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马斯克脑机接口、BrainOS 相继发布,未来已来?

2020-08-30 09:45 · 稿源:CSDN公众号

声明:本文来自于微信公众号 CSDN(ID:CSDNnews) ,作者:马超,授权站长之家转载发布。

在北京时间的 8 月 29 日凌晨,钢铁侠埃隆·马斯克投资 1 亿多美元的脑机接口初创公司公司Neuralink进行现场发布会,展示新一代的脑机接口设备。

这场发布会的热度可以和苹果iPhone4 发布会相媲美,给人们带来的震撼感觉,仿佛《黑镜》、《黑客帝国》等电影中的场景正在走入现实,这款新产品只有指甲大一点,尺寸为 23mm X 8mm,比去年Neuralink演示的产品要小得多。

不过虽然体积不大,但是其功能却很强,拥有 1024 个信道,可以读取人脑的大量信息,预计对于包括记忆力丧失、焦虑、脑损伤、抑郁症等疾病将会有比较明显的效果。

马斯克认为,之前侵入式脑机技术过于危险、患者需要做高风险的手术,只能在医生和专家的监督下才能正常使用脑机产品。而且植入物的寿命可能很短,因为大脑将该设备视为入侵者,在其周围形成疤痕组织,扰乱电信号。而Neuralink试图创造一种更接近消费电子设备的植入物,比现有产品更小、更便宜,对脑组织的影响更小,可以处理更多的大脑数据。安装一个芯片来替换人类头骨的一小部分,Nerulink脑机产品手术的过程不需要全身麻醉,机器人有望能在一个小时左右完成整个手术。

马斯克还说当Neuralink的电极插入大脑后,会留下一个小小的疤痕。如果做得好,不会有任何血迹。他描述说,它的大小和一枚大硬币差不多。

Neuralink的产品已经通过了FDA认证,马斯克明确表示希望最早在 2020 年底进行人体试验。FDA的认证并不意味着Neuralink可以在美国进行人体实验,据Neuralink的员工透露,该公司可能会前往其他国家进行人体试验,因为那些地方的监管更加宽松。

本次发布会的真正主角是三只小猪,其中有一头猪的大脑中并没有植入物,仅用来对比观察;第二头猪植入了名为“Link”的Neuralink设备,第三头猪之前植入了该设备但后来被移除。这些增强型猪的大脑活动可以无线传输到附近的电脑上,让活动现场的观众可以看到马斯克抚摸猪鼻子时这些动物的神经元活动。

马斯克将第二头目前还有电极的小猪命名为Gertrude。据称Gertrude已经植入了大约两个月的时间。从演示中可以观察到,外界能够通过脑机接口检测猪大脑的信号,并且预测其关节的运动。不过公展示的设备读取功能,Neuralink的计划是提供读取和写入功能,目标是能够解决上面提到的神经问题。马斯克还强调,他之所以展示已经安全移除植入物的猪,是因为计划随着时间的推移,随着更好的版本出现,提供硬件更新。

初始脑机接口

目前,脑机接口技术是在人或动物脑(或者脑细胞的培养物)与外部设备间建立的直接连接通路,可被分为两大类,一类是 BMI(brain-machine interface),另一类则是 BCI(brain-computer interfac人脑-计算机界面)。而根据系统与人脑的连接方式,又可被分为有创和无创脑机接口两种类型。像前文提到的 Neuralink 公司,正是采用了有创脑机接口技术。

该技术需要将电路、芯片通过开颅手术等方式植入人脑。而按照信息交换的方向,又可以将脑机接口分类单向与双向两种,在单向脑机接口的情况下,计算机或者读取接口传来的信息,发送信号到脑(例如视频重建),但不能同时发送和接收信号,比如马斯克本次演示的内容,就是单向脑机接口,。而双向脑机接口允许脑和外部设备间的双向信息交换,双向脑机接口,是马斯克要实现的目标。

人类对脑机接口的研究已持续了超过 40 年了。上世纪 90 年代中期以来,脑机接口方面的发展得到了快速的突破。在多年来动物实验的实践基础上,应用于人体的早期植入设备被设计及制造出来,用于恢复损伤的听觉、视觉和肢体运动能力。研究的主线是大脑不同寻常的皮层可塑性,它与脑机接口相适应,可以像自然肢体那样控制植入的假肢。在当前所取得的技术与知识的进展之下,脑机接口研究的先驱者们可令人信服地尝试制造出增强人体功能的脑机接口,而不仅仅止于恢复人体的功能。这种技术在以前还只存在于科幻小说之中。

