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作者:Silicon、Ting
編輯:Siqi
排版:海外獨角獸團隊
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《黑客帝國》幾乎已成為所有未來科技發展方向的「預言書」,其中最重要的一個未來科技就是腦機接口,而這一圖景可能要比我們想象中來得更快:
腦機接口的歷史可以至少追溯到 1959 年,這一年顱內電極(sEEG)技術被 用來作為癲癇病灶區域的診斷;隨着電腦、手機等數字設備在我們生活中的滲透、並且在人們的信息溝通中和認知建設中扮演了極為重要的角色,所以和 20 年前、10年前的人類相比,當今的人類已經可以稱得上「半機械人」。
舊時代的腦機產品大部分與高級認知過程無關,《黑客未來》中所描述的圖景是新時代的腦機接口正在探索的,這其中的代表毋庸質疑是 Elon Musk 所創辦的 Neuralink。
Elon Musk 對 Neuralink 的終極設想源於他對超級人工智能可能帶來的人類生存危機,Elon Musk 認為,只有真正實現「人類和人工智能共生(AI symbiosis)」、人工智能真正為人類所有(of the people)而不只是使用,那麼才有可能打破這一危機。
科技讓我們創造出越來越強大的工具,古代傳說中只有神之力才能辦成的事物逐漸被科技轉變為現實。然而大腦卻一直被封閉在顱骨中,與世隔絕,保持着與幾千年前大約一致的模樣。
如果說特斯拉和 SpaceX 旨在重新定義未來人類將做什麼,那麼 Neuralink 完全有能力重新定義未來人類將是什麼:無上限的數字智慧成為人類獨有「外掛」,用智能改造智能,將人類帶入」半神「時代。
以下為本文目錄,建議結合要點進行針對性閱讀。
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01什麼是腦機接口 ?
02腦機接口開展的前提:信號捕捉
03舊時代:腦機接口行業的先行者們
早期 BMI 應用: 將運動皮層作為遙控器
早期 BMI 應用:人工耳蝸
早期 BMI 類型應用:深部腦刺激
新時代 VS 舊時代
04新時代:Elon Musk 和他的 Neuralink
Neuralink 的主要挑戰
其他技術障礙
其他腦機接口技術創新
05未來:從腦機互聯到人工智能共生
數字第三層腦
腦機互聯的世界
終極想象:人工智能共生
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01.
什麼是腦機接口?
大腦又被稱之為中樞神經系統,由數量眾多的神經元相互連接組成。神經元通過其細胞膜內外的電勢差來處理信息,他們彼此相互連接形成了一個網絡。每當一個神經元受到刺激興奮起來時,它會通過一根長長的軸突將這個信號傳輸給其他的神經元;相反一個神經元也會同時接受多個神經元的信息輸入,最後將這些信息匯總並形成自己的活動。
輸入和輸出信息目前全部由我們的大腦神經元來完成,而腦機接口(Brain-Computer Interface, 簡稱BMI )的核心工作就是介入這個過程。
這個嘗試相當有趣,因為一旦人們成功實現,那意味着我們對自己的身體健康甚至世界的掌控性將進入一個全新的時代。
如果我們能知道一個人的所有神經元的活動信號,我們就擁有了了解他內心一切信息的能力,更近一步地,如果我們能夠知道大腦的某個區域的神經元們是如何通過電活動來表現這個概念的,那麼我們也可以將希望進行的「指令」以電活動的形式通過電刺激的方式打入給相應腦區的神經元簇,用戶腦海便立馬可以浮現起這個抽象的概念、甚至完成對應的動作。
以上情景便是腦機接口在做的事,作為「腦與機之間直接的傳輸工具」,不同的腦機接口方案各有差異,根據但從問題解決目標上,都在努力解決以下兩個問題中的一個或兩個:
