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马斯克脑机接口技术能彻底根除残疾吗?科学家说有可能


作者:本站收录 来源:腾讯网 2020-09-09 14:14:34 填写您的邮件地址,订阅我们的精彩内容:

摘要:在马斯克的“未来世界”里,通过控制增强能力的超人不仅能够战胜疾病和残疾的困扰,而且通过与机器和技术的直接结合,人类将完全超越当前的身体形态。

关键词:脑机接口[4篇]  传感器[3398篇]  科技[1901篇]  

在马斯克的“未来世界”里,通过控制增强能力的超人不仅能够战胜疾病和残疾的困扰,而且通过与机器和技术的直接结合,人类将完全超越当前的身体形态。



图1:埃隆·马斯克是美国连续创业家,他是电动汽车制造商特斯拉、太空探索技术公司SpaceX以及脑机接口公司Neuralink的负责人

腾讯科技讯 9月8日,今年8月末,美国连续创业家埃隆·马斯克(Elon Musk)通过网络直播,向世界通报了他在2016年创立的脑机接口公司Neuralink的最新技术进展。这位特立独行的技术专家也是尖端电动汽车制造商特斯拉和太空探索公司SpaceX的首席执行官,他已经概述了对人类未来的大胆愿景。

在马斯克的“未来世界”里,通过控制增强能力的超人不仅能够战胜疾病和残疾的困扰,而且通过与机器和技术的直接结合,人类将完全超越当前的身体形态。用马斯克自己的话来说,Neuralink的可植入设备“就像你头骨中的Fitbit”。该技术由携带电极的超细线程组成,旨在促进与外部计算机的高吞吐量通信,并潜在地促进在身体其他部位放置的二级“链接”。

有前车可鉴

Neuralink由马斯克和多名工程师和科学家于2016年创立,该公司于2019年发布了其植入技术的早期有线版本。它有几个模块组成:电极连接到头骨上的USB端口,这个端口原本打算连接到位于耳朵后面的外部电池和无线电发射器上。最新的版本只是独立的集成植入物,它可以嵌入头骨上的洞中,并通过蓝牙无线电通过皮肤传递数据。无线设计使其看起来更适合人类使用,但与最先进的脑机接口技术相比,它限制了可以发送的数据的带宽。

马斯克在演示中表示,该公司的目标是“用无缝植入的设备解决重要的脊椎和大脑问题”,这与他之前宣布的让人类与AI融合的更神奇的目标相去甚远。这一次,马斯克似乎对该设备的应用更加谨慎。和以前一样,他坚称此次演示纯粹是为了吸引潜在员工的招聘活动。



图2:连接人脑与机器的Neuralink脑植入物

Neuralink的努力建立在脑机接口领域研究人员数十年的工作基础上。虽然在技术上令人印象深刻,但这种无线脑植入物并不是第一次在猪或其他大型哺乳动物身上进行测试。大约十年前,布朗大学的科学家大卫·波顿(David Borton)、Arto Nurmikko以及他们的同事开发了一种无线神经传感器,能够记录猪和猴子的神经活动。

2016年,研究人员展示了这种设备可以用来帮助瘫痪的猴子行走。Nurmikko表示:“Neuralink具有很强的创造力,已经能够剪切和粘贴该领域开发的许多东西。”他补充说,这项技术可能不是独一无二的。但是“就真正植入人类大脑而言,它会帮助塑造强劲的未来吗?这是一个悬而未决的问题,但答案很可能是肯定的”。

Neuralink如今已经不再只是吸引眼球的公关噱头,该公司已经雇佣了100多名员工,并正在寻求迅速扩大员工队伍。马斯克还向这家合资企业投入了1亿美元的自有资本。他还透露,今年7月,Neuralink获得了美国食品和药物管理局(FDA)的突破性设备称号,这实质上意味着该公司已经提交了文件,开始收集FDA批准所需的数据。

马斯克和Neuralink正在为他们的项目投入大量资源。哥伦比亚大学电气和生物医学工程教授肯·谢泼德(Ken Shepard)说:“这是一项资金非常充裕、重点突出的工作。在这样的项目上,这是一个相当令人印象深刻的资源水平。我认为这给了他们比其他群体真正的优势。”

