馬斯克的腦機接口是什麼水平?
這是近幾天的一個熱門科學事件,常常鬧出些科學驚人事件的埃隆·馬斯克,就在前幾天的8月29日又公佈了一個的消息,由他主政的腦機接口公司Neuralink,開發了一款腦機接口產品~一枚與硬幣大小差不多的芯片,還配套了一臺可以自動完成植入芯片的手術機器人。
那麼馬斯克發佈的這個腦機接口有什麼與眾不同呢?我們一起來討論一下。
何謂腦機接口?
腦機接口又叫大腦端口或腦機融合感知。
這是一項將人或動物大腦與外部設備建立連接通路的現代科學技術。
這種接口有單向和雙向之分,單向腦機接口計算機隻接受大腦傳來的命令,或者計算機發送信號到大腦。
雙向腦機接口就是大腦和計算機等外部設備能夠進行雙向信息交換。
其實腦機接口本身並非馬斯克首創,早在上世紀,腦機接口的研究就已經遍地開花了,我們中國也參與其中,『中國腦計劃』項目中就包含這樣的內容,是國家重點項目。
這個領域比較著名的是被稱為『科學瘋子』的美國神經學家菲利普·肯尼迪。
他從上世紀80年代就開始了腦機結合的研究,並於1996年就對一位瀕臨死亡的漸凍症患者大腦植入電極,以後還有過多次對癱瘓患者、車禍患者的植入實驗,雖然取得一些進展,但沒有明顯成功。
為此,FDA《美國食品藥品管理局》撤銷了他進行人體實驗的許可。
當他的研究取得重大突破時,再也無法找到志願者。
為了不讓自己29年研究白白廢掉,他在2014年花費2.5萬美元請了一位外科醫生,請求它將這個電極植入自己腦中。
手術前,他計劃好了一切,也做好了醒不過來的打算。
它存了足夠撐幾個月的錢,並且確保自己兒子知道自己在哪裡。
但手術沒達到預期目的。
肯尼迪第一次從手術中醒來,一度失去了說話能力,無法對醫生做出反應。
幾個月後,他不得不接受了10個小時的第二次手術。
但此後頭骨一直無法愈合,最終迫使他取出了電極。
電極在他大腦存在了4周時間,他利用這段時間,收集了自己腦電信號大量數據,取得了今後研究的第一手寶貴資料。
為此,雖然僥幸逃過一劫,卻留下了9.6萬美元的手術賬單成為『負翁』,保險公司隻承擔了1.5萬美元。
一些科學家們對他的做法存有爭議,很多人對這種冒險做法並不贊同。
但他的精神還是受到 社會 廣泛贊佩,他被人們譽為『半機器人之父』。
腦機接口的案例還很多。
2008年,匹茲堡大學神經生物學家通過腦機接口,讓猴子通過大腦操縱機械臂將食物取到並送入自己口中;2004年美國Cyberkinetics公司得到FDA許可,在一位25歲全身癱瘓的男子大腦中植入電極,這名男子通過意念控制電腦,能夠看電視和發送電子郵件,甚至玩電腦 遊戲 ,準確率達到70%。
2012年,在巴西世界杯賽場,一位癱瘓少年身穿巴西聖保羅的實驗室設計的機器戰甲,憑著腦機接口和機械外骨骼開出了一個足球;2015年,美國國防部高級研究計劃局通過外科手術植入微芯片,實現了癱瘓人駕駛模擬飛機。
2018年,在美國拉斯維加斯舉行的國際消費電子展(CES》上,日本發佈了腦控車技術,駕駛員只要頭戴一個特制頭盔,無須植入腦芯片,就能夠將腦電波快速傳達給車輛,讓駕駛變得輕松有趣。
還有很多各國科學團隊,都在進行腦機接口實驗,取得了各種進展和成果,如各種癱瘓病人,通過機械臂取得食物、取得飲料,還有通過意念,進行電腦打字等等。
2016年10月,一名叫Nathan Copeland的志願者,分別在運動皮層和感覺皮層植入電極,成功利用意念控制的機械手臂和時任美國總統奧巴馬『握手』。
這個實驗的關鍵突破就是,這位志願者腦海中產生了『握住』的感覺,奧巴馬深感震驚。
因此馬斯克的Neuralink公司發佈的腦機接口整體技術本身,並不是一個新的東西。
馬斯克腦機接口的成果。
