马斯克让猴子学会“意念打字” 计划半年内将计算机植入人脑
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马斯克让猴子学会“意念打字” 计划半年内将计算机植入人脑

(图片来源:Robyn Beck/AFP)

(图片来源:Robyn Beck/AFP)

“Welcome to Show and Tell!”

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:

Neuralink预计将在未来6个月内开始人体临床试验。马斯克团队已经向美国食品药品监督管理局(FDA)提交了大部分文件,以寻求无线大脑芯片临床试验上的批准。

同时,通过多个设备/硬件升级,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”。

马斯克让猴子学会“意念打字” 计划半年内将计算机植入人脑

“我们相信,比起使用双手,只用大脑能更好地操控手机。”马斯克表示,Neuralink首要目标是创建一个“全脑接口”——广义的输入输出设备,长期则需要与人类大脑的各个方面进行交互。

这意味着,好莱坞科幻电影《黑客帝国》中那个人类通过脑机接口与母体连接并维系沟通的未来,离我们越来越近了。

脑机四步走,马斯克让猴子学会“意念打字”

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。

马斯克让猴子学会“意念打字” 计划半年内将计算机植入人脑

实际上,大脑是一个很复杂的器官。而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。

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。

马斯克认为,Neuralink的脑机接口设备将通过弥合计算机与人脑之间的鸿沟,进而帮助脑损伤患者。他相信,公司未来将成功解决很多脑损伤和脊柱损伤问题。

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。

2019年7月16日,Neuralink首次公布“重大突破”:依靠线程(Threads)、机器(Robotics)、芯片(Chips)、算法(Algorithms)四个具体方向,利用手术机器人、N1传感器和柔性电极三大工具,以侵入式脑机接口方式建立脑-机系统,并成功在小鼠上进行了实验;

2020年8月28日,马斯克携三只小猪再次对外展示Neuralink技术新进展,利用缩小到“硬币”大小的传感设备Link V0.9,通过新款神经外科手术机器人V2 30分钟的缝合,将1024个柔性电级内嵌至猪脑,一小时内就完成整个脑机植入过程;

2021年4月9日,马斯克的在社交媒体上公布了一段视频,展示Neuralink的最新动物实验结果:通过一只名为“帕格”(Pager)猕猴,在其脑内植入Neuralink设备,利用脑机交互,让一只猴子能够在没有游戏操纵杆的情况下,仅用大脑意念方式来控制一台电脑,并玩转“MindPong”游戏(一款模拟两个人玩兵乓球的电子游戏)。(详见钛媒体App前文:《“硬币”1小时内植入三只猪脑,造完火箭的马斯克又发布黑科技》、《马斯克脑机接口公司新进展:猴子用意念打游戏,未来将实现隔空玩手机》)

马斯克2020年在Neuralink直播活动中演讲

马斯克2020年在Neuralink直播活动中演讲

如今,马斯克和他的Neuralink终于迎来新“突破”。

马斯克表示,从原型到生产非常困难,面临很多挑战。Neuralink一直努力启动人体试验,并且已向美国食品和药物管理局(FDA)提交了所需的所有文件。他估计,首款Neuralink设备可能会在5-6个月内进入人脑试验。此前2020年7月,Neuralink已经获得了非人脑实验突破性设备指定批准。

马斯克让猴子学会“意念打字” 计划半年内将计算机植入人脑

而在动物实验部分,马斯克Neuralink让一直名为Sake的猴子(灵长类动物)打出“can I please have snacks”(可以给我一点零食吗),随后识别并得到了它的葡萄。

目前,有两只猴子Pager和Sake都已经成功植入了 Neuralink 的升级设备。马斯克表示,可升级性非常重要,就像苹果从iPhone 一代升级到 iPhone 14一样,Neuralink肯定会把设备不断量产、升级、迭代。

随后,包括Neuralink创始成员DJ Seo等人上台,向外界首次披露Neuralink在线程、手术机器人R1、芯片N1、电极、算法、材料等具体业务上的技术进展,全方位展示Neuralink的技术积累。

值得一提的是,Neuralink团队在模拟病人Alpha身上进行了R1机器人的演示实验,植入时间仅为15分钟。

而Neuralink植入物N1基于ARM架构系统,有四分之一硬币大小,包含1024个高通量线程通道,可以用来记录和刺激信号。此外,Neuralink还改进了N1充电系统——除了无线充电外,N1还支持6.78MHz的铝制电池底座,以将电池寿命延长一倍。

对于下一代Neuralink产品,马斯克透露,除了脑机接口的芯片与电极、手术机器人两大产品外,该团队正在开发进入脊髓、并有可能恢复瘫痪患者运动能力的植入物,以及一个恢复视力的眼部植入物——植入两只猴子的视觉皮层,以记录其视野感受。Neuralink表示,其目标是为那些在黑暗中生活了几十年的人重现光明。

