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Wayne10 個月前

腦機介面會是人類的未來嗎?大腦植入晶片後,Neuralink首位患者表示目前復原狀況超出預期


你知道Neuralink嗎?這是埃隆·馬斯克創建的神經科技和腦機介面公司。人腦晶片是一種可以聯動的大腦的植入物,它讓我們人類進入半機械人時代,並通過AI人工智慧配合,實現超級智慧。但它是如何工作的呢?雖然這涉及很多科學,字面上的大腦手術,但我向你保證,這並不難懂。我們即將向你展示大腦的內部運作方式,通過一種稱為神經鏈的電腦介面裝置。

首先我們要做的第一件事就是創造一個你的大腦和電腦之間的物理介面。這意味著我們需要進入你的大腦,這意味著我們需要在你的頭骨上剪出一個圓洞,不太大,差不多有一個錶盤那麼大就行了。現在,這是你大腦的外層,大腦皮層,這是你所有高級運算的地方。大腦皮層的不同部分控制你的思想和身體的不同方面。朝前,是你的情緒和情緒被處理的地方;向後,你所有的感官輸入都是在那裡被接收到的,比如觸摸和視覺;中間的是運動皮層,這是神經鏈路想要訪問的最佳位置。這是因為大腦物質的這一特殊部分負責轉變思想為行動,我們可以直接硬連接運動皮層,直接進入電腦。現在你已經完全控制了那台電腦,而不是通過滑鼠和鍵盤。對於一個身體上不能移動的人來說,這是一種改變生活的提升。

但即使是對一個身體健全的人來說,你也可以解鎖100萬MB的連線速度,將你的想法立刻轉化為數位行動,不過我們需要把一根電線插入你的大腦,而這並不是任何一根電線。神經鏈工程師已經開發了一種超柔性金屬螺紋,這比人類的頭髮還要薄,但也能攜帶16個獨立電極連接分離到腦組織中。每個神經鏈N1設備有64個需要插入大腦皮層的線,而所要求的精度水準是如此之高,沒有一個人類外科醫生能進行手術。所以,取而代之的是神經連接使用了一個機器人,R1機器人和縫紉機非常相似,機械臂的末端有一根小針,它會很快侵入大腦中的物質,存放線,然後收回。R1有一個先進的瞄準系統,這有助於它避免撞擊大腦內的任何靜脈或血管,針和線只在灰質的表面穿透。

我們的目標是用這些線索到達大腦中特定的細胞,叫做神經元。有860億個神經元分佈貫穿整個你的大腦,其中有1600萬個是位於外皮層,這使得他們很容易接近到神經鏈電極。在最基本的意義上,神經元就像你大腦裡的小開關,它們允許這些電化學信號從大腦皮層一路向下移動,通過大腦的交叉點,然後進入腦幹。那些信號通過神經系統發出,延伸到身體的所有不同部位。所以,人體的每一個動作,從眨一眨眼睛到踢球,都是從一個特定的神經元啟動序列開始的。把我們的電解線粘直進入大腦物質這些神經元生活的地方,我們可以開始讀取神經元發出的信號,有點像竊聽大腦的內部通訊。現在,我們只從二進位的意義上來看它們:神經元要麼活躍,要麼不活躍,1或0。我們也可以以這種方式像觀察電腦代碼一樣觀察大腦的活動。

當你執行一個動作的瞬間,比如握緊拳頭,一組神經元將從不活動狀態轉換過來,從0到活動,到1。只要這個模式是重複的,每次你執行的行動,然後我們就可以基本上解碼神經信號:“握拳”。所以這很好,但我們該怎麼做呢?想像一下,你的脊髓受傷了,就在你的腦幹下麵。你的神經元仍然可以產生用來握緊拳頭的信號,但是與手臂之間的物理連接已經斷開了,所以這個資訊並沒有被傳遞出來。但如果我們能用這些執行緒直接從皮層來讀取那個信號,,然後我們就可以創建一個電子橋了,這就繞過了物理傷害,並將資訊傳遞到神經系統中。或者是一個更極端的例子,你可以把那個神經信號發送出身體,就像一個機械手臂,它會對大腦活動有反應,以完全相同的方式進行操作,作為你的生物手臂一樣。這就是埃隆·馬斯克現在正在談論的事情,這就是他所期望在接下來的十年裡技術能夠實現的事情。但仍然不能解釋這是如何發生的。

如果我們有了神經鏈的物理方面,有神經元和線相連,其餘的都是實際上很容易。讓我們談談這些電線把N1腦植入物引到哪裡,這個電子設備只有大約手錶四分之一的大小和厚度。埃隆·馬斯克經常稱它為你頭骨裡的Fitbit,他的描述很貼切。這些電子設備被包裹在一個軟的、非活性矽膠護套中,植入物會位於你的大腦上,在頭骨的洞裡。它足夠薄,皮膚可以折疊起來在孔上,這個設備將被完全覆蓋,沒有明顯的大腦植入物的跡象。N1殼內有一個小型鋰離子電池單元、一種無線充電線圈和一種藍牙無線電發射器,和矽微晶片。上面有一台印非常小的電腦。基本上和你在Fitbit裡面找到的東西一樣。就像Fitbit會測量你的心臟速率並將這些資料轉換為電腦代碼,神經鏈測量你的神經元活動並將其轉換變成數位信號,大腦活動的數位表示,然後無線廣播通過藍牙信號到一個單獨的處理設備,比如筆記型電腦。這就是神經鏈可以開始轉換的地方,將二進位碼轉換為可用的資料。

