馬斯克和他的特斯拉和SpaceX公司，一次次顛覆人們的三觀,，并將科技和工程推向極致,，已經(jīng)不是新鮮事了。8月底,，他通過全網(wǎng)直播的方式，展示了他創(chuàng)辦的Neuralink公司的新一代腦機接口設(shè)備,，以及他們在腦機接口技術(shù)上取得的最新進展,。

　　在這篇文章里，我們就一起了解一下,，什么是腦機接口,、它的主要應(yīng)用領(lǐng)域有哪些，以及它到底是用來融資的噱頭,，還是人類文明進步的推動力量,。

　　什么是腦機接口

　　腦機接口，也就是brain-computer interface BCI,，或者brain-machine interface BMI,，指的是在大腦和外部機器之間，構(gòu)建接口和互連通路,，并實現(xiàn)信息的直接交換,。

　　腦機接口并不是一個近年來才提出的全新概念，事實上,，早在上個世紀(jì)七十年代,，科學(xué)家們就已經(jīng)開始研究神經(jīng)元與運動、感知等功能的具體關(guān)系了,。在很多小說和電影中,，腦機接口技術(shù)更是達到了神乎其神的高度，比如對阿凡達的遠程操控,，以及黑客帝國里虛擬與現(xiàn)實的切換等等,，這也在很大程度上放大了人們對腦機接口技術(shù)的期待和好奇,。

　　腦機接口的工作流程

　　為了說清楚腦機接口的本質(zhì)，還要從神經(jīng)元的工作方式開始說起,。眾所周知,，神經(jīng)元是組成大腦和神經(jīng)系統(tǒng)的最基本單元。在人腦中,，有著大約一千億個神經(jīng)元,。這些神經(jīng)元組合在一起，就構(gòu)成了復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),。

　　具體來說,，神經(jīng)元之間通過突觸相互連接，而突觸的主要功能,，就是釋放和傳遞名叫神經(jīng)遞質(zhì)的化學(xué)物質(zhì),。當(dāng)神經(jīng)沖動發(fā)生時，這些神經(jīng)遞質(zhì)就會從突觸的一端釋放,，然后傳達和作用在下一個神經(jīng)元上,。在這個過程中，會產(chǎn)生電信號,，并以電脈沖的形式出現(xiàn)。我們?nèi)梭w的所有體驗和感覺,，都可以歸結(jié)為神經(jīng)元電信號的傳導(dǎo),。

　　所以，腦機接口的本質(zhì),，就是通過一定的手段,，感知和檢測大腦里神經(jīng)元的電活動，并將其翻譯,、轉(zhuǎn)換成對外部機器的控制,。或者反之,，將外部事件轉(zhuǎn)換成電脈沖信號,，并傳輸回大腦，干預(yù)影響神經(jīng)元的電活動,，從而讓主體獲得相應(yīng)的感覺和體驗,。

　　腦機接口的另外一個重要的理論基礎(chǔ)是，人們發(fā)現(xiàn)大腦皮層存在分區(qū),，而不同區(qū)域負責(zé)的功能不盡相同,。例如，額葉負責(zé)高級認知功能,，比如學(xué)習(xí),、語言,、決策、抽象思維和情緒,；頂葉負責(zé)軀體感覺,、空間信息、視覺信息的處理和整合,；顳葉負責(zé)聽覺,、嗅覺、長期記憶,；枕葉負責(zé)視覺等等,。

　　由于大腦分區(qū)的存在，可以針對性的研究大腦不同區(qū)域的電活動,，以及它們所對應(yīng)的具體行為或感受,。這在很大程度上使得對神經(jīng)元的感知和控制更加精確。比如,，如果你想通過意識控制機器手抓取物品,，那么可能就需要對大腦頂葉的神經(jīng)元的電活動進行干預(yù)。

　　事實上,，腦機接口的相關(guān)研究已經(jīng)有幾十年了,。其中最有代表性的例子，就是來自美國匹茲堡大學(xué)的一系列研究,。2008年,，他們在猴子的大腦皮層里植入了15到25個控制單元，并連接到放置于猴子肩膀旁邊的機械手上,。同時,，猴子自己的雙手被塞到兩個筒子里，不能移動,。通過一段時間的訓(xùn)練,，猴子通過腦機接口控制機械手，成功的抓取了眼前針頭上的棉花糖,，并喂到自己的嘴里,。這項研究在當(dāng)時也刷爆了學(xué)術(shù)圈，有關(guān)的論文也發(fā)表在2008年的Nature上,。這篇論文的全文已上傳到知識星球“老石談芯 – 進階版”,，歡迎文末掃碼進入星球查看。

　　從這個例子可以看到,，腦機接口在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著無限的想象空間,。比如，對于那些不幸遭受脊柱或者腦損傷，從而失去行動能力的病人,，可以使用腦機接口控制機械手,，甚至機械外骨骼，在一定程度上恢復(fù)行動能力,。同樣的,，也可以是用腦機接口修復(fù)其他神經(jīng)損傷，比如增強病人在語言,、視覺,、聽覺等方面的能力。馬斯克在他的演講中提到,，我們每個人或多或少的都會遭遇到神經(jīng)系統(tǒng)的疾病威脅,，除了外傷之外，還有隨著年齡增長而帶來的感知和記憶力衰退,，以及當(dāng)代人們常見的抑郁,、焦慮、失眠等很多情緒問題,。馬斯克和他的Neuralink公司所要解決的,，就是通過腦機接口幫助人們進行腦神經(jīng)修復(fù)，從而解決上面提到的各種問題,。