發佈會現場展示的是一枚23mmx8mm的芯片,這是Neuralink公司經過數年努力開發的一款最新腦機接口芯片,命名為Link 0.9。
這款芯片能夠感應溫度、氣壓,讀取腦電波、脈搏等生理信號,可以采集傳輸1024個通道的神經放電信號,無線傳輸范圍約5~10米。
這項技術的原理是通過植入大腦的芯片,連接外部機器,可以讀取人類大腦信號,並辨識出人的意圖,將其轉換成命令信號,控制外部機器設備執行人類意圖,完成任務。
在這個過程,人腦能夠得到整個過程的反饋。
在這次展示上,馬斯克弄來了幾頭實驗小豬,通過植入小豬腦內的芯片,人們能夠看到小豬在各種活動中的腦電波狀態。
馬斯克宣稱,這項技術發展下去,將實現人們憑腦意識來控制特拉斯 汽車 、打 遊戲 ,還能夠治療神經系統疾病,如改善由於大腦或脊髓受損導致的癱瘓、抑鬱、失憶等病症狀態,幫助漸凍症患者恢復感覺和運動功能等。
馬斯克真正的『黑 科技 』,是采用了『神經蕾絲』。
所謂『黑 科技 』原本是網絡動漫中非人力所能及的奇異科學技術,現在也泛指一些顛覆人類認知的新技術。
馬克斯的黑 科技 就是研制出一種叫『神經蕾絲』的東西。
何謂神經蕾絲?這是一個帶有科幻色彩的玩意,在科幻作家萊恩·班克斯的筆下,『神經蕾絲』是通過高 科技 植入人腦的網狀物,能夠將人腦和計算機連接起來,相互通訊。
而馬斯克團隊借用了這個概念,將植入人腦的纖維狀『線程技術』叫做『神經蕾絲』。
他們神經蕾絲的特點就是非常細小。
Neuralink宣稱它們的神經蕾絲寬度在4~6um,約為人類頭發絲的四分之一,未來植入時不需要開顱,只要用激光植入,這樣就可以植入到更深的腦中,而對腦的損傷能夠降低到很小程度。
即便如此,真正要實現良好的人機互動,現在仍然任重道遠。
就連Neuralink公司自己也承認,1024個通道信號是遠遠不夠的,如要較為準確傳輸大腦860億個神經元產生的復雜信息,至少需要100萬個同時記錄的神經元,這就意味著在小小芯片上要集成百萬個電極。
這樣,即便這種神經蕾絲隻有頭發的十六分之一大小,植入百萬蕾絲也相當於6.5萬根頭發。
我們想想,6.5萬根頭發植入人腦,難道不會細思極恐?因此,目前認為植入蕾絲對大腦傷害很小的優勢將不復存在。
如何將連接神經元的『蕾絲』做得更細小,這些元件穿透大腦組織不導致損傷出血,如何解決免疫系統的排斥問題,什麼材料能長期保留在腦中,如何解決芯片安全高效充電問題等等,將使Neuralink公司大傷腦筋,要足夠時間來解決的問題。
但馬斯克還是放了大話。
馬斯克從來對他的『黑 科技 』都是信心滿滿,這次也一樣。
他甚至揚言,他這個神經蕾絲技術的發展,未來能讓人類在雲端永生。
從前面機械手與奧巴馬握手,能夠在癱瘓者大腦中產生『握住』感覺來看,這種人機雙向信息交流已經並非神話,因此最終實現人機結合,改變人類生存形態的幻想再也不是夢想。
有人說,馬斯克是一個大話連篇的人,甚至有許多人對他有時的大言不慚很是反感。
不過馬斯克是個奇人,迄今為止,他的大話都立足在科學精神和自己的不懈奮鬥上,而且那些大話都一個個已經變成現實或正在變成現實。
比如他團隊研發的輕便龍飛船成功載人上天,實現了與空間站對接的完全的自動化;他們研發的宇航服輕便美觀,完全可以成為時裝;他成功實現了火箭回收技術,大大降低了發射成本;他撕開了美國乃至全球航天領域國家獨斷的體制鐵幕,成為第一家承接國家航天任務的私營公司;他還揚言很快送人登上火星,還有他的特斯拉電動車也風靡全球。
而他隻是一個創業者和民營企業家,但人們把他稱為『鋼鐵俠』。
因此,我選擇相信這位鋼鐵俠的『大話』。
但我也相信,要實現這些大話,還需要很長時間的努力,我們要有足夠的耐心。
就是這樣,歡迎討論,感謝閱讀。
如果你平時留意 科技 進展的話,相信一定注意到了上周末的一條重磅新聞。
