如何看馬斯克的「腦機介面」大夢?

作者 : 張河勳,EE Times China

馬斯克的「腦機介面技術方案」是否過於冒進?從一系列的研究結果顯示,相對人類大腦這種世界上最精密最複雜的物質結構而言,目前的腦機介面技術仍然處於「超級初級階段」。

11月30日,伊隆·馬斯克(Elon Musk)宣佈,旗下的Neuralink預計將在6個月後進行大腦晶片的人體試驗。實際上,自從2019年馬斯克對外表示希望將晶片植入人類患者體內之後,腦機介面(Brain-Computer Interface,BCI)用於人類試驗的計畫就像一張時間表一樣被無限期推遲,除了技術成熟度的因素,還有來自政府監管機構的限制。 近日,馬斯克的腦機介面技術用於人體試驗的「夢想」又近了一步。據路透社12月1日報導,馬斯克表示,Neuralink已經向美國FDA提交文件,大約6個月後就能將晶片用於人體試驗,「我們將謹慎地把晶片放入人體內,以確保它能正常工作。」 之前,腦機介面技術一直用於老鼠、豬、猴子等動物的試驗,Neuralink被人指責「虐猴」,也受到了科學界的質疑。而且,很多網友對此評論也是兩極化:「為人的大腦植入晶片,像特斯拉一樣維權難!」、「這並不是科技進步,越是科技的東西,越容易入侵,越機械的東西越安全!」… 然而,我行我素的馬斯克一直都是科技界的熱門話題人物,或褒或貶,其似乎也從未停止這一計畫,而且要將這一計畫付諸實踐。不過,人類的大腦又豈是我們想像的那麼簡單?! 頭骨中的FitBit 要了解馬斯克的「瘋狂想法」,要從一家名叫Neuralink的美國公司說起。該公司2016年在美國加州成立,其試圖研發一種技術,將人腦與電腦系統融合在一起。這種利用腦機介面實現的融合,將有助於治療人類的腦部疾病,以及很可能使人類變得更加強大。 大家都知道,作為人體最重要的器官之一,大腦是人類的神經中樞,承擔著維繫人類生存的基本任務,幾乎所有的高階神經活動都在腦部完成。如果將人體比作一台電腦,那麼大腦就是這台「人類PC」的運算核心。普通的電腦可以透過外接硬碟、外接顯卡、外接記憶體等方法提高性能,因而有科學家認為,這樣的「改良」同樣可以適用於人腦。這種觀點的產生,最終形成了研發腦機介面的動力。 因此,腦機介面就被定義為創建在人類或動物腦與外部設備間的直接連接通路,而且被腦機介面串聯的人腦能夠與外部設備之間互相傳送訊號,交換資訊。當然,腦機介面這一技術還被未來還可能成為提升人類「能力」的放大器,除了治癒一些腦部疾病之外,還將被賦予更強大的功能,比如更強的運算、記憶以及學習能力。 甚至可以想像一個場景:當我們需要擁有某種技能時,只需使我們的大腦連接到機器,獲取機器所擁有的一切技能,比如學習鋼琴,僅需要「下載」或「調用」即可擁有這項能力,完全不需要學習,就可以獲得更多的技能,而人類也將變得更加「聰明」。 實際上,馬斯克也是如此定義腦機介面這一技術。馬斯克一直堅持,人工智慧(AI)可能是人類文明面臨的最大威脅,他曾警告,AI將「孕育」邪惡的機器人獨裁者,人類將永遠難逃其魔掌,且表示人類在機器人災難中「生存下來的機率可能是5~10%」。這種觀點與已故科學家史蒂芬·霍金(Stephen Hawking),以及許多專家、學者都類似,而馬斯克的應對方案就是「讓人類變成AI,來制約AI。」 對於馬斯克而言,Neuralink研發的腦機介面技術就是實現其構想的重要組成部分。目前,Neuralink公司正在開發的一款大腦晶片可以讓人腦控制電子設備,進而使癱瘓的人重獲運動能力。馬斯克對此也表示,該晶片還將用於幫助盲人重見光明,「即使有的人天生失明,我們也可以讓其恢復視力」。 不過,腦機介面技術研究早在1960~1970年就已經開始了。美國美國國立衛生研究院(NIH)、約翰·霍普金斯大學、匹茲堡大學等機構、大學的科學家均對該技術進行了應用研究,甚至利用腦機介面被猴子用來操縱機械臂給自己餵食。而Neuralink也利用各種動物進行了相關的研究:一隻猴子在腦子中植入了Neuralink的腦機介面晶片之後,可以透過意念來移動螢幕上的游標,玩Pong這款乒乓球遊戲。 據說,在美國,馬斯克將這項技術比作「頭骨中的FitBit」,設備和大腦之間用細線連接。 馬斯克商業版圖「最神秘版塊」 馬斯克這一充滿奇幻、未來感的「商業版圖」最早在2017年被《華爾街日報》報導出來。2019年,馬斯克表達了希望在人類試驗腦機介面的想法,且隨後幾年都被有意無意提出來,也吸引了越來越多的目光。儘管受限於法律的限制,腦機介面一直無法用於人類試驗,但其技術無疑也是越來越成熟,比如上文所提到的一些用於動物的實驗結果。  