总的来说,Neuralink正在把脑机接口技术,从“学术科学探索”走向“应用转化落地”,并最终商业化。而且,该团队正在全方位解决响应时间、识别正确率、可输出指令数量、菲茨吞吐量、易用性、长效性、鲁棒性、安全性、互操作性等诸多限制性问题。

“稳步向前。老实验,新设备。”强脑科技创始人兼CEO韩璧丞博士向钛媒体App总结称。

据悉,去年Neuralink已经完成总额为2.05亿美元的C轮融资,领投方是迪拜的Vy Capital,其他投资机构包括谷歌风投、Founders Fund、OpenAI首席执行官Sam Altman等,迄今总融资额达3.63亿美元。

脑机接口仍存在诸多未知问题

马斯克和他的Neuralink的研究成果,在脑机接口技术行业中并不稀奇。

事实上,由于全球对脑机接口的研究已持续超过30年。很多研究者已经开始让人们、动物接受“脑机接口”技术。例如:

1999年,哈佛大学Garrett Stanley团队,通过脑机接口技术,解码猫的丘脑内神经元放电信息,来重建视觉图像,记录了177个神经元的脉冲列,并重建向猫播放的八段视频看到的可辨认物体和场景;

2008年1月15日,被称为“脑机接口之父”的美国杜克大学医学院神经教授Miguel Nicolelis团队,对实验猴子植入了新型脑机接口,随后猴子成功控制机器人在跑步机上行走。后来,Nicolelis利用非侵入式技术,让29岁截瘫患者朱利亚诺平托能够在2014年巴西世界杯开幕式上开球;

2017年,美国斯坦福大学科研团队展示了两只猴子可以通过用光标点击字母来打出单词和句子。该实验室还开发了从神经活动中解码语音的技术,并于2021年获得了Neuralink和脑植入公司Blackrock Neurotech的许可。

“元宇宙”公司Meta(前Facebook)正在与加州大学旧金山分校(UCSF)开展脑机接口技术研究。2021年,Meta与UCSF一个研究团队联合在《新英格兰医学杂志》上发布论文,将一位36岁、瘫痪在床且失语多年的男子作为受试者,通过侵入式脑机接口技术,电极解码从运动皮层发送到声道的大脑信号,让其成功恢复交流能力。

华为也开始布局“脑机接口”赛道,引起市场广泛猜测。11月25日,华为技术有限公司与天津大学公开了一项名为“人机交互方法、人机交互装置及存储介质”的新专利,也就是日渐火热的“脑机接口”技术。业内普遍预计,该技术有望率先应用于华为智能驾驶领域。此前11月20日,中国首个脑机接口综合性开源软件平台MetaBCI正式发布等。

此外,在人体试验方面,有几家脑机接口初创公司领先于Neuralink。例如:Synchron已经能够将一种类似支架的小型装置植入澳大利亚和美国患者的大脑中。该产品使无法移动或说话的患者能够通过计算机和他们的想法进行无线通信;Onward则取帮助脊髓损伤患者恢复部分活动能力。

过去几个月与他的团队开会时,马斯克直言不讳地敦促Neuralink工程师们更快、更努力地工作。“我们需要加强它。我们需要运送有用的产品。”在同一次会议上,马斯克表示担心 AI 技术进步会超过Neuralink所做的工作,从而使公司的努力变得毫无价值。但马斯克的Neuralink优势是,更具便捷的侵入式手术以及更强大的计算能力,获得市场竞争力。

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。

马斯克让猴子学会“意念打字” 计划半年内将计算机植入人脑

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。

盛大集团、天桥脑科学研究院创始人陈天桥此前对钛媒体App表示,他认为脑机接口路线上的研究重点,是如何让植入的芯片更安全、信道更多、数据更准确的问题。对于病人应该以治病为主。利用采集到的数据,加上机器学习算法等技术手段,在不损伤患者大脑的情况下,可以达到与侵入式一样的效果和反馈,甚至要超越后者。他认为马斯克团队的研究成果最终很难走通。

易用、长效、鲁棒、安全、互操作以及法律和伦理问题等,是脑机接口行业长期面临的重要挑战。

中国信通院给出的发展建议中提到,一方面开展多方对话与合作,梳理原则清单,共同制定具有可操作性的伦理准则和行业公约,另一方面在脑机接口领域,技术、实验、数据方面加强科技伦理制度化建设,建立健全科技伦理审查和风险评估制度。

专家:中国需10-15年持续投入脑机接口产业

“脑机接口行业非常重资金和研发的投入。到目前为止,融资规模几亿美金的就一两家企业,所以它们现在也是非常认真地在做研发投入,想要突破这个技术。”韩璧丞此前对钛媒体App表示,脑机接口技术经历之前长时间静默,如今迎来了产业化的爆发状态。

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。

马斯克让猴子学会“意念打字” 计划半年内将计算机植入人脑

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”。

“我觉得我们现在真的是要认真地做(脑机接口技术研究),需要去追赶(美国)。”韩璧丞告诉钛媒体App。

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