距離馬斯克公布升級版腦機接口和進(jìn)行設備植入的手術(shù)機器人已經(jīng)一周有余，但學(xué)界對于被命名為 the Link v 0.9 版的腦機接口討論仍在繼續。

　　事實(shí)上，“腦機接口”作為前沿科技研究的熱點(diǎn)技術(shù)，一直頗受業(yè)界關(guān)注。2017 年，馬斯克成立腦機接口公司 Neuralink，兩年后，馬斯克和他的 Neuralink 團隊發(fā)布了其首款產(chǎn)品，即“腦后插管”新技術(shù)，通過(guò)向大腦植入電極的方式來(lái)讀取大腦信號，并宣布了他們進(jìn)一步開(kāi)發(fā)腦機接口的計劃。

　　可以說(shuō)，腦機接口幾次在科技界掀起軒然大波，而這次的升級版腦機接口在帶來(lái)震撼過(guò)后，討論的聲音也漸趨理性。升級版的腦機接口是“言過(guò)其實(shí)”還是“確實(shí)如此”?其又將在腦機接口的發(fā)展里占據怎樣的地位?

　　從“腦后插管”到“腦中芯片”

　　2019 年中旬，馬斯克公布了第一代腦機接口，也可以簡(jiǎn)單描述為一個(gè)“腦后插管”技術(shù)，通過(guò)一臺神經(jīng)手術(shù)機器人，像微創(chuàng )眼科手術(shù)一樣安全無(wú)痛地在腦袋上穿孔，向大腦內快速植入芯片，然后通過(guò) USB-C 接口直接讀取大腦信號，并可以用 iPhone 控制。

　　具體來(lái)說(shuō)，可以分成三步，首先，用“縫紉機”和激光在頭骨上鉆孔，當然，不是傳統意義上的腦袋打洞，這種神經(jīng)外科機器人“縫紉機”能夠每分鐘植入六根線(xiàn)，且微創(chuàng )、無(wú)血和安全。

　　其次，向大腦植入定制芯片，以便更好地讀取和放大來(lái)自大腦的信號。定制芯片需要植入大腦的特定地方，其中，三個(gè)位于運動(dòng)區域，一個(gè)位于感受區域，而唯一外置的設備則安裝在耳后，內含一枚電池。

　　最后，就是信息的導出，這需要使用一種直徑4-6 微米的線(xiàn)，而這些柔韌的線(xiàn)實(shí)際上是一種用類(lèi)似玻璃紙的材料來(lái)做絕緣體，里面包含有一系列連接微小電極或傳感器的導線(xiàn)，與其他腦機接口中使用的材料相比，它不僅對大腦損害性更小，而且還能傳輸更多數據。

　　一年后，一周前，馬斯克在發(fā)布會(huì )上展示關(guān)于腦機接口的最新成果，其中包括簡(jiǎn)化后硬幣大小的 Neuralink 植入物和進(jìn)行設備植入的手術(shù)機器人。

　　Neuralink 推出的新設備被命名為 the Link v 0.9 版，較之初代的設備，植入步驟并沒(méi)有相差很大，但升級版的腦機接口尺寸更小，性能更好，和 Apple Watch 等智能手表一樣能夠待機一整天，在睡覺(jué)的時(shí)候無(wú)線(xiàn)充電。

　　值得一提的是，作為植入性的醫療器材，無(wú)線(xiàn)技術(shù)已經(jīng)有 10 多年的歷史了。包括此前植入心臟起搏器，或者深度腦刺激的設備都會(huì )有無(wú)線(xiàn)傳輸，但是寬帶沒(méi)有那么大，傳的數據并不是很多，且不能無(wú)線(xiàn)充電。而 Neuralink 的無(wú)線(xiàn)既傳電能，又傳數據，這意味著(zhù)，作為一個(gè)電子設備，Neuralink 是完整的，這也是電子設計的一個(gè)進(jìn)展。

　　馬斯克此次所展示的芯片有 1024 個(gè)通道，而上一版本則有 3072 個(gè)通道。1024 個(gè)通道可以理解為 1024 個(gè)神經(jīng)信號采集點(diǎn)。與 3072 個(gè)通道相比，雖然采集點(diǎn)少了，但在給定的腦區和范圍內(2x1 厘米范圍的運動(dòng)皮層)，采集到的有效數據未必受到影響。