人們如何從大腦中獲取正確的信息?即「腦到機」環節,指的是捕獲大腦的信息輸出方式,是記錄神經元表達的過程;
如何將正確的信息發送到大腦?「機到腦」環節,將機器的數據編碼為神經信號,再傳輸該刺激的相應信號給神經元,影響其行為。
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腦機接口其實並不是完全新事物,其歷史可以至少追溯到1959年,這一年,顱內電極 sEEG 被B ancaud 等人用來作為診斷癲癇病灶區域的工具。但至於為什麼發展緩慢,一個無法繞開的現實是,我們大腦結構讓這件事變得比想象中要更加複雜和困難重重。
神經學教授 Jeff Lichtman 曾經提出一個問題:「如果『完全理解關於大腦的一切』對應的尺度是一英里,那麼目前人類處於這一英里中的哪個位置?」 他的學生給出的答案有3/4 英里、1/2、1/4 等答案,而 Jeff Lichtman 認為是「大概 3 英寸」。
「人類連接組計劃 Human Connectome Project 」是美國國立衛生研究院發起的一個神經科學研究項目,該項目於 2009 年正式啟動,它的最終目標是完成對人腦的「繪製」:將人腦以納米級厚度進行切片後,再對每一個切面進行映射。人類連接組計劃被認為是比人類基因組計劃還要困難(基因組計劃歷時 20 年完成草圖繪製)的一次嘗試,因為人腦的 860 億個神經元組成的全腦網絡的數據量是天文級別的。
雖然並不需要做到人類連接組計劃那樣的工程量,但這一挑戰也是腦機接口項目要面對的。
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上面這張圖很好地展現了由於大腦皮層褶皺結構的存在,人們需要探索的大腦遠比和我們所「看到」要更大、更豐富,尤其是在考慮到大腦內的各種元素的情況下:
皮層神經元胞體的直徑通常約為 10 或 15 微米,整個皮層的體積在 50 萬立方毫米的範圍內,則對應有 200 億個細胞體,這意味着平均每立方毫米的皮層中包含有大約 4 萬個神經元;
胞體只是每個神經元的一小部分。胞體中會放射出彎曲的、多枝的樹突,每個神經元與多達 1,000 個(有時高達 1 萬個)其他神經元有突觸連接。
神經可塑性,每個神經元的電壓將不斷變化,每秒多達數百次。我們立方體中的數千萬個突觸連接會定期改變大小、消失和重新出現。
大腦中還有其他稱為神經膠質細胞的細胞。這些細胞有許多不同的種類並執行許多不同的功能。皮質中有神經膠質細胞大約與神經元的數量相同。
在每立方毫米的皮層中,還存在有總共有一米長的微小血管。
02.
腦機接口開展的前提:信號捕捉
腦機接口工程師們的工作可以用一句話總結為:弄清楚埋藏在那一毫米中的微觀胞體在「說」什麼,同時再給到這些胞體恰到好處的刺激,從而讓它們來完成對應的指令動作。
所以對於科學家和腦機接口工程師們來說,這項工作要進行開展的一個重要前提是捕獲和理解大腦信號。
在這一環節目前已經誕生了一系列工具,其中有的已經被成熟應用於我們醫療實踐中,按照信息採集規模、分辨率和侵入性三個標準可以對這些工具進行簡單分類:
規模:可以同時記錄多少個神經元活動;
分辨率:即該工具所能夠接收到的信息的詳細程度,分為兩種空間分辨率(對有放電活動的神經元在大腦中的相對位置進行的判斷分析)和時間分辨率(大腦的神經元在何時進行了放電);
侵入性:工具設備的安裝是否需要手術。如果需要,那麼手術的實施範圍對應的結構深度是怎樣的。
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雖然不同技術都具有一定的有限性,但也正是以上這些工具,BMI 得以誕生、發展甚至開始進行臨床應用。
03.