按照目前脑机接口技术的分类,使用人工装置(假体)替换掉原有功能已削弱的部分神经或感觉器官也属于脑机技术的一部分,从这个角度上讲,目前应用最广泛的脑机接口是人工耳蜗,截止到 2006 年世界上已有大约十万人植入。也有一些神经假体是用于恢复视力的,如人工视网膜。

魔童降世:马斯克的侵入式脑机接口

马斯克和他的Neuralink所推出的产品,并不是主要用于疾病的治疗,尤其值得一提的是,马斯克创建Neuralink时,担心人工智能无限度的发展会很大程度上抑制人类自己的智能。与其这样不如在大脑皮层再增加一层AI数字层,通过接口让人类和计算机相连,与云端无线连接,让人类自己变成智能!他的产品要将电极植入普通人的大脑,从而达到对人类进行某种程度的改造。

这里不展开讨论伦理问题,从技术角度来讲笔者比较关心的是,我们要不要做第一个吃螃蟹的人,去尝试这样一个新型的产品,今后Nerulink的产品还有多大提升空间。马斯克本次展示的脑机接口的信道电极总数只有 1024 个,每个电极大概能收到附近 2 个神经元的信号。换言之,输入大概是 100 个神经元左右。而这对于运动皮层、感觉皮层的神经元总数而言,其实是沧海一粟,在几百万个信息点中随机取样了 2 千个样本而已,样子点的空间分布还很不均匀,那么今后如果推出采集样信道更多的产品,是否能够达到更好效果呢?

从之前实验的结果来看,这种随机采样的效果是非常好的。这应该是人类大脑所采用的信息传递方式是非常冗余的,马斯克本次采用的植入式电极设备,可以得到比较高频、准确、复杂的信号,还可以通过电极回写相应信号。通过刺激大脑使人产生特定的感觉的方案,已经由匹兹堡大学证实了,该大学的研究人员通过回写运动皮层的神经信号的方式,使瘫痪病人能够感受到是机械手的哪一只手指被触碰到。

从这个角度来说后面即使有功能更强大的产品,只要产品原理不变,那么硬件产品的提升空间其实已经不大了。

无创式脑机技术Brain OS

我们再来说说最近获得巨大突破的无创式脑机技术, 8 月 27 日,由哈佛大学孵化的脑机接口创业企业BrainCo发布了最新产品BrainOS,展示“人类大脑智能操作系统的”初步成果,与马斯克的产品不同,BrainOS系统采用的是无创的非侵入式混合脑机接口技术。通过佩戴设备,系统可以收集、处理人体的脑电信号(EEG)和肌电信号(EMG)。这种方式对植入者身体不需要造成创口,从伦理上来说更容易被普通大众接受,且维护成本较低。

BrainCo 创立于 2015 年,是哈佛大学创新实验室孵化的第一支华人团队。创始人韩璧丞是哈佛大学脑科学中心博士,目前获得了中国电子、招商局资本、光大控股、腾讯联合创始人、华登国际、鼎晖投资等机构的投资。

由于BrainCo使用无创式的产品,其产品类似于智能手表式的设备,监管要求较低,目前该公司已有两款商用的产品。其中一款可以利用脑电波神经反馈训练来提升认知能力,追踪专注力数据、并对其进行量化和提升。另外一款BrainRobotics是智能仿生手,这是人类在无创情况下,用意识控制机械手的划时代产品。

BrainCo公司提出了AIoT+的策略,最后到通过BMI技术来实现人脑-物联网(BMAIoT)的想法。BrainCo展示了隔空打字的技术,这项技术可以采集前臂的手部运动肌肉群EMG信号,处理并精确判定用户的手部运动意图,从而实现隔空操作的构想,这技术帮助残障女孩林安露实现了弹钢琴的梦想。未来人类不但可以用意念控制机械手,还可用意念控制物联网中的某个开关进行操作。未来想象空间巨大。

BrainOS未来将会被打造成一款以 BMIoT 作为核心理念研发的系统。这款系统可被分为两部分,一个是应用脑机接口技术,使用户通过系统控制智能家居、车、手机等外部设备;另一个则是对用户状态进行追踪分析,提供干预和建议。

未来真的已经到来了,钢铁侠马斯克凭借个人能力,不但将SpaceX送上天,还将Neuralink送入人脑。相信未来非侵入式的脑机技术还会有更多的发展,未来到底要不要进行自我改造,人工进化是摆在每个人面前的一个选择难题,相信只有历史才能给人类一个正确的答案。

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