【新技术】马斯克重磅发布脑机新进展，让猴子学会“意念打字”

北京时间12月1日上午10点半，刚刚从苹果总部带着“和好”反馈、姗姗来迟的马斯克，在加州召开了一场发布会，正式公布旗下脑机接口公司Neuralink的最新技术进展，并表示目前与FDA的协商十分顺利，首次人体实验有望在6个月内得到审批。脑机接口大脑是一个很复杂的器官，脑机接口这项技术的重要性在于，其可在人或动物脑（或者脑细胞的培养物）与外部设备间建立起直接通路，一方面脑机设备可以将大脑信号转化为机器可识别的信号，实现对机器的有效控制；另一方面接收来自机器的反馈，从外部实现对大脑的干预。早在2021年4月，Neuralink就完成了一项实验，将大脑活动转化为计算机指令，让这只猴子可以用「意念」愉快地玩耍。这次，Neuralink已经在一只名为Sake的猴子上实现了用大脑控制一个虚拟键盘来打字，完成快速的“意念打字”。马斯克表示，你可以理解为，把一块头骨替换为智能手表。Neuralink一共给6只猴子做了实验，基本上都很成功。
图中是什么？看起来像Matrix。但其实，这些都是植入芯片后，猴子真实的神经信号输出。
猴子确实在用意念移动光标「打字」——植入芯片后，猴子的大脑会根据点亮的光标移动目光，在这个过程中，虽然它们不识字，但只要用意念移动鼠标，将可以将预先写好的单词按正确顺序排列。随后，马斯克展示了猴子打出「我可以吃点心吗」等句子的视频。那么，神经信号是怎样解码的呢？
首先，需要捕捉大脑的神经活动信号，并训练一个神经网络来预测这些代表的含义。之后，对该流程进行模拟。值得注意的是，在此过程中，团队并未使用植入芯片的猴脑，而是将大脑的合成神经活动传输到服务器的芯片上。通过此方法可以对大脑活动进行模拟。通过这种方法，可以提高速度，和神经网络的准确性。可以看到，2022年的结果，是2021年的两倍还多 。当然，仅仅有速度，是不够的。还要让实验对象能使用键盘和鼠标，而为了大脑造出这一整套生态系统，是不现实的。所以，Neuralink造出了一套键盘和鼠标大脑接口。
猴子是怎么把这行字「打」出来的呢？
当我们让一个人想象「hello」的时候，插入他大脑的电极就可以记录到：他的大脑活动中出现了「hello」。显然，如果用这个方式，而不是打字，我们输出信息的速度会大大提高。
为了模仿这个过程，Neuralink让猴子用手指描屏幕上的数字，然后就可以记录下它的脑神经活动。并且，如最右图所示，研究人员会对神经信号进行实时的解码。可以看到，猴子对这些数字有几百种写法。
对此，Neuralink不是直接对数字进行解码，而是先对手势进行解码，然后通过分类对应，从而达到预测数字和文字的效果。
通过这个方法，就可以解码任何一种语言，无论是英语，中文，泰语，还是猴语。顺便一提，Neuralink给猴子植入的设备还可以进行无线充电。
不过，你需要放一些可以「诱惑」它过去的东西才行，比如香蕉奶昔。脊髓植入马斯克说：「这听起来很神奇，但我们相信，脊髓被切断的人可以恢复全身功能。」他强调，接入脑机接口的瘫痪病人操控手机的速度，会比健全的人用手操控手机的速度快很多。在马斯克看来，如果人脑能接入计算机、智能手机、智能手表、收音机之类的东西，会变得「高能」得多。如何植入人脑？植入物具体长什么样？就是下面这个硬币大小的设备。
因为是无线的，所以植入手术完成后，从外面是看不出来这个人植入了芯片的。它的电池也是无线的，在家就可以充电。而进行人体植入的装置，由一个微型设备、一个连接电极的电线以及一个叫R1 robot的机器人组成。R1机器人可以切开人的头骨，然后将植入物植入大脑。
紧接着，最动人心魄的一刻来了，屏幕上开始展示植入手术的视频。可以看到，病人α躺在手术床上。
目标的手术区域，就是这里。
标数字的部分，就是手术中即将植入的位置。而机器人要做的，就是把电线一根一根地插入标数字的部分。就这样，第一次插入就完成了。手术总共预计插入64根电线。这个过程总共花费15分钟。Neuralink希望，这个实验可以用于人体，让那些遭到运动损伤的人通过用意念控制手机等电子产品，以此来重获自由。眼部植入马斯克说，通过一个眼部植入物，或许能够改善或恢复盲人的视力。「即使他们以前天生没有视力，只要他们大脑中负责视力的皮层存在，我们也相信他们在植入物植入后，能重获光明。」马斯克的终极目标能实现吗？这位身价2190亿美元的世界首富，一直有一个最终目标——实现“与人工智能（AI）的融合共生”。“我认为，你的手机和电脑是你自己的延伸。”马斯克直言，一旦解决传输速度限制，这种脑机反馈会减轻 AI 的长期风险。早在2016年底，马斯克联合创立了Neuralink公司，其旨在构建一种侵入式脑机接口技术，通过相对简单的手术向脑中植入计算机芯片，利用电流让计算机和脑细胞产生“互动”。其短期目标是制造一种帮助阿尔茨海默氏症、痴呆症和脊髓损伤等神经系统疾病的治疗设备。现有的脑机接口一般分为侵入式、半侵入式和非侵入式三种，而Neuralink属于侵入式路线。过去三年，Neuralink每年都公布其脑机接口技术进展，不断优化传感设备体积、加快缝合速度等。按照马斯克的说法，发布会主要目的是为了公司招募更多技术人才。如今，马斯克和他的Neuralink终于迎来上述新“突破”。不过，目前脑机接口技术依然处于发展早期，仍存在数据采集技术、安全、伦理等诸多未知问题。接受钛媒体App独家采访时，天桥脑科学研究院（TCCI）应用神经技术前沿实验室主任，复旦大学、华山医院客座教授Gerwin Schalk表示，与Neuralink路线一样，侵入式脑机接口技术面临着许多挑战，最大的困难在于：尽管人类知道侵入式具有很大的潜力，来应对与不同神经系统疾病相关的挑战，但人类目前还不确切知道哪种诊断或治疗疾病，可为侵入式患者提供最大的益处。这需要大家对这一技术有更多认知。“我称之为‘先有鸡还是先有蛋’的侵入性神经技术问题。”Schalk表示。中国信通院在《脑机接口总体愿景与关键技术研究报告 (2022年)》中指出，脑机接口系统作为一种人机交互系统，需要关注安全、恶意攻击等方面因素。其中包括：系统需要在软件和硬件方面，能有效防御外部恶意攻击，避免数据被窃或恶意篡改，系统需要内置一定的安全自检机制；在机制和制度保障方面，需要有合法合规的信息与科技伦理制度、法规、倡议、指南和标准，确保神经隐私与神经权利不受侵犯，保障系统用户的人身健康安全。信通院在报告中提到，对于侵入式脑机接口，在电极材料选择上要考虑散热性能、要确保植入后人体安全，需要对植入物的质量、形状、功耗和应用场合进行限定，以避免损害生物组织；对于非侵入式脑机接口技术来说，不当的使用方法可能存在潜在的人身安全隐患，需要对脑机接口系统的使用安全性做严格要求。专家：中国需10-15年持续投入脑机接口产业从市场规模上看，脑机接口产业前景较为广阔。据《脑机接口标准化白皮书2021》显示，2019年全球脑机接口市场规模约12亿美元，预计2027年达37亿美元，复合年增长率（CAGR）达15.5%，主要包括下游医疗保健以及疾病治疗。麦肯锡（McKinsey）则预测，未来10到20年，全球脑机接口产业将产生最多2000亿美元（约合人民币1.42万亿元）经济价值。而在国内，华为、盛大、科大讯飞、三七互娱、中科院、清华大学等多家企业或机构都在积极参与脑机接口领域。今年1月，陈天桥投资了NeuroXess脑虎科技，完成总额达9700万元人民币的天使轮及Pre-A轮融资。该公司宣称对标Neuralink，走侵入式脑机接口路线。据研究公司Pitchbook数据统计，2022年至今，风投机构已经支持了37家脑机接口初创公司，总额为2.63 亿美元，而高于2016年1.75亿美元，支持企业为17家。去年，整个脑机接口行业投资为5.68亿美元。