舊時代:腦機接口行業的先行者們
早期 BMI 應用: 使用運動皮層作為遙控器
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相對於大腦的其他區域,運動皮層的了解門檻要更低,這是因為運動皮層的功能是對我們的身體活動進行控制,所以運動皮層的信號映射可以被我們很明確地捕捉。而同樣重要的是,它還是是大腦中負責輸出的主要區域之一。所以運動皮層可以被看作是我們大腦的遙控器一樣的存在,它負責傳遞命令,該命令通過神經傳遞到終端上(比如舉手、眨眼睛等)。
運動皮層的這一遙控器特性也可以被用在 BMI 上,只不過這一次它需要傳遞的是來自計算機的命令信號。我們可以使用腦機接口來讀取大腦的指令,去操控外部的機器,例如機械手臂,鍵盤、甚至更大型的器械等,從而使得人造設備真正的成為我 們的四肢的一部分。2014年的巴西世界盃開幕賽上,開球少年由一名脊髓受 傷的癱瘓少年擔任,少年通過腦機接口向機械義肢發出指令,完成了開球。
但移動這些「假體」只是在記錄神經元的信號輸出過程,如果要讓這些設備真正有效,像人們真正的器官那樣,就需要在記錄的同時,完成刺激神經元、輸入信號需求。比如人們拾取物體的能力的中,有很大一部分是大腦對手的皮膚和肌肉傳回的所有感覺信息(即「本體感受」)的判斷,基於這些判斷,大腦再給到神經元一定的刺激(指令)。
早期 BMI 應用:人工耳蝸
人工耳蝸是在感覺皮層上的應用。腦機接口在運動皮層的應用主要是記錄神經元從而獲得大腦中的信息,但人工感官則相反,刺激神經元發送信息。
人類聽到的聲音實際上來自於對頭部周圍空氣分子振動的感知,耳朵是將這些空氣振動轉換為電脈衝的機器,可以看作是「傳感器」一般的存在。這其中的關鍵部分是耳蝸,當振動被傳遞到耳蝸中的液體時,耳蝸內的數千根細小的毛髮振動,這些毛髮附着的細胞將振動的機械能轉化為電信號,隨後激發聽覺神經來分析信號。
大多數失聰或重聽的人並沒有神經問題或聽覺皮層問題,他們的大腦和其他人一樣時刻準備好將電脈衝轉化為聽覺,而之所以有聽覺障礙只是因為「傳感器」發生故障,進而導致他們的聽覺皮層從一開始就沒有接收到任何電脈衝信號。
人工耳蝸就是用來幫助執行與耳朵相同的 「聲音獲取-脈衝傳遞-聽覺神經接收刺激-神經功能」 過程。它的一端是一個麥克風(位於耳朵上),另一端是一根電線,其下方是連接到已經被植入到耳蝸的電極陣列。
針對視障人群,也出現了類似人工耳蝸的人工視網膜腦機方案。
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不過,無論是人工耳蝸還是人工視網膜,他們目前的效果只是解決讓聾人對話、讓盲人感受到世界,而還無法 100% 還原正常狀態下的清晰度,這和電極器有關,例如如果要將耳朵聽到的豐富聲音發送到大腦大約需要 3,500 個電極,而大多數人工耳蝸大約有 16 個。人類自己的視網膜有 100 萬個神經元進行信號活動,而人工植入物可承載的感知器還不到 100 個。
早期 BMI 類型應用: 深部腦刺激
深部腦刺激(DBS)可以追溯到 1980 年代後期,也是一種不涉及外部信號輸入的 BMI 類別。帕金森被認為是由於黑質(皮層下結構)多巴胺細胞凋亡、多巴胺分泌不足導致的運動系統控制力減弱,從而引發行為震顫的結果。
通過將一根或兩根電極線、四個獨立電極插入大腦,再將一個小型起搏器計算機植入到上胸部位置並連接到電極。如圖所示:
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電極可以在需要時發出一點電擊從而減少帕金森病患者的震顫、在癲癇發作時對病人的震顫進行控制,在一些情況下,還被用於強迫症等疾病。
新時代 VS 舊時代
以上是 BMI 行業的早期狀態,這些應用的例子和我們當前所流行的腦機接口概念似乎存在較大的區別。那麼,大家津津樂道的新時代腦機接口,和這些樸素的舊時代腦機接口的關鍵分界線究竟在哪裡?