　　此外，新的腦機接口搭配新版的手術(shù)機器人，相比去年的“縫紉機”看起來(lái)有了很大進(jìn)步。這臺機器會(huì )對大腦結構進(jìn)行掃描，小心避開(kāi)危險區域，所以植入過(guò)程也不會(huì )對大腦產(chǎn)生傷害。

　　為了展示新設備，發(fā)布會(huì )現場(chǎng)，馬斯克展示了一群實(shí)驗豬。這些實(shí)驗豬之前曾接受過(guò)外科手術(shù)，由手術(shù)機器人將最新版的 Neuralink 設備植入大腦，時(shí)長(cháng)約 7 分 10 秒。結果顯示，這些豬的大腦活動(dòng)可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸到附近一臺電腦上，讓在場(chǎng)所有人員看到當馬斯克撫摸它們的鼻子時(shí)，這些豬的大腦神經(jīng)元有所反應。

　　“言過(guò)其實(shí)”還是“確實(shí)如此”?

　　想要了解腦機接口，首先要明確幾個(gè)相關(guān)的概念。

　　腦機接口(Brain-computer Interface 或者 Brain-machine Interface)：通過(guò)傳感器提取頭皮上、大腦皮層上電場(chǎng)或磁場(chǎng)等信號、參數，進(jìn)而進(jìn)行數據提取、分類(lèi)和分析，最終控制體外設備對人體周邊環(huán)境進(jìn)行增強或改善的人機交互裝置。

　　中樞神經(jīng)系統(Central Nervous System, CNS)：由大腦和脊髓組成，是人體運動(dòng)的命令源也是腦機-接口主要分析目標。

　　腦電波(Electroencephalogram, EEG)：與大腦皮層神經(jīng)元活躍度密切相關(guān)，大部分學(xué)者認為其主要組成部分是神經(jīng)元突觸后電位。腦電波是腦-機接口的主要信號來(lái)源之一。

　　分形維數(Fractal Dimension, FD)：來(lái)源于分形理論，可以用于分析數據的復雜性。是現代科學(xué)用于分析混沌動(dòng)力學(xué)系統和非線(xiàn)性信號的工具之一。

　　人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )(Artificial Neural Network, ANN)：一種基于大規模計算訓練從而多層次地提取目標特征值的數學(xué)模型。ANN 常被應用于數據分析。

　　腦機接口的發(fā)展和腦科學(xué)的進(jìn)步密切相關(guān)。大腦屬于中樞神經(jīng)系統，其包含了大約 870 億個(gè)神經(jīng)元。大腦時(shí)時(shí)刻刻接受來(lái)自視神經(jīng)、聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)等，以及周?chē)窠?jīng)系統(Peripheral Nervous System)傳送過(guò)來(lái)的信號。大腦將這些信號進(jìn)行解析，并產(chǎn)生感覺(jué)，進(jìn)而對外在環(huán)境做出反應形成運動(dòng)信號。運動(dòng)信號再通過(guò)脊髓傳達到周?chē)窠?jīng)系統，進(jìn)而控制肌肉控制人的身體，做出復雜(高級)運動(dòng)行為(比如彈鋼琴，彈吉他)。

　　當腦神經(jīng)開(kāi)始處理信息，就會(huì )產(chǎn)生相應的電磁信號。從神經(jīng)元的構造來(lái)看，當神經(jīng)元傳達信號時(shí)，神經(jīng)元內外的帶電離子流動(dòng)形成電流，電流到達突觸后激發(fā)化學(xué)反應繼續傳遞信號給下一個(gè)神經(jīng)元。

　　當一定數量的神經(jīng)元像集成電路一樣一起工作時(shí)，就可以產(chǎn)生能被宏觀(guān)的電極所探測到的電磁信號。而電磁型號的變化，則反映出當前皮層區域的活躍程度。這些信號經(jīng)過(guò)放大，編譯變成了包含信息的信號。這樣研究人員就可以進(jìn)行數據分析，用算法推測出大腦想表達的東西。

　　而目前的芯片植入主要針對運動(dòng)皮層，而運動(dòng)皮層信號的解碼技術(shù)早已實(shí)現，不是難點(diǎn)，一般算法或機器學(xué)習都可以搞定。相反，當腦機接口涉及解碼人類(lèi)語(yǔ)言，決策或意識內容，那么就意味著(zhù)，需要神經(jīng)解碼的技術(shù)進(jìn)步。

　　盡管 Neuralink 目前能解決與動(dòng)作有關(guān)的信號解碼，但與人的思維意識還有很大距離。從目前技術(shù)來(lái)看，神經(jīng)科學(xué)知識依然是技術(shù)的桎梏所在?，F代醫學(xué)對一些疾病了解還不夠深，所以即使現在已經(jīng)做好了植入系統的硬件、軟件和 FDA 的許可，但依舊不能解決最根本的問(wèn)題，而只有在神經(jīng)科學(xué)或者研究到位下才能真正做到。

　　腦機接口前路何在?