Schalk向钛媒体App坦言，虽然中国近年来在大脑研究方面取得了非常显著的成就，但是建立复杂的侵入性脑机接口系统所需的资源、技术和人员的发展，他认为大约需要10-15年时间的持续投资。

“与西方相比，中国对新医疗技术的需求更大，而且新医疗技术在中国更多的人身上更容易实现和测试。因此，一旦有适当、长期、稳定的资金投入和领导团队，中国绝对有潜力成为在设备方面的领先创新者，这些设备将被大量的人使用。”Schalk表示，其天桥脑科学前沿实验室团队正在研究无创脑机接口技术，开发记录脑电图、运动信号等作用的设备，解决人们睡眠问题。中国信通院认为，脑机接口产业应用实践将具有显著的社会效益，主要体现在：一是促进健康生活水平质量提升，特别是对神经疾病群体（渐冻症、癫痫、帕金森等）生活质量改善起到显著推动作用，推动医疗、康养产业数字化和智能化；二是推动前沿科技创新，弥合差距和满足行业需求，推动人体增强和替代技术发展，对人类生活和社会活动产生颠覆性影响；三是脑科学与多领域融合助力行业、经济发展。在“十四五”规划里，脑科学与类脑研究成为中国未来重大的发展项目之一。而且脑机接口已成为国家需要攻克的技术之一。据《Science》（科学）杂志报道，中国未来5年投资（预算）50亿元人民币（7.46亿美元）发展“中国脑计划”（CBP），整体规模有望达到百亿甚至千亿级，比肩美国的“脑计划”。来 源 | 钛媒体、新智元



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