1. 舊時代的腦機產品大部分是與高級的認知過程無關的,都是針對測量和干預一些相對比較低層級的神經過程。以癲癇診斷為例,其本身並沒有涉及到什麼很複雜的認知運算。事實上有經驗的臨床醫生只需用肉眼盯着電極數據,判斷數據中是否出現了癲癇樣放電即可。而新時代腦機接口則需要對神經信號進行具體的解碼,從中獲得具體的關鍵認知信息。
2. 進一步來說,舊時代腦接機口,如人工耳蝸,帕金森治療用的 DBS 等,他們主要都是植入在皮層下部位,而新時代的腦機接口則更多是測量皮層的信號,因為皮層負責了更加高層級的認知加工。
3. 舊時代的腦接機口以侵入式路線為主,且植入方式的風險和成本都比較高,電極也以傷害較大的傳統剛性電極為主;而新時代的腦接機口則更多要麼選擇了傷害和風險都更小的柔性電極等技術路線,要麼採用了各類非侵入式設備。
至於新時代的代言人,毋庸置疑,是 Elon Musk 和他所創立的 Neuralink 。
04.
新時代:Elon Musk 和他的 Neuralink
擁有腦機接口後,人類主要可以做三類事情:
治療腦:通過檢測大腦的神經信號,來去精確定量診斷其是否有精神疾病,DBS 就是這一應用的代表;
拓展腦:使用腦機接口來讀取大腦的指令,去操控外部的機器,也就是「舊時代」中將運動皮層作為遙控器的用例;
增強腦:相比於前兩個方向,這個方向的實現我們需要等待更多的時間,但是其也是想象力最 大的一個分支。如果我們對自身大腦的運作原理足夠清楚了,甚至可以利用腦機 接口來進行概念與知識的傳輸,或是通過外部刺激幫助我們快速精準的調整情緒。這樣子我們可以更加充分的利用我們大腦的計算資源。
相比前面兩個,增強腦更具有「未來感」,也是 Neuralink 的目標方向。
2016 年 6 月,Neuralink 成立之初,馬斯克就曾表示,他對腦機接口的興趣部分源於科幻作家 Iain M. Banks 的 The Culture 系列小說,Iain 在他的小說中提到了一個概念:Neural lace(神經織網),一個無縫、穩定、可以直接與大腦通信的全腦接口。
而關於 Nueralink 的終極想象,Elon Musk 認為,Neuralink 的設備有朝一日能實現「人工智能共生(AI symbiosis)」,即人腦將會和人工智能融合。
Elon Musk 的每一次創業幾乎都遵循了如下路徑和邏輯:
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這一框架其中對應了幾個關鍵問題:
找到自己的目標產業
建立一個可持續的商業模式
明確目標:在該領域進行創新的目標是什麼?
確認目標的結果:這一目標會導致什麼樣的結果?是否能夠將人類指引到更美好的未來?