　　顯然，腦機接口的發(fā)展不會(huì )是一蹴而就的。

　　初級的腦機接口是使用腦神經(jīng)的信號控制體外裝置，從而滿(mǎn)足自己的特殊需求的系統。早先美國國防部資助的項目就提出了“腦控機械臂”的需求，期望以腦機結合的手段幫助戰爭中那些 “缺胳膊少腿”的傷兵。借助于腦機接口和機械臂，讓他們能實(shí)現生活自理。

　　今年，來(lái)自查爾默斯理工大學(xué)等研究人員的報告稱(chēng)，有史以來(lái)最先進(jìn)的仿生假肢之一又取得了新的突破與成功。該系統被整合到病人的神經(jīng)中，讓他們只需想一想就能控制假肢，就像使用自然肢體一樣。

　　馬斯克在發(fā)布會(huì )上也表示，未來(lái)人人都可以在腦部植入一個(gè)芯片，解決從記憶力喪失到聽(tīng)力喪失、失明、癱瘓、抑郁、失眠、極度疼痛、焦慮、成癮、中風(fēng)、腦部損害等一系列問(wèn)題。

　　但這還只是第一步，馬斯克長(cháng)遠的目標是迎接“超人認知”(superhuman cognition)時(shí)代的到來(lái)。這源于馬斯克過(guò)對人工智能(AI)的擔憂(yōu)，馬斯克認為，人類(lèi)需要與人工智能結合為一體才能避免未來(lái)人工智能變得過(guò)于強大而摧毀人類(lèi)這一最遭情況的出現。

　　這就涉及到更高級的腦機接口，即可以在人的控制下，對自己的意識和記憶進(jìn)行改造，并且可以和外界(互聯(lián)網(wǎng)或個(gè)人服務(wù)器)進(jìn)行雙向的交流，而人腦也可以變成一個(gè)可有限訪(fǎng)問(wèn)的節點(diǎn)服務(wù)器進(jìn)行信息傳送。

　　更高級的腦機接口是對人類(lèi)的增強。通過(guò)腦機接口，我們可以短時(shí)間內擁有大量的知識和技能，獲得一般人類(lèi)無(wú)法擁有的超能力。

　　記憶移植就是這個(gè)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)?，F在，美國科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現大腦海馬體的記憶密碼，開(kāi)始嘗試用芯片備份記憶，然后把芯片植入另一個(gè)大腦，實(shí)現記憶移植。這個(gè)實(shí)驗已經(jīng)在猴子身上取得成功。這項技術(shù)的終極目的，正是通過(guò)腦機接口技術(shù)，把大量的信息和資料傳輸到大腦里，或把大腦的意識上傳到計算機，最終實(shí)現人類(lèi)意識合記憶在計算機世界的永生。

　　當腦機接口下潛至深層時(shí)，則真正達到了馬斯克所構想的人機結合。即人類(lèi)不用語(yǔ)言，僅靠大腦中的腦電信號就可以彼此溝通，實(shí)現“無(wú)損”的大腦信息傳輸。這種腦腦交互，彼此傳遞的本質(zhì)是神經(jīng)元群的活動(dòng)。不像語(yǔ)言的模糊和詞不達意，它是一種徹底的、100% 的、毫無(wú)信息扭曲的“心領(lǐng)神會(huì )”。

　　事實(shí)上，腦機接口作為一項新興技術(shù)，已經(jīng)站在了時(shí)代的風(fēng)口，與此同時(shí)的是巨大的爭議和質(zhì)疑，是除了技術(shù)壁壘外，必然面對的傳統倫理的拷問(wèn)。而如何平衡一項新技術(shù)的發(fā)展與約束，則將成為很長(cháng)時(shí)間內科學(xué)發(fā)展中的一道難題。

　　毫無(wú)意外，關(guān)于腦機接口的技術(shù)構想隨著(zhù)科學(xué)的發(fā)展都將成為現實(shí)，但無(wú)論何種腦機接口真正落地以前，我們仍要面對科技倫理的拷問(wèn)，只有輔之以人性，科技才能有溫度。
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