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脑机接口的革命,来实在太快了。

马斯克在硅谷举行的Neuralink沟通会上透露:

首款脑机接口产品 

名为 N1

最快6个月内就可以启动人类测试。

“为了我们的首次临床测试,我们正在非常努力地加紧各项工作准备,”马斯克轻描淡写地表示。

我们绝大部分的文书资料已经提交了 FDA。我们估计大约再过6个月时间,大家就可以看到 Neuralink 装到人的脑袋上了。

Neuralink 拟推出的 N1 脑机接口(内部构造)   图片来源:Neuralink
Neuralink 拟推出的 N1 脑机接口(内部构造) 图片来源:Neuralink

香蕉奶昔,赛博朋克的第一生产力

整场发布会看下来,硅星人有一个最核心的感受:

如果没有香蕉奶昔(banana smoothie这场脑机接口的革命,恐怕不会来这么快……

为什么这么说呢?

大家可能知道Neuralink这家公司过去以来一直是用猴子和猪等动物进行实验的。有名有姓的猴子,就有至少8只,没名字的预备役更是数不胜数。

但是根据规定,Neuralink不能强迫它们参与配合实验……

更何况,早在启动活体实验的初期Neuralink就已经明白一个道理:强扭的瓜不甜。让这些猴子做实验哪怕它们有一点被迫、不情愿,对实验效果都会有影响。

于是Neuralink 开发出了一套“自愿参与”原则的激励方案:

只要来做实验,就有无限量的香蕉奶昔供应!

图片来源:Neuralink
图片来源:Neuralink

具体来说,就像条件反射那样,Neuralink 的饲养工作人员参与设计了一套强化机制:每当猴子参与了当前的实验,完成了一次操作,就会得到香蕉奶昔……

这样,越做实验,喝的越爽。久而久之,就形成了刺激强化的反馈机制。

下图你可以看到,这些猴子一边做着实验,一边从面前的管子里嘬着饮料。

简直可以说是:高高兴兴做实验,开开心心喝奶昔……

这样的反馈机制,在 Neuralink 最近两年的研发工作中,扮演了相当重要的角色。

首先来看下面这个脑控光标的实验:

图片来源:Neuralink
图片来源:Neuralink

虽然看起来猴子都会打字了,然而此,猴子怎么可能懂英语呢?

下一个键要按什么,实验工作人员早就设计好了,会在猴子面前 MacBook 的虚拟键盘上,会以黄色显眼的方式注明。

而在激励机制的作用下,只要猴子通过意念脑控光标“移动”到下一个要按的键上,并发出“按下”的信号,管子里就会流出香甜可口的香蕉奶昔……

在对于甜品的渴望驱使下,猴子打出了这么一句话:搞点夜点心切切吧 (can i please have snacks)……

图片来源:Neuralink

但 Neuralink 并不满足让猴子用光标打字。毕竟它的阶段性目标之一,是让(瘫痪)的人们可以通过脑机信号来操控包括手机在内的常用电子设备。

所以,这家公司的猴子大军,正在香蕉奶昔的驱动下,做着各种各样的训练工作,包括并不限于:

  • 点按和拖拽
  • 滑动输入
  • 手写
  • 手势识别

等等……

图片来源:Neuralink
图片来源:Neuralink

以手写为例

“一开始还是虚拟键盘。现在我们已经可以直接用脑机界面来读取信号,结合画面中的图形,和训练得到的信号模式,来精准地判断猴子在屏幕上写的是什么字”,一位 Neuralink 技术专家透露。

这样下去,猴子恐怕真要“学会”写字、拼词了?

以及,香蕉奶昔还能刺激猴子自己去给脑机接口充电!

这样简直是给 Neuralink 的工作人员,省了大麻烦了……

具体机制是这样设计的:

他们将一棵树做成了“奶茶店”,然后把充电板放在了装饰的树杈里:

图片来源:Neuralink
图片来源:Neuralink

这样,只要猴子想喝香蕉奶昔了,就会跑过去嘬管子。

结果它的脑袋会正好对准充电板,一边喝饮料,一边充电。

这设计,脑回路实在是很有意思!

图片来源:Neuralink
图片来源:Neuralink

这场发布会的各嘉宾发言,总的来说给硅星人一个感觉,就是:

我们在实验中遇到了一个技术问题 → 想了很多办法都解决不了 → 哎最后还得香蕉大法 → 没办法香蕉它真的管用啊!

没想到实现赛博朋克,香蕉奶昔竟成了第一生产力……

(期待回头 Neuralink 实现产品多元化,推出自主品牌的香蕉奶昔……)

图片来源:Concord Food
图片来源:Concord Food

从香蕉奶昔,到猴脑的可塑性

当然,除了香蕉之外,Neuralink也在用一些更加“正经”和更“高科技”的刺激方式,来训练出更厉害的猴子,好让它们转而更好地训练 Neuralink 开发下一代脑机接口产品需要的各种信号解码器、算法模型、测试工具等等。

而在下面这个例子中,Neuralink 就是利用了更复杂的刺激方法。

这家公司有两个阶段性目标,刚才提到了一个,也即帮助(瘫痪)人士获得运动功能。

而另一个阶段性目标,则是视觉义体:通过外部设备+脑机接口的方式,帮助那些一直生活在黑暗中的视障人士,重获光明。

绝大多数视障者,问题都出在眼球里,他们的视神经,大脑中的视觉皮层,很有可能仍然是完好的。于是 Neuralink 希望能够用脑机接口的方式,通过外置传感器(摄像头)来将信号直接传入视觉皮层,从而让失明者重获光明。为了实现这个目标,Neuralink 在猴子的猴脑视觉皮层部位开了颅,装了脑机接口进去。