Neuralink 是 Elon Musk 試圖通過腦科學領域的創新為人類帶來更加美好未來的創舉。
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不過,從誕生至今,Neuralink 一直面對來自內外部的多重挑戰。
Neuralink 的主要挑戰:
挑戰1 :大眾對新興技術的畏懼心理
有調查顯示,腦機接口比基因編輯更讓美國人感到擔憂,也因此 Neuralink 的一切進展都受到密切關注、也常常引發暈輪風波,例如最近的幾例實驗猴子死亡時間。幾乎所有新技術在其發展早期都會因其發展不成熟、大眾接受度而飽受爭議。不過這些質疑則會隨着人們對它的接受而逐漸消散。比如激光近視手術剛剛推出時的20 年前,每年只有約 2 萬人接受該手術,而現在這一數字已經超過了 200 萬。
挑戰 2:人類對大腦的知之甚少
「如果完全理解大腦的距離尺度是一英里,那麼目前人類只前進到了 3 英寸的位置」 Jeff Lichtman 的論點同樣適用於 Neuralink 。
不過 Neuralink 的工程師 Flip Sabes 對此的觀點是,全方位地認知大腦本質和解碼大腦信號其實是獨立的兩個問題,後者所面對的讓 「神經元和計算機對話」 其實是一個工程學問題,而當人們有能力獲知所有的大腦信號時,藉助機器學習等技術可能反而會加快人類完全了解大腦的進度。工程和科學是相互促進的。
挑戰 3: 「進擊的巨人」
Tesla 和 Space X 的誕生和發展是對汽車行業、石油產業、傳統軍工等領域挑戰,而這些領域裡的龐然大物們為了維護既得利益自然也毫不客氣地對 Tesla、Space X 進行了打壓,但好在這些打壓並不成功。但這一點在 Neuralink 這裡似乎並不存在,因為 Neuralink 自己本身就在定義一個行業而非顛覆。
總體上,Neuralink 的發展壯大中可能會遇到的最大阻礙來自於技術,主要包括:
核心技術障礙 1:信息採集量
到目前為止,人類大腦植入的電極數量還停留在幾百個的數量級,這些電極數量所採集到的數據上不足以支撐基礎的拼寫,所以「解讀思考」這樣的事就更不可能實現。Neuralink 團隊拋出了一個「百萬量級的目標」,具體是指:如果要真正實現腦機互聯,那麼就要具備「100 萬個同時記錄的神經元」的能力。
「百萬量級的數據」放在現代計算機領域聽起來實現起來十分簡答,但在腦科學領域卻完全不一樣。
計算神經科學領域的兩位教授 Ian Stevenson 和 Konrad Kording 曾研究了過去 50 年(任何動物)在不同時間點可以同時記錄的最大神經元數量(如下圖),這項偶爾也被稱為Stevenson’s Law 的研究表明:人們可以同時記錄的神經元數量似乎每 7.4 年翻一番。
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如果按照這個速度繼續下去,到本世紀末,人們可採集的神經元數量才會實現百萬量級,直到 2225 年,人類才有能力記錄到大腦中的每個神經元,真正實現「全腦機互聯」的時代。
不過,隨着 90 年代半導體技術開始被引入到腦機接口的小型多電極陣列的製作(在此之前都是手工製作電極),腦機接口的發展也許也可以和摩爾定律聯繫在了一起,在摩爾定律的驅動下,時間軸被大大縮短。
主要障礙 2:植入方式
電極的植入是否足夠便捷也影響着腦機接口在多大程度上得到普及。如果單就目前所採用的顱骨開放手術這一植入方式來看,昂貴的手術價格、有限的具有手術實施能力的神經外科醫生以及安全問題都會成為阻礙。
對於這一點,除了開發非侵入性的數據採集設備,Elon 本人還提到了一種植入自動化的預想,理想狀態下,腦機接口電極的植入應該像近視激光手術那樣由一台機器自動完成,只有自動化的機器才有可能實現 BMI 的大規模普及。
其他技術障礙
除了信息採集規模和電極植入方式,Neuralink 所代表的腦機互聯還需要解決的技術障礙還包括:
設備無線化:今天的 BMI 植入者的頭上會延伸出一根電線,從美觀和便捷層面考慮,Neuralink 方面認為無線設備是最佳的解決方案,有利於用戶運動和操作的便捷性。但也會這帶來更多新的挑戰,無線方案意味着,在現有技術基礎上還需要加入信號放大、模數轉換和數據壓縮等功能模塊;
