你的感覺沿著脊髓向上進(jìn)入大腦。但受傷時(shí)，這個(gè)聯(lián)系被切斷了。如果我們能把電極植入脊髓，我們可以刺激這些神經(jīng)元，從而激活它們進(jìn)行肌肉收縮和運(yùn)動(dòng)。
這是一只在跑步機(jī)上行走的豬，脊髓里也有一個(gè)植入體。我們可以通過這個(gè)設(shè)備傳輸神經(jīng)數(shù)據(jù)，用這些設(shè)備來做實(shí)時(shí)的解碼運(yùn)動(dòng)。這個(gè)是豬的髖關(guān)節(jié)，正在按照時(shí)間的序列移動(dòng)。通過刺激關(guān)節(jié)和神經(jīng)，可以產(chǎn)生不同的動(dòng)作，可以記錄這些運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度、力量和特殊性。通過解析這些記錄，我們就能通過植入的N1芯片模擬大腦的信號(hào)，刺激身體的肌肉做出反應(yīng)。
另外，你的觸感將解碼為真實(shí)的峰值，并發(fā)送到大腦中的N1設(shè)備中。刺激大腦的對(duì)應(yīng)部分會(huì)引起知覺、觸覺和本體感覺。而當(dāng)我們閉合了這個(gè)循環(huán)，這兩個(gè)循環(huán)放在一起，就能模擬身體移動(dòng)的全過程。
當(dāng)前植入設(shè)備面臨哪些問題
第一，關(guān)于植入設(shè)備的“隱匿性”問題。例如猴子意念玩“乒乓”游戲中的Page，它植入了Neuralink設(shè)備，但你看不到這個(gè)神經(jīng)植入物。我們已經(jīng)將神經(jīng)植入物小型化了，它與被切除的頭骨厚度是一致的。它類似于蘋果或Fitbit的智能手表，用智能手表取代了一塊頭骨。
第二，設(shè)備的可升級(jí)性表現(xiàn)。第一個(gè)投產(chǎn)的設(shè)備會(huì)類似iPhone1。但是現(xiàn)在蘋果已經(jīng)推出iPhone14了，你肯定不愿意腦子里安裝的還是最初代的iPhone1，所以設(shè)備將具備完全可升級(jí)性和可逆性。你可以去掉設(shè)備，換成最新版，當(dāng)因故停止工作時(shí)也可以替換修理，這是對(duì)Neuralink設(shè)備的基本要求。現(xiàn)在Page和Sake，都升級(jí)到了我們最新版的植入設(shè)備。Page先植入了第一版設(shè)備，后來又升級(jí)到最新版了。這是一個(gè)非常好的跡象，它可以持續(xù)很久，并且沒有觀察到不良影響。
第三，充電是個(gè)問題。該公司可以完全可植入的N1設(shè)備，依靠電池持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)電池快沒電時(shí)，充電是通過無線電源傳輸來實(shí)現(xiàn)的。然而與許多消費(fèi)電子設(shè)備不同的是，為一個(gè)完全可植入的設(shè)備充電十分困難。尤其安全問題，大腦組織植入物的外表面不能升高超過2度。
第四，原型的誕生很容易，但生產(chǎn)是困難的。馬斯克表示，要把一個(gè)原型，變成安全、可靠的設(shè)備，有100到1000倍的難度。在各種情況下能工作、價(jià)格合理、依靠規(guī)模降低價(jià)格等等。有句老話說，1%的靈感加99%的汗水，但實(shí)際情況可能是有99.9%的汗水才行。有一個(gè)說起來容易，做起來難的最好例子：載人登月。去月球的想法很容易，但上月球很難。
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