那就是8月29號,伊隆·馬斯克為他創辦的腦機接口企業——Neuralink《也可以翻譯成『神經鏈接』》公司,親自召開了一場發佈會,展示了旗下腦機接口產品的最新版本:LINK V0.9。
這是一款微型腦機接口設備,外觀看起來像一枚硬幣,未來可以植入人的頭部,全天無間斷地采集大腦信號。
這條新聞發佈之後,我注意到有不少質疑的聲音。
有評論認為,馬斯克這一次不過是把腦機接口領域10年前就已經有的技術做了產品集成,沒有什麼本質性的創新。
有人還指出一個細節,說這一次LINK V0.9版本中的用來采集腦電波的電極數量隻有1024個,比神經鏈接公司自己去年的產品,反而還少了2000多個,認為這場發佈會可能有誇大宣傳的成分。
不過,得到上的彭天放老師有不一樣的看法。
作為《硬 科技 報告》的主理人,他一直很關注腦機接口這方面的進展,發佈會後,他也第一時間請教了得到上《腦機接口》課程的主理人孫瑜老師,以及清華大學腦與認知科學研究院的研究人員。
他認為, 馬斯克在腦機接口這個領域的動作,都指向一個方向,就是降低收集人腦數據的門檻。
而這一點對於腦機接口走出實驗室,走向商業市場,有重大的意義。
在今天的內容中,我就來跟你分享一下彭老師的觀點,以下是彭老師的原話,我來為你轉述一下。
你好,我是彭天放。
在發佈會後,我們很自然地會有這樣的疑問,馬斯克這次發佈的腦機接口產品是什麼水平?有哪些真正的突破?距離能讓我們直接用腦電波操控家用電器、玩 遊戲 ,甚至實現我們小時候共同的夢想:直接用腦機接口給我們大腦傳輸知識,還有多遠?
要想理解神經鏈接公司階段性的進展,我們必須從所有腦機接口產品的終極理想形態說起。
我們知道,人的大腦是由數百億個神經元相互連接組成的復雜系統。
以我們今天對人腦的了解,我們的每一個想法,每一段記憶,都是以電信號強弱的形式存在於神經元連接裡面的。
於是很自然的,一個最理想的腦機接口,就應該能夠同時測量這全部數百億個神經元的活動,並且有能力對其中任何一個神經元信號進行控制和修改。
這個終極形態的腦機接口也被叫做所謂『全腦接口』。
很顯然,『全腦接口』是一個過於美好的理想,我們今天大部分人在有生之年恐怕是看不到的。
但是我們也不用灰心。
這就像我們今天使用的所有計算機也不是人們在18世紀最早構想的萬能機器,而都是今天所謂的圖靈機那樣。
對一個工程問題,科學家們總能找到一個接近理想的可行方案。
而神經鏈接公司的科學家們認為,這個可行方案對於腦機接口而言,隻需要接口的帶寬達到大概100萬個神經元的量級。
也就是說, 當腦機接口產品能夠同時監測100萬個神經元的實時信號時,就足以產生很多顛覆性的功能了。
比如,用腦電波玩 遊戲 、操控飛機輪船,甚至人與電腦之間可以拋棄鼠標鍵盤,而直接用腦機接口傳遞信息等等。
那你可能要問了,距離這個簡化版的方案,馬斯克還有多遠呢?誒,你會發現這個問題的答案,比起剛剛距離『全腦接口』這個終極理想的答案,可能要樂觀得多。
我們下面用一個最簡單的模型來估算一下:
由於腦機接口的帶寬大概跟傳感芯片電極的密度成正比,我們不妨假設,腦機接口的帶寬在未來可以按照芯片摩爾定律的速度增長,也就是每18個月翻一番。
以8月29號這次發佈會上具備1024個信號通道的產品作為起點來估算,假設目前每條信道隻測量一個神經元的活動,那距離未來理想中具備100萬個神經元帶寬的腦機接口,大約需要15年的時間,也就是大概2035年前後。
這15年的時間聽起來似乎還是有點長,但是比起剛剛『有生之年』的答案就是一個好得多的、可預期的結果。
不過聽到這裡我想有人可能要說了,彭天放這好像是在幫著馬斯克吹牛啊。
剛剛說了半天都是未來的事,這一次馬斯克的發佈會上有什麼實打實的突破嗎?