排異反應:由於人體排異反應,通過精密手術植入的電極並非一勞永逸,使用一段時間後信號質量會下降,需要重新植入,增加了手術風險和用戶花費。所以提高電極質量,降低排異反應,對該技術大規模應用也是非常重要的;
設備小型化:小型化並不只是為了美觀和便捷,一個更加現實的考慮是在腦內植入時的空間問題,目前人們能夠講 100 萬個整合到棒球大小,但從手術植入唯獨,仍需要進一步小型化,而前面提到的無線功能模塊又為小型化增加了新的挑戰;
需求複雜:還有一個事實是,今天的電極大多針對簡單的電記錄或簡單的電刺激進行了優化。如果我們真的想實現一個真正的腦機接口,我們需要的不是單一功能的硬電極——具有神經迴路機械複雜性的東西,既可以記錄又可以刺激,還可以與神經元進行化學和機械相互作用。
所以,一個理想狀態下的腦機接口需要同時解決高帶寬、持久、生物相容、雙向通信、植入方式友好,這些都是產品工業設計層面的考慮,除此之外,相對準確地解碼神經元信號還需要引入機器學習的參與,因為當同時記錄神經元數量從 100 個跨越到 100 萬個時,顯然已經超越了人類主動分析的範疇。
很明顯,腦機接口是一個典型的跨學科(同時融合了神經科學、腦外科、微信電子技術、機器學習等),除了理論研究,還要兼顧工業化落地,所以組建團隊並不是一件易事。據 Elon Musk 自己透露,他前後見了 1000 多個人才組建了 Neuralink 的團隊,團隊成員橫跨了上面提到的各個領域。
Neuralink 的產品也在以上方面也取得了相應的進展突破。
The Link 的推出和升級都是近幾年 Nerualink 產品發布會重點。作為接口設備,The Link 就像是被植入腦內的一個 Fitbit,它採用了高通道密度的柔性電極(整體方案共1024通道),解決了高帶寬、生物相容、雙向通信的需求;此外也採用了無線充電與藍牙信號傳輸的功能。在手術方式上,如果 Musk 所說,Neuralink 也推出了自己的全自動手術機器人。
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在 2020 年的放出的猴子通過腦機接口打乒乓的 Demo 中,Nueralink 也用到了機器學習算法來解碼運動皮層的信號,完成了對猴子遊戲指令的解讀。
其他腦機接口技術創新
絲綢電極板:伊利諾伊大學的一個團隊正在開發一種由絲綢製成的電極板:絲綢可以被捲成細束,相對無創地插入大腦。理論上,它會在大腦周圍擴散並像收縮包裝一樣融入輪廓。在絲綢上將是柔性硅晶體管陣列排布在「絲綢」上;
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納米級神經網:將一種納米級的、內襯電極的神經網通過注射器注入大腦。如下圖,右側的紅色管是注射器的尖端。
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其他非侵入性技術:最大程度上降低侵入性、或者不涉及到腦補的侵入性技術仍是最理想的方案。Elon Musk 提到:「侵入性最小的方法是像心臟支架一樣通過股動脈進入,最終在血管系統中展開以與神經元接觸。」
美國軍方技術創新部門 DARPA 最近資助了 BRAIN 計劃,BRAIN 計劃中就包括了替代藥物的微型「閉環」神經植入物的研究,DARPA 的第二個項目旨在將 100 萬個電極安裝到一個堆疊兩個鎳幣大小的設備中。另一個正在研究的方案是經顱磁刺激 (TMS),其中頭部外部的磁線圈可以在大腦內部產生電脈衝。脈衝可以刺激目標神經元區域,提供一種完全無創的深部腦刺激。
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神經塵埃:Neuralink 的核心成員之一 DJ Seo 致力於設計一個更酷的接口,稱為「神經塵埃」。神經塵埃是指撒在皮層的微小的 100 微米硅傳感器(大約與頭髮的寬度相同),在其上方,則是一個 3 毫米大小的設備,可以通過超聲波與灰塵傳感器進行通信,這是來自跨學科團隊的創新優勢的另一個例子。神經塵埃的靈感來自微芯片技術和 RFID 原理。
隨着植入程序變得更簡單、更便宜以及腦機接口帶寬將變得越來越好,大眾對於腦機接口的興趣也許會回升,進而帶來行業的突破發展,就像計算機硬件的突破導致軟件行業爆發一樣,腦機接口硬件接口的普及可能還會帶來相應的智能設備、APP 應用程序的突破。
05.
