赫拉利在《未來簡史》中提出了關(guān)于人類的新議題,他認(rèn)為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將由智能軟件取代,人類將能夠同時(shí)暢游虛擬與真實(shí)世界,不受有機(jī)化學(xué)的限制。所謂的“自由個(gè)人”也將成為一個(gè)虛構(gòu)的故事,轉(zhuǎn)而變?yōu)樯�化算法的組合。

關(guān)于“人機(jī)”的預(yù)言是否會(huì)成真不得而知,但今年7月,一則Neuralink的“腦機(jī)接口”(BCI)技術(shù)獲重大突破、設(shè)備獲得FDA“突破性設(shè)備計(jì)劃”許可的消息,卻又像一則布告,宣示著“人機(jī)”結(jié)合已成為現(xiàn)實(shí)的事實(shí)。

“腦機(jī)接口”并不是一個(gè)新興議題,無論是《黑鏡》還是《黑客帝國》都曾從“反烏托邦”的視角討論過“腦機(jī)”存在的未來意義。但現(xiàn)實(shí)并未沿科幻電影所描繪的路徑發(fā)展,大多數(shù)BCI技術(shù)最初其實(shí)是作為醫(yī)療應(yīng)用而被開發(fā)。

“腦機(jī)接口”的前世今生

早在20世紀(jì)70年代,Jacques Vidal便提出了腦機(jī)接口概念,并將BCI研究與開發(fā)的重點(diǎn)放在輔助患者恢復(fù)受損視力、聽力及運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)修復(fù)之上。隨著技術(shù)的進(jìn)展,第一批人類用神經(jīng)修復(fù)設(shè)備在90年代中期出現(xiàn)。

1998年,菲利普·肯尼迪首次將電極植入到人腦中,并成功賦予該患者用“腦電”控制電腦光標(biāo)的能力。一年后,第一次BCI國際會(huì)議給出了BCI的明晰定義:“腦機(jī)接口是一種不依賴于由正常外圍神經(jīng)和肌肉組成的輸出通路型通訊系統(tǒng)�！盉CI因此被推上前臺(tái),而其不依賴外圍神經(jīng)與肌肉的參與便能實(shí)現(xiàn)大腦與計(jì)算機(jī)之間的通訊,則凸顯出了該技術(shù)在輔助治療腦中風(fēng)、癲癇等失能患者上的價(jià)值。

在技術(shù)的發(fā)展與市場(chǎng)需求的逐步擴(kuò)大下,BCI技術(shù)由最初僅為完全沒有活動(dòng)能力的患者提供輔助治療,拓展到拼寫、控制指針運(yùn)動(dòng)應(yīng)用。不僅如此,具有控制神經(jīng)假體功能的各種腦機(jī)接口系統(tǒng)、信號(hào)處理技術(shù)亦在此基礎(chǔ)上開始發(fā)展。

2014年巴西世界杯開幕式,高位截癱青年Juliano Pinto在腦機(jī)接口與人工外骨骼技術(shù)的幫助下開出一球;2016年,Nathan Copeland用意念控制機(jī)械手臂和美國總統(tǒng)奧巴馬握手;2017年,Facebook宣布“意念打字”項(xiàng)目;2020年Neuralink宣布推出“the Link v 0．9版”……腦機(jī)接口在發(fā)展過程中走過的每一步,似乎都讓其落地應(yīng)用的可能性變得清晰可循,但要想真正實(shí)現(xiàn)腦機(jī)接口的應(yīng)用其實(shí)仍有一段路要走。

理想中的腦機(jī)接口不僅可以幫助研究人員采集神經(jīng)元信號(hào),還能將特定的指令進(jìn)行編碼,通過腦機(jī)接口傳達(dá)給其他部位,輔助大腦完成信號(hào)傳出。但要實(shí)現(xiàn)這一過程,至少需要完成4個(gè)過程:采集信號(hào)——信號(hào)解碼——再編碼——反饋。

這四個(gè)過程看似簡單,實(shí)則難如登天,僅是第一個(gè)“采集信號(hào)”的過程,就卡死了大批想要從BCI中掘金的探索者。畢竟人類腦部不僅有近千億神經(jīng)元細(xì)胞,從頭部最外層到顱骨中間還隔了19層。而顱骨與大腦之間,又隔著硬腦膜、蛛網(wǎng)膜、蛛網(wǎng)膜小梁等組織,想要排除這之中的諸多阻力,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)地搜集信號(hào)可以說仍存在許多難點(diǎn)。

我們?cè)跒槟X機(jī)接口前進(jìn)的每一步而狂歡,但也需理性。畢竟人類大腦就像一片神秘的黑森林,不僅在“采集信號(hào)”外還存在諸多需要解決的難題,稍出差錯(cuò)亦容易導(dǎo)致患者癱瘓、腦死亡等。而相較于人體其他組織,人類大腦亦擁有更為精妙的結(jié)構(gòu),要想破解人類大腦的“秘密”或許還需要時(shí)間。

“安裝在腦中的 Fitbit手環(huán)”

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Neuralink:進(jìn)軍腦機(jī)接口領(lǐng)域