確實,剛剛的估算隻是用過去類似技術的發展經驗,指出一個原則上可行的未來。
而 馬斯克真正的過人之處,恰恰是他能夠規劃出一條從現實到未來的路徑。
這一點從他過去成功推動商業航天和電動 汽車 的顛覆式創新來看,也是得到了反復驗證的。
這些過去成功的經驗,我們限於篇幅就不展開講了,還是回到腦機接口技術。
我們知道,今天的腦機接口技術,不論是在產品的帶寬、識別的準確度,還是生物兼容性等等方面,距離剛剛提到的理想方案還有很大的不足。
那馬斯克是打算如何帶動腦機接口產品從今天到2035年這15年的發展呢?
從這一次發佈會,我認為在馬斯克看來,推動腦機接口產品成熟的關鍵很可能就在於數據兩個字上。
過去的腦機接口技術盡管發展得很快,但其實在數據獲取的渠道以及數據量上還是非常有限的。
舉例來說,我們看到過去大部分腦機接口研究的數據獲取,要麼需要招募志願者,要麼需要找到碰巧患有腦部疾病的人。
總之,都是在比較短的時間跨度,在有限的人群身上,通過實驗室內的設備獲取的少量數據。
而我們知道,面向大眾的電子產品,往往是需要大量用戶數據作為產品設計和優化的依據,才能最終成熟推向市場的。
更不要說是這種需要嵌入人頭部的電子設備了。
由於過去采集數據規模有限,除了發表論文之外,產品開發人員其實很難得出一些對腦機接口產品功能有幫助的結果。
於是,從產品到數據,到更好的產品,再到更多的數據這樣一個正反饋飛輪就很難轉起來。
更不要說對於大量腦電波信號所表達的確切含義,我們其實還不是很清楚,這都需要海量的數據作為研究支撐。
而這一次馬斯克發佈的產品,我認為, 主要就在嘗試通過優化腦機接口的產品體驗,解決數據獲取的門檻過高的問題。
我們可以看出,與以往的腦機接口設備相比,這一次產品最明顯的變化,並不是技術底層有突破,而是它在用戶體驗上做了很大的提升。
以往這種需要植入人頭部的腦機接口設備,它們的設計大都脫胎於實驗室,不僅比較笨重,而且經常需要從人的頭裡面連出幾根數據線,給人一看就是一副醫療儀器的樣子,佩戴和使用都很不方便,甚至可能對於使用者的自尊心都會有一定影響。
而這一次發佈的產品隻有一枚硬幣大小,未來計劃通過一個小的手術嵌入人的顱骨采集腦部信號,並且使用無線的方式遠程傳輸數據,甚至可以通過類似手機無線充電的方式進行充電。
在使用的體驗上,這款產品並不像一個醫療儀器,而更像一個 健康 手環。
我在文稿區放了一張這款產品拿在手裡的照片,你有興趣可以看一下。
據馬斯克說,未來這款產品安裝在人的頭部之後,可以做到外觀上幾乎和普通人沒有區別。
可以看得出,這一次產品發佈的所有細節,都在為優化用戶的使用體驗,降低數據的收集門檻做準備。
另外,由於腦機接口產品成熟度不足,過去的產品可以說五花八門,不像智能手機有類似觸摸屏、攝像頭這樣行業默認的設計模式。
這就不利於產品在已有的標準上進行迭代優化。
而這一次神經鏈接公司發佈的產品,本身產品化、集成化的程度更高,甚至為了產品更好的設計感,有意地把信號通道的數量從過去的3072個壓縮到了1024個。
這就是不惜犧牲一定的數據帶寬,換取產品的使用體驗。
而且,神經鏈接公司還專門為這款腦機接口的植入設計了手術機器人。
未來預計植入手術的時間可以縮短到一個小時。