未來:從腦機互聯到人工智能共生
數字第三層腦
「腦機接口」的科幻色彩來自於它的終局想象:腦機互聯。
Elon Musk 提出了一個「數字第三層腦」的概念,這一概念的前提是,人類前腦結構可以被簡化為「舊皮層」和「新皮層」兩個主要部分:
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舊皮層:分為原腦皮層(paleocortex),古腦皮層(archicortex)和周圍舊皮層(periallocortex )。原腦皮層是舊皮層中最古老的腦組織,它是大腦的嗅覺系統,古腦皮層主要包括位於顳葉的海馬和齒狀回,在記憶的形成和鞏固中起至關重要的作用,周圍舊皮層是舊皮層和新皮層之間的過渡形式;
新皮層:主要參與大腦的高級功能,例如,感覺認知、空間認知、語言、運動指令的生成、邏輯推理等等。最外端的新皮層是人類進化的結果。對於靈長類等群體動物,進化上它們面臨更多、更頻繁的同伴之間的合作和競爭壓力,必須有更強的大腦硬件來支持,所以皮層的擴容是必須的一步,於是顱股腔體增大、皮層摺疊生成。
Elon Musk 認為,其實人類在一定程度上已經擁有了「數字第三層腦」,考慮到電腦、手機、一切 app 已經成為我們生活中的必備產品,這些工具在人們的信息溝通中和認知建設中扮演了極為重要的角色,所以和 20 年前、10年前的人類相比,當今的人類已經可以稱得上「半機械人」。
如下圖所示。Musk 認為,我們用來打字的手指就是一種「輸出接口」,將腦海中的想法,傳入機器,但這顯然是低效的,所以 Nueralink 或者整個腦機接口是在既定的人類「數字化」事實上,去做「接口」的改良,除了輸出層面,還包括輸入層。
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「完全的腦機互聯」就是那個升級。Elon Musk 在談到 Neuralink 的腦機互聯目標時常常強調到帶寬,如果要真正實現,讓數字信號和大腦打通,那麼從信息收集和分析質量的角度考慮,帶寬是最直接的影響因素。
腦機互聯的世界
隨着技術的逐步發展,BMI 一定會在非疾病場景、非殘疾人群體中得到應用,也就是我們在前面提到的「增強腦」。腦機接口在未來的主要應用場景可以兩大類:溝通和自我能力增長,這裡的溝通可以人對人,也可以是人對計算機。
在溝通情景中,除了人們可見的通過大腦控制某種外接設備 / 儀器外,腦機互聯的時代下,人與人之間突破物理語言,直接以腦海中的想法進行交流也不無可能,甚至還可以直接將個人的思考展現為多媒體演示過程。
溝通是腦機互聯能夠服務性的體現,考慮到完全的腦機互聯可以以任何方式刺激人們大腦的任何一個部分,所以這種能力也人人們對自己的大腦的控制達到了一個全新的水平:「增強腦」,這也是最被大眾期待的部分:
控制情緒障礙:大量科學證據表明,情緒性疾病與大腦中的化學物質的行為有關。現階段人們服用藥物服用來改變這些化學物質,但在神經科學的視野中,直接神經刺激是一個更好的選擇,因為人們無法精準控制藥物的成分在需要「被管理」的腦區進行釋放,只是一個完全隨機的過程,但神經刺激的治療方式則可以,甚至可以做到實時接收反饋。一旦可以實現,則抑鬱、焦慮、強迫症等其他疾病對人類的困擾將不再存在。
增加學習能力:大鼠實驗的證據表明,只需啟動某些神經元以準備建立長期連接,就可以提高大腦的學習速度,提高 2 倍甚至 3 倍。你的大腦也可以隨時訪問世界上的所有知識。因此,腦機互聯後有大約 50 件令人愉快的潛在事情。
改進感官體系:動物和人類的感官體系存在很大的差異,這是由於器官構造和神經系統的差異導致的,如果計算機學習後的新的神經元刺激方式輸入到大腦,比如鳥類的視覺,那麼人類對自己的感官體系也可以實現突破。
但技術永遠是雙刃劍,腦機互聯也不例外,最直接的是,當人們的大腦和電腦數據相連接時,是否意味着黑客群體的行為將突破數據層面,向「控制人類」的掠進?