图片来源:Neuralink
图片来源:Neuralink

然而这次的工作更为复杂:不再是读取脑信号控制外设这种简单的逻辑,而是完全反过来,从外部获取的视觉内容,将它编译为原始的脑神经信号,传回到大脑里。

猴子不是人,没有办法告诉实验人员自己看到了还是没看到、看到了什么东西。于是,Neuralink 又设计了一套新的刺激机制(逆相关reverse correlation,神经科学常用的方法):

图片来源:Neuralink
图片来源:Neuralink

1)用脑机接口输入的人工干预信号,刺激猴子的眼球进行移动;

2)用外置的眼球追踪设备,验证实际的眼球移动矢量,是否与人工信号相符;

3)当结果相符的时候,使用香蕉奶昔进行激励。

如下图所示:绿色线代表眼球的移动路径,闪现的白点作为对照。你会看到,猴子的眼球突然朝着没有出现白点的位置移动,正是因为通过脑机接口收到了人工干预的信号。

最一开始,眼球的移动矢量和人工信号的相符的程度并不高。

然而有趣的是,随着测试时间变长,次数增加,猴子越做越熟练,符合程度越来越高。

 图片来源:Neuralink
图片来源:Neuralink

大脑是指一种具有可塑性组织,简单来说也即大脑内部的突触、神经元之间的连接可以由于学习和经验的影响建立新的连接,从而影响个体的行为。

Neuralink 团队正是寄希望于这种可塑性,通过不断的训练来让猴子在外界信号的辅助下,获得一种非原生的低维视觉。

而如果将这种技术的应用规模进一步扩容,让信号的复杂程度变高,从单一的矢量,升级为线、面、形状、颜色,让像素数量进一步增加……

那样,不就能够让那些失明的人,重获视觉了吗?

想法是伟大的,前景是乐观的。然而挑战仍然重重,还有很多技术门槛需要跨越。

Neuralink 提供了一张模拟图。它展示了在不远的未来,通过Neuralink脑机接口的视觉义体技术,大致能够获得的视觉(注意这并不是真实图片,只是模拟的效果)。

在一个理想的视觉义体套件中,通过一个安装在眼部高度的摄像机获取图像,传入手机进行信号处理,再通过脑机接口传输到大脑中的视觉皮层。

图片来源:Neuralink
图片来源:Neuralink

这不禁令我想起了《赛博朋克2077》。在游戏中,主角拿到的头两件赛博义体(cyberware)之一,就是视觉义体 Kiroshi Optics。有了它,主角在正常视觉的基础上,还获得了扫描电子器件并对其进行黑客攻击的能力……

图片来源:TriggerStudio/CD PROJEKT RED/Netflix
图片来源:TriggerStudio/CD PROJEKT RED/Netflix

回到现实世界,视觉体暂时还没有在游戏里那么酷。

麻省理工科技评论的一位生物科技作者写道指出,

“马斯克宣称义体能够‘恢复’视觉——也许在很久以后的未来才能实现。能够通过义体产生的视觉并不是你和我所拥有的视觉。它更像是点状的光斑,也许能够通过组合的方式来形成一种简单的显示效果,就像老式的灯泡记分牌那样。”

图片来源:@antonioregalado
图片来源:@antonioregalado
图片来源:MERIT
图片来源:MERIT

即便如此,让失明者重获光明,仍然是一项有着重大意义的技术使命。

当然,赛博朋克作为一种文化所启发的各类文艺作品,也为人类过于依赖科技的未来敲响警钟。尽管Neuralink掀起的这场脑机接口技术革命令人兴奋神往,它的诸多风险仍然不可小觑。

在过去一年时间里,Neuralink 也在加紧提高技术安全性,更重要的是确保使用者的生命安全。该公司的努力包括:

  • 开发了在实验室环境下,用于测试工作的,对人脑组织进行替代的技术,比如使用培养皿培植的皮质细胞进行电极测试(下图)。“最终目标是在未来产品研发和测试中,降低甚至完全消除对活体动物和临床试验者的需要,”一位 Neuralink 专家表示。图片来源:Neuralink
  • 开发了无需在脑膜 (dura) 上开创,直接在脑膜外进行电极植入的机器人手术技术(在脑膜上开创会导致恢复过程中生成大量组织,覆盖包裹住接口设备,容易带来感染隐患,并且非常不便于后期设备维护)图片来源:Neuralink
  • 将向上兼容能力(可升级性 upgradability)作为技术研发的核心原则之一。正如前一条,在颅骨上开一个硬币大小的口子,就算尽力控制创口,仍然会面临后期愈合而产生的组织的问题,对设备的后期移除带来巨大困难。升级硬件困难,所以硬件必须最大限度保证软件升级的能力。
    “毕竟没人想像每年换一台 iPhone 那样换脑机接口,最好的就是一步到位,”马斯克说到。

现实世界中,这场赛博朋克的革命的第一把火,看来也已经点燃了。

没准将来的 Neuralink,能够成为像坂” (Arasaka) 那样的赛博格技术巨头……

“我笑了,因为伊隆·马斯克通过NeuraLink.™直接将一个表情包发送到我的前颅皮层。哦,我的天啊,这太棒了。我眨了两次眼睛,用NeuraLike™赞了它,然后非常认真地想:“谢谢先生!请发送比特币。”我睁开眼睛,突然发现天已经黑了,而我正在掐着一个人的脖子。”

图片来源:网络
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*注:封面图来自于Windy Wei、Neuralink,版权属于原作者。如果不同意使用,请尽快联系我们,我们会立即删除。