這不僅對於使用者而言很方便,就像做激光近視手術一樣;對於產品的開發而言,也有利於明確產品的大小、接口類型等等開發標準,提高未來產品優化迭代的速度。
上面說了這麼多,都是我們看到這次發佈會中體現出的,馬斯克對未來產品的規劃以及雄心。
但是不得不說,這一次的產品,還是有很多明顯需要改進的缺陷的。
首先,從這次產品的命名來看,叫做LINK V0.9版。
這就意味著, 目前這款產品還不是能夠安全、合法地,在人體上進行測試和使用的腦機接口設備。
事實上這一次發佈會的產品展示,隻是使用了三隻小豬作為案例。
而且其中隻有一隻小豬,在展示的當天頭部植入了這款腦機接口設備,另外兩隻小豬是作為對照組出現的。
這多少會讓這次產品發佈的說服力打一些折扣。
其次,這一次發佈的產品隻展示了對大腦信號的讀取功能,而沒有展示向神經網絡中寫入電信號的功能。
也就是說這次的腦機接口,僅僅在小豬運動或者聞到特定氣味的時候,讀取了神經興奮的信號;但並沒有能夠向小豬的神經網絡中輸出信號,影響或者改變小豬的行為。
雖然馬斯克在發佈會上表示,這款產品在未來可以向人腦的神經元輸出電信號,來治療某些精神疾病,或者增強人的大腦機能,但是從這次的產品展示來看,這項功能應該還不成熟。
第三,盡管這款腦機接口設備通過比較成熟的產品設計,降低了數據采集的門檻,但是對於采集到的腦電波數據本身,如何進行有效的編碼解碼,分析數據的內在含義,未來還需要大量的研究工作。
像馬斯克所說的治療心理疾病,提高學習效率,甚至上傳人的記憶等等酷炫的功能,距離實現可能還有一定距離。
除此之外,還有人擔心長期植入這款產品產生的排異反應;由於電子產品的更新換代需要頻繁更換硬件的問題。
這些都是未來馬斯克的神經鏈接公司需要改進的地方。
不過我想,對於這一次發佈會而言,所有上面這些缺陷都是情有可原的。
因為這次發佈會的主要目的,其實並不是發佈一款已經成熟即將上市銷售的產品,而是馬斯克想通過這次產品展示,為他這家成立僅有三年半的創業公司招賢納士。
在發佈會的最後,他表示這家目前隻有100多人的公司,未來希望能擴張到1萬人左右的規模。
最後我想說,腦機接口是一個非常復雜的領域,裡面依然面臨著許多的技術以及倫理挑戰,你如果有興趣,進一步了解可以學習我們得到上孫瑜老師的《腦機接口》課程,我也會為你繼續關注這一領域的進展。
好了,以上就是彭天放老師為我們帶來的解析。
腦機接口是一個非常復雜但也很讓人很著迷的領域。
這個領域最吸引我的地方在於,它可能會為我們創造一個全新的溝通界面。
如果我們不需要用語言溝通,而是可以通過腦機接口,跟別人交換意識,實現『腦腦交互』,那這會是一個什麼樣的世界呢?歡迎你在留言區,分享你的腦洞。
感覺腦機芯片就是騙局,不應該叫腦級芯片,應該叫,肌肉感知芯片,看到的都是通過腦電波,破解後的認知,是物理振動,不是認知信號。
叫腦,不合適,叫肌肉感知比較準確。
用肌肉感知獲取人的認知,實驗量應該非常巨大,這和采集大數據同理。
這就是大數據采集和應用,不是什麼高 科技 。
真正的腦級芯片不應該這樣,真正的腦機芯片應該是主動,被動信號的雙向采集,物理信號隻是其中的一部分,中樞神經的溫度感知也應該有,人體的溫度每時每刻都在變化,破解人體溫度信息才能接近真正的腦機芯片,