(來源:nature)

  那麼,Neuralink腦機介面到底有哪些核心技術呢?據悉,Neuralink主要兩個核心技術為:一是真正的業務功能產品——Neuralink植入人腦的晶片N1;二是用來部署核心產品——Neuralink的大型機器人R1。 據中國「超級充電站」的一篇文章描述:N1晶片最終成品只有一枚硬幣大小,可以嵌入人的頭骨中,晶片當中也會引伸出很多電線並連接到人腦的不同區域,而這些電線的粗細度只有人一根頭髮的二十分之一。 同時,這些電線依靠多達1,024根直徑為5微米的導線「縫合」到患者的灰質中,以形成與周圍神經元的連接,提供大腦電發射的高解析度採樣,並在類比電脈衝和數位電腦程式碼之間進行轉換。一方面它們可以作為輸入裝置,可以把大腦的活動監測並傳導進來,另一方面它們也可以作為輸出設備,可以對大腦進行電刺激。 不過,N1晶片是否已經通過美國FDA的認證還沒有確切的資訊。這也是一直以來N1晶片無法部署進入人體測試階段的根本原因;R1大型機器人則像一台「縫紉機」,把上文描述的電線刺入人的大腦。毫無疑問,對於大多數人來說,在大腦上縫入電線是難以想像的恐懼,也是Neuralink部署中最危險的一步,操作難度極大,必須要避免引感染而引發的更多傷害。 據了解,Neuralink的R1機器人所攻克的關鍵技術是機械手會極其精密地根據外部環境來調整工作狀態,即當大腦在手術過程中隨著人的呼吸和心跳移動而出現微微跳動時,這個機器人會自動精妙地調整針頭以補償患者大腦的運動,確保植入不出現任何偏差。 除了以上兩種核心技術,完整的Neuralink系統還有很多的核心技術,比如內建的演算法、軟體、互連能力,以及對外的充電、升級和手術室等系統。據說,Neuralink的核心技術團隊還聘請了多名業界知名的科學家,比如加州大學舊金山分校生理學教授Philip Sabes、波士頓大學生物學教授蒂Timothy Gardner,他們的經驗和研究成果對於Neuralink無疑有重要意義。 腦機介面何時可真正應用到人類身上? 實際上,數十年來,腦機介面技術一直在推進和研究中。例如,著名物理學家霍金因患上肌肉萎縮性側索硬化症,全身癱瘓,不能言語,手部只有三根手指可以活動,其就是採用語音輔助系統,讓他在失去四肢運動和絕大多數語言能力後,仍然能夠與別人進行交流、做前沿的黑洞科研、發表大型公開演講、回答觀眾現場問題。從很大程度上來說,這就是一個典型的腦機介面系統成功案例。 當然,除了馬斯克的Neuralink之外,早在2019年,Facebook公佈了其在半侵入式腦機介面專案的最新研究成果。據悉,受其贊助的加州大學舊金山分校(UCSF)的腦機介面技術研究團隊使用高密度腦電圖(ECoG)錄音來檢測受試者聽到問題大聲回答時的腦訊號,對話語發聲進行解碼。結果顯示,在互動式對話環境中可以即時解碼語音,這對於無法交流的患者具有重要意義。 今年7月,Neuralink的競爭對手Synchron已將其第一台設備植入一名美國患者的大腦中。該設備透過發送給電腦的命令將病人的思想轉化為行動,患者利用思考能夠流覽網頁,透過電子郵件和聊天軟體與外界進行交流。 今年9月,中國科學院深圳先進技術研究院正高級工程師、深港腦科學創新研究院研究員李驍健與其合作團隊披露了利用光奈米神經遙控技術,實現將腦機周邊設備微型化,可靈活植入、使用壽命可控,以及無線交互資訊。 不過,儘管我們也希望腦機介面技術可以早一點造福人類,但安全性是科技應用於人體的底線。可以想像一下,依照Neuralink的操作,需要在大腦頭骨上鑽孔植入電極線,在這個過程中哪怕出現一個極其微小的失誤,都可能引發致命的後果。 因此,即使在2023年,Neuralink的腦機介面技術的成功率又有多大呢?如何保證機器在大腦這樣敏感的器官毫無偏差?如何保證實驗不會對人類大腦產生更大傷害?馬斯克的「腦機介面技術方案」是否過於冒進了? 雖然馬斯克也曾說「我也可能已經在腦子裡植入了一塊晶片,只是你們看不出來」,但毫無疑問他自己絕不會當第一批「白老鼠」。 在2021年12月的《華爾街日報》執行長理事會峰會上,馬斯克就曾表示,Neuralink希望將其設備植入的第一批人是患有嚴重的脊髓損傷,例如四肢癱瘓者,「該設備的第一個跡象是允許用戶以高頻寬和自然的方式與他們的電腦或手機進行互動,從而幫助四肢癱瘓者重新獲得自由。」 今年2月,Neuralink證實曾接受試驗的獼猴已經在加州大學大衛斯分校靈長類動物中心進行的BCI植入物原型測試中死亡。由此可見,從一系列的研究結果說明,相對人類大腦這種世界上最精密最複雜的物質結構而言,目前的腦機介面技術仍然處於「超級初級階段」。 本文原刊登於EE Times China網站        

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