谢泼德说,Neuralink插入柔性电极的机器人技术非常引人注目。他说,在扩大聚合物电极或“线程”的数量以及它们与集成电路芯片之间的互连方面将面临挑战。数据带宽也必须增加:从1000个电极记录会产生大量信息,因此Neuralink必须对其进行压缩才能通过蓝牙进行中继。

Neuralink的项目总监希冯·齐利斯(Shivon Zilis)表示:“我们目前的情况是:我们基本上已经有了iPhone的原型或‘大脑中的Fitbit’,在手术、设备本身、无线范围、数据传输等方面还有一大堆需要改进的地方。在原型和你超级引以为豪的东西之间必须进行更多的优化,最终你才能向消费者展示你的第一款产品。”

通过人脑控制AI

马斯克重申,Neuralink首先将致力于“解决重要的大脑和脊椎问题”,这很可能激起了残疾人的关注。事实上,在整个演示过程中,有几种慢性和危及生命的疾病被认为是Neuralink潜在可以治疗的,从失明、脊髓损伤、记忆力丧失到大脑损伤,甚至抑郁症。

该公司的第一轮临床试验将集中在脊髓损伤患者身上。对于观看Neuralink技术演示的残疾人来说,这听起来可能像是一个令人信服的叙述,或者至少与充斥在专业期刊上枯燥的数学数据和医学术语相比,这里给出了很多新鲜和创新的东西。

马斯克演示的装置大约有硬币大小,可以完全嵌入头骨。与它相连的是1024个线状的柔性电极,它们向下延伸到大脑皮层。大脑皮层是大脑的外层,负责许多功能,包括运动控制和感觉反馈。该设备中的定制计算机芯片放大来自大脑皮层的电信号,并将其无线中继到附近的计算机。这些电极由手术机器人小心地插入,能够记录(理论上也能产生)由单个神经元产生的微小电信号。他们的想法是,这些信号将来可以用来做些事情,比如让瘫痪的人恢复活动能力,或者制造视觉信号来治疗失明。

在马斯克的演示过程中,他漫步在一个围栏附近,那里有几头猪,其中有些猪植入了脑机接口芯片。其中名叫格特鲁德(Gertrude)的猪已经植入芯片两个月,该装置的电极位于猪的大脑皮层上,与其鼻子里的神经元相连。出于演示的目的,猪的大脑信号被转换为可听得见的嘟嘟声,随着其在钢笔周围嗅来嗅去,享受一些美味的款待,嘟嘟声变得更加频繁。马斯克还展示了一头猪,它的植入物已经被成功移除,以表明手术是可逆的。其他一些展出的猪还有多个植入物。



图3:Neuralink的植入式设备

马斯克的亿万富翁身份,以及作为一名开拓科学疆界的观星先锋的媒体形象,肯定会在这方面发挥作用。或许更诱人的是,很明显,马斯克对Neuralink的雄心远远超出了帮助残疾人的范围。马斯克多次公开表达了他对人工智能(AI)对人类构成威胁的担忧。他看到了AI超越人类、无法再加以控制的未来,并将这项技术描述为比核武器对人类生存构成的更大威胁。

从本质上讲,Neuralink诞生于马斯克的超人类主义雄心,即保持对超级智能机器和AI的控制。他在演讲中称:“在物种层面上,重要的是弄清楚我们如何与先进的AI共存,实现与AI共生。这样,世界的未来就可以由地球人民的共同意志来控制。这可能是像这样的设备实现的最重要功能。”

尽管半机械人即将崛起,但自然会有更多的短期商业机会成熟可供开发。归根结底,谁不想将音乐直接输入自己的大脑,或者纯粹依靠自己思维的力量来控制身临其境的虚拟视频游戏呢?

将应对残疾纳入主流

正是这种技术与更广泛的商业应用或实际存在的应用相结合,才使得它对那些身体有缺陷的人非常有吸引力。毕竟,多发性硬化症、帕金森氏症和运动神经元疾病等神经系统疾病都是非常小众的。

它们都涉及大脑,但它们的原因和作用机制是独特而不同的。因此,针对这些情况的研究是高度专业化的,并且在学术领域内以进展缓慢而闻名,所有这些都在为稀缺的资源互相竞争。任何新技术,特别是由更广泛的大众市场雄心和资金推动的技术,都会立即成为极具吸引力命题。