但總體上先進的技術幾乎總是被證明是積極的。所以即使存在風險,腦機互聯時代仍舊值得人們期待。
至於落地周期,Elon Musk 的設想是在 8-10 年左右實現腦機接口在非殘障人群中的應用,不過這一前提是 FDA 等監管層面的順利推進以及 Nerualink 產品在殘障人群中的推廣應用效果,但行業內對於時間周期尚未達成共識,技術背景出身的科幻小說 Nexus 三部曲作者 Ramez Naam 認為腦機接口的大規模應用至少還需要 25 年。
終極想象:人工智能共生
Elon Musk 對 Neuralink 的設想是和人工智能的結合,即「人工智能共生(AI symbiosis)」。這一設想的前提是 Elon Musk 對人工智能可能對人類存在形成威脅的擔憂。
即便在 2015 年參與了人工智能非營利組織 OpenAI 的創立,但 Elon Musk 也很直接地表達過自己對於人工智能的擔心,在 Elon 和其他許多人看來,超級人工智能的發展對人類構成了迄今為止最大的生存威脅。
但 Elom Musk 對 AI 的擔心不代表他要抑制 AI 得發展和存在,他最小化現存 AI 風險的策略是為人類所使用、由人類主導。
例如 OpenAI 倡導開放,通過將最先進科技進行開放開源的形式來保證人工智能創造與發展過程中的民主化,用集體努力來避免個人所用中可能存在的私利而導致的技術濫用。
但人工智能顯然是一項特殊的新技術領域,Elon Musk 認為與其等待超級人工智能崛起、成為這個星球上比人類更加聰明的存在,進而對人類存在發起挑戰,不如讓 AI 真正為人類所有(of the people),即人類自身就擁有 AI 的能力。
所以,和普遍認知的腦機接口不同,Elon 對腦機互聯時代的終極願景要遠高於「腦機互聯」,Elon Musk 認為腦機接口是人類的大腦與基於雲的定製 AI 系統之間的接口,這個「人工智能」並不是一個獨立第三方工具或數據,更像是人們自身的延展。
這也是 Elon Musk 持續強調高帶寬重要的原因,在 AI 接口的語境下,高帶寬不僅是首選,甚至在一定程度上是 AI 前景的基礎要素,Elon Musk 對這一邏輯的具體表述是:
影響人類和AI融合,或者說人類主動學習 AI 能力的障礙並不是人類自己的思考能力,而是互動的頻次,這一點直接由信息帶寬決定,一旦帶寬太低、信息輸入過慢,那麼人類與 AI 的集成就會變弱,只有高頻、甚至事實的交互下,人類和 AI 之間的融合才有可能實現,溝通越快,則更多、更深得融入,否則,因為人工智能的高速迭代是可以獨立完成的,一旦人類被「孤立」,那麼就很有可能在未來的某一天無力抵抗超級人工智能的攻擊。
所以,Elon 認為通信帶寬是決定我們與 AI 集成水平的關鍵因素,他認為這種集成水平是我們在未來 AI 世界中的表現的關鍵因素。而 Elon Musk 之所以希望在 8-10 年內就實現 Neuralink 的全局圖景,也是希望能夠在人工智能共生(AI symbiosis)前人類對人工智能仍舊保持可控狀態。
於是,再次呼應了 Elon Musk 一直以來的創業出發點:增加人類獲得更加美好未來的可能。
特別感謝:
本文部分參考 Tim Urban 專欄 Waitbutwhy;
感謝樹楊對本文的貢獻。
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