腦機(jī)接口再度掀起波瀾,離不開一個(gè)月前Neuralink的發(fā)布會(huì)。

在發(fā)布會(huì)上,馬斯克將BCI與精神疾病關(guān)系在一起。他在演講中提到,很多人這輩子可能會(huì)在不同階段遇到各類神經(jīng)性的問題,比如失憶、失明、失聰、癱瘓、抑郁、失眠、上癮、癲癇、中風(fēng)、腦外傷等。Neuralink的價(jià)值就在于通過植入電子設(shè)備到腦部的方式,為這些令人困擾的問題提供一個(gè)負(fù)擔(dān)得起且可靠的解決方案,目前該方法已經(jīng)被醫(yī)學(xué)證明可行。

總的來說,Neuralink想做的就是研發(fā)出一個(gè)足夠強(qiáng)大的腦機(jī)接口,以治愈人類的腦部疾病,并賦予更強(qiáng)大的功能。

在發(fā)布會(huì)上,馬斯克介紹了兩個(gè)設(shè)備。一個(gè)是尺寸僅23mm×8mm,支持 1024 個(gè)信道,可接收、解碼、發(fā)送腦神經(jīng)活動(dòng)信息的芯片。另一個(gè)是能夠?qū)Υ竽X結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描,避開血管及危險(xiǎn)區(qū)域,在降低植入過程對(duì)軟組織傷害的同時(shí),將芯片精準(zhǔn)地植入預(yù)定位置的新型手術(shù)機(jī)器人。相較于成立之初,Neralink在腦機(jī)接口的研發(fā)上,似乎又朝前邁進(jìn)了一步。

從馬斯克的邏輯來看,理想中的腦機(jī)接口不僅可以幫助研究人員采集神經(jīng)元信號(hào),還能將特定的指令進(jìn)行編碼,通過腦機(jī)接口傳達(dá)給其他部位,輔助大腦完成信號(hào)傳出。這也是Neuralink的BCI由“縫紉機(jī)”發(fā)展成今天的“侵入式硬幣”的重要原因之一——只有將電極網(wǎng)絡(luò)靠神經(jīng)元足夠近,我們才可能獲得足夠高分辨率的信號(hào)。

在馬斯克發(fā)布的小豬視頻之中,工作人員實(shí)時(shí)讀取并在大屏幕上同步展示了小豬B的腦電波。

裝在小豬A腦袋里的Neuralink正在讀取與它鼻子相關(guān)的神經(jīng)上的電流,每當(dāng)它鼻子碰到什么,都會(huì)有一個(gè)腦電波的高峰。在第二只跑步機(jī)上的小豬視頻中,Neuralink通過腦電波對(duì)其運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行了預(yù)測(cè)。圖表顯示,預(yù)測(cè)的運(yùn)動(dòng)軌跡和真實(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡基本吻合。

Neuralink通過對(duì)小豬腦電波信號(hào)進(jìn)行采集,預(yù)測(cè)其動(dòng)作姿態(tài)

能夠一定程度上預(yù)測(cè)小豬的動(dòng)作姿態(tài),意味著Neuralink采集的信號(hào)一經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的精度。不過,盡管Neuralink在信號(hào)采集方面獲得了重大突破,但在BCI實(shí)現(xiàn)的第二個(gè)階段——信號(hào)解碼階段,卻沒有看到太大突破。

“這次發(fā)布會(huì)讓人失望的是神經(jīng)信號(hào)解碼方面沒有任何進(jìn)步,只是簡單演示了小豬四肢運(yùn)動(dòng)和腦內(nèi)神經(jīng)放電的關(guān)系,離植入腦機(jī)接口與手機(jī)通信還有很長的路要走”,清華大學(xué)腦機(jī)接口專家洪波教授對(duì)此表示:“目前,運(yùn)動(dòng)信息腦機(jī)接口解碼的研究已經(jīng)很成熟,美國布朗大學(xué)、斯坦福大學(xué)等在猴子和人的大腦上已經(jīng)多次成功演示,不過,美國FDA過去批準(zhǔn)Cyberkinetics和BlackRock等公司開展過小規(guī)模人體臨床試驗(yàn),但都沒有取得預(yù)期效果�！�

那么,如果馬斯克能在接下來的工作中完成解碼問題,那么再編碼的過程可能沒那么困難。不過,反饋過程仍可能成為另一座難以逾越的大山。

反饋環(huán)節(jié)需要利用BCI獲得環(huán)境反饋信息后再作用于大腦。通常而言,我們依賴視覺、聽覺、觸覺、聽覺獲取環(huán)境信息,進(jìn)而實(shí)時(shí)向大腦傳遞。不過,就算是當(dāng)前大熱且已廣泛應(yīng)用于生活的計(jì)算機(jī)視覺技術(shù),也大都停留在二維影像處理,三維影像數(shù)據(jù)量大、難以編碼等問題,都成為反饋過程中的巨大障礙。

盡管Neuralink在發(fā)布會(huì)引起了行業(yè)對(duì)于BCI技術(shù)的關(guān)注,但Neuralink在神經(jīng)信號(hào)解碼方面并未展示出明顯進(jìn)步,距離成熟的腦機(jī)接口技術(shù)興許還有很長的路要走。