科学家如是说

需要指出的是,对BMI(脑机接口)的研究可以追溯到20世纪70年代。早期的演示涉及使用外部电极移动屏幕光标的患者。最近,研究人员已经部署了BMI来驱动机械手臂、小型车辆甚至轮椅的运动。至于神经科学界对它的接受程度,到目前为止,NeuroLink收到的评价褒贬不一。

该公司的重大突破似乎与使用的电极数量有关(比任何其他设备多10倍),从而实现了前所未有的数据和通信吞吐量水平。根据多伦多大学神经科学研究员格雷姆·莫法特(Graeme Moffat)的说法,Neuralink的硬件在尺寸、便携性、功耗和无线功能方面都超过了任何竞争对手。



图4:戴着粉色护目镜、身上有发光互动纹身的未来主义者

加州理工学院心理学、神经科学和生物学布伦教授拉尔夫·阿道夫斯(Ralph Adolphs)形容Neuralink的声明是“非常令人兴奋的”,这是“一项巨大的技术成就”。

Neuralink还在开发手术机器人方面进行了创新,实现了插入包含人类头发宽度的微小电线。长期目标是将手术作为一种非侵入性的简单手术进行,就像今天进行的LASIK眼科手术一样。

有些科学家对Neuralink的理论基础不屑一顾,特别是在模仿更高级的大脑功能方面,比如记录想法或记忆。加州大学旧金山分校和霍华德·休斯医学研究所的神经学家罗伦·弗兰克(Loren Frank)表示,将思想和记忆与随之而来的电信号简单地混为一谈,代表着“生物学知识的失败”。毕竟,人类意识的一致理论还不在科学共识的范围内。

纽卡斯尔大学神经接口教授安德鲁·杰克逊(Andrew Jackson)将马斯克的演讲和Neuralink迄今的进展总结为:“坚实的工程学、平庸的神经科学”。

然而,那些对Neuralink的医学应用感兴趣的人不应该为此感到灰心丧气。调节运动功能,虽然充满了巨大的挑战,但肯定不像破译思想和记忆那样困难。残疾人最感兴趣的是前者,卡内基梅隆大学神经科学研究所的史蒂文·蔡斯(Steven Chase)证实:“这些患者最想要的是独立,而这项技术有可能为他们提供这种能力。”

彻底根除残疾

因此,尽管控制大脑电信号的主流设备确实代表了衰弱神经疾病治疗的新前沿和新模式的希望仍然存在,但在时间长河中仍有一些不确定性。毕竟,做出这种预测的是马斯克,他向来以夸大技术进度闻名,比如他曾预测到2020年底将有100万辆全自动驾驶汽车上路,显然这个目标未能实现。

生活在长期健康状况下的人可能比社会其他任何阶层都更清楚,通往有意义的医学进步的道路往往是漫长而曲折的。这项研究之所以支离破碎,无非是因为它本身就很复杂。单个药物、基因或蛋白质对特定疾病的作用机制,可能需要某个研究团队毕生的努力。

与此同时,即使对于那些患有最复杂残疾的人来说,相信将来会有治愈或修复的想法仍然是最诱人的禁忌。我们从小到大都相信技术会变得更好,医生最终会学会修复曾经无法修复的东西。

Neuralink并不是唯一一家冒险进入脑机接口领域的公司。奥斯汀名为Paradromics的公司也在开发一种潜在的能够记录数万个神经元的信号的设备,并获得美国国防部下属研发机构国防高级研究计划局(DARPA)的资助。该项目旨在恢复瘫痪患者的交流能力,因为这些人失去了说话或打字的能力。加州卡尔弗城的Kernel公司正在开发一种头盔状的设备,用于非侵入性地监测大脑信号,可以用来做些事情,比如识别某个人正在听的是哪首歌。它缺乏Neuralink的设备和类似植入系统的分辨率,但具有不需要脑部手术的好处。

尽管如此,随着时间的推移,像Neuralink这样的设备很可能会随着电极变得更薄和更灵活,以及机器人插入变得更加流畅而变得更具侵入性。马斯克此前曾将这一过程与LASIK眼科手术相提并论,后者现在已经非常简单。但与任何手术一样,回报将不得不与风险进行权衡。

哥伦比亚大学电气和生物医学工程教授谢泼德认为,在涉及健康人的应用中,非侵入性方法具有真正的优势。他说:“我很难想象,在我有生之年,将来会有健康的人主动接受手术,将植入物放入他们的大脑。”


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