最好的例子是早在20世紀初,當奈爾林給我們看這個N1植入的豬的演示。這次演示的目的是為了展示神經元活動豬的鼻子有關。所以每次豬用鼻子碰什麼東西,由此產生的神經突起會被N1植入和無線訊號到附近的電腦。然後將活動轉換為音訊和視頻顯示出來,這一切瞬間就發生了。所以你聽到的每一個嘈雜聲,在豬的大腦內都表示有一個特定的神經元在放電,不同的音調表示不同的神經元被啟動。當豬在乾草裡吸氣吃東西的時候,從這裡開始的下一步指令,是讓電腦轉換那些嗶嗶聲和光點。

這就是我們接下來要看到的是猴子進行的演示。我們要做的第一件事,是教一隻植入了神經鏈的猴子使用操縱杆玩一個簡單的電子遊戲。所以當猴子在操縱時,用手控制器,N1正在廣播所有相關的神經活動回到電腦。一旦我們有了這些資料,神經鏈可以使用機器學習來識別特定的神經元放電,這是與操縱杆的物理運動有關的。一旦他們找到了這個代碼,神經鏈可以繞過操縱杆,從N1中獲取神經信號到電腦,然後將這些轉換為遊戲的命令指令,最後,神經鏈可以完全移除操縱杆,因為現在猴子都需要去做的就是想著移動螢幕上的球槳來啟動特定的神經通路。電腦將解釋作為對電子遊戲的命令。現在我們所要做的就是這個非常簡單的演示,並將複雜性擴大到人類的水準,人類和猴子之間真的沒有太大的區別。

一隻猴子移動一個乒乓球拍和一個人在電腦螢幕上移動游標一樣,無論你是用滑鼠還是觸控板,或者是那些旋轉的球,你移動游標的意圖開始了,在你的運動皮層中作為一系列的神經元被啟動。如果你有神經鏈被連接進那些特定的神經元組,那個信號會離開你的大腦,順著你的脊柱,從你的手臂,進入你的手中,然後進入滑鼠和電腦中。你可以去直接從大腦釋放信號到電腦指令,這就是我們如何幫助失去了控制自己身體能力的人們的方式,無論是由於身體上的傷害,或使人衰弱的疾病。通過大腦與電腦的直接介面,癱瘓的人可以像一個身體健全的人一樣使用電腦,通過足夠的練習,一個植入神經元的人能夠更快地使用電腦,比一個身體健全的人用滑鼠更快、更有效。回到我們簡單的電子遊戲演示中,想像一下你在用操縱杆打乒乓球,我在用神經鏈打乒乓球。現在我的命令意圖可以直接從我的大腦裡通過藍牙進入電腦,而你的手臂需要穿過你的手臂進入控制器,在電腦得到消息之前,誰更有可能贏得比賽?

那麼,現在我們意識到神經鏈能做些什麼了。在最簡單的意義上,它將會消除人與機器的障礙。不過別嚇壞了,至少在短期來看,像神經鏈這樣的設備只會被使用出於我們剛才提到的醫療目的:恢復功能,獻給那些最需要它的人。這可能需要幾十年的時間來完善,但最終,在路上的某個地方,我們會達到一個每個人都需要神經連結的時間點。腦機介面將成為主流,因為人們都渴望這種能力的增強,人們將會非常願意忍受他們頭上的一個洞來獲取神經鏈。現在是2045年,你得到了你的第一個控制力增強,你的神經鏈允許你直接與任何藍牙設備進行介面,僅僅是通過思考。如果那個設備碰巧支援一個功能強大的AI軟體,那麼你現在基本上已經把你的思想直接連結到AI,人工智慧在你的生物硬體上創造一個全新的處理能力層,這就是埃隆·馬斯克一貫以來的共生關係談論。

雖然聽起來很嚇人,但是儘量不要太擔心那些事情,我們離它還有很長的路要走。神經鏈才剛剛開始,這只是最初的人體研究的第一個階段。我們現在真正想做的所有事情,是驗證了已經做過的實驗嗎,在猴子身上完成,在人類身上也會有同樣的結果嗎?然後需要驗證它是否安全和有效?目前Neuralink已經獲得FDA批准,展開了首次人體臨床研究,而且首位志愿者目前状况良好。現在我們已經知道了一切關於神經鏈的工作原理,現在剩下的就只有等待一切技術的成熟了,如果首次人體實驗能成功,或許十多年後真能全人類普及了,人工智慧配合腦機介面——科幻電影真要成真了,讓我們拭目以待吧!


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