　　腦機接口的實現(xiàn)方式主要有兩種：非侵入式和侵入式,。它們的判斷標(biāo)準(zhǔn)就是神經(jīng)元電信號的獲取方式。非侵入式腦機接口,，就是直接采集頭皮腦電,，這和做腦電圖比較類似。但是由于頭皮和神經(jīng)元隔著十萬八千里,，因此這樣采集的腦電信號精度很低，區(qū)分度也不夠,。這種非侵入式的腦機接口,，通常只應(yīng)用于一些對精度和復(fù)雜度要求不高的場景，比如簡單的游戲控制,，或者對簡單問題進行判斷等等,。

　　而侵入式腦機接口，顧名思義,，就是把微電極,、探針等設(shè)備，直接通過手術(shù)的方式植入大腦皮層,，并且直接和大腦神經(jīng)元進行交互,。就像上面介紹的匹茲堡大學(xué)的猴子實驗。侵入式腦機接口最主要的好處,，就是干擾小,，能夠比較精確的獲取某個區(qū)域的神經(jīng)元電信號,，同時也可以精確的對這個區(qū)域進行刺激。

　　事實上,，人們使用這種侵入式的技術(shù)治療神經(jīng)性疾病,，已經(jīng)有很長的歷史了。例如,，為了治療中晚期的帕金森病,，人們會采用名為腦深部刺激術(shù)DBS的方法。簡單來說,，這種方法就是將電極植入患者顱內(nèi),，并通過電脈沖的方式對人腦的神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生作用。這項治療方法在國際上的臨床應(yīng)用已經(jīng)有超過30年的歷史了,，它的確在治療帕金森病,、癲癇、以及一些神經(jīng)與精神疾病上展示出了良好的應(yīng)用前景,。

　　但是,，侵入式腦機接口的最主要問題就是侵入性。整個植入過程需要開顱手術(shù),，可想而知這本身就會帶來較大的潛在風(fēng)險,。此外，植入設(shè)備后的排異性,，對大腦的損傷,，以及很多其他的問題，也在阻礙侵入式腦機接口技術(shù)的發(fā)展,。

　　Neuralink公司的主要技術(shù)創(chuàng)新

　　那么我們再回到馬斯克和他的Neuralink公司,，它們的主要目標(biāo)，就是對侵入性腦機接口進行極致的工程優(yōu)化,，使它變的更加穩(wěn)定,、廉價，從而能夠被廣泛使用,。為此,，馬斯克和Neuralink還發(fā)表了一篇頗有深度的論文：

　　（這篇論文的全文,，也已上傳到知識星球“老石談芯 – 進階版”,，請在文末掃碼進入星球查看）

　　總結(jié)來說，到目前為止,，馬斯克和Neuralink取得的主要技術(shù)創(chuàng)新有以下三點,。

　　首先，就是用于植入電極的新型柔性材料。對于侵入式腦機接口來說,，肯定希望植入的電極或探針越小越好,，這樣一方面能植入更多的電極，另一方面對大腦的損傷會更小,。那么Neuralink的這種像細絲一樣的材料,，寬度只有5微米，比頭發(fā)絲還要細10倍,。這樣的柔性材料在植入大腦后,，可以跟隨大腦進行小幅移動，極大的降低了對腦組織和神經(jīng)系統(tǒng)的損傷,。

　　在每根絲里,，有32個電極，而多股這樣的細絲可以組成更大的電極陣列,。比如在這次展示的名為Link v0.9的器件中,，就包含了1024個電極。這樣的電極數(shù)量,，比傳統(tǒng)的侵入式腦機接口研究,，提升了一個量級。

　　Neuralink的第二個技術(shù)創(chuàng)新,，就是用來植入電極的手術(shù)機器人,。可想而知,，為了在大腦表面操作比頭發(fā)絲還細10倍的電極絲,，靠手工操作是不現(xiàn)實的。因此使用機器人進行電極植入幾乎是一個必然的選擇,。Neuralink開發(fā)的這個手術(shù)機器人,，就像一個超高精度的縫紉機，可以把電極絲一個一個植入大腦的特定區(qū)域,，并且自動檢測并避開腦部的血管,。

　　第三個主要成果，也是我比較關(guān)心的,，就是Neuralink開發(fā)的腦機接口芯片N1，以及這次展示的腦機接口器件Link V0.9,。先說N1芯片,，它的尺寸是4毫米乘5毫米，可以同時處理1024個電極通道的數(shù)據(jù),。N1芯片和電極絲相連,，并負責(zé)采集來自神經(jīng)元的電信號，然后執(zhí)行信號的放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換,，最后輸出,。

　　在去年展示的版本上，這個器件被放在植入者的耳朵后面,。而在這次展示的版本上,，所有的部件都被整合在一起，并直接植入頭骨,，這樣從外面是看不到任何設(shè)備和連線的,。

　　具體來說，這個圓形器件的尺寸是23毫米,，厚度8毫米,，它的主體包含了電極絲的基底、N1芯片,、電池,、以及其他數(shù)據(jù)傳輸和充電的模塊。值得注意的是,，Link V0.9的所有數(shù)據(jù)傳輸和充電過程都通過無線完成,，這樣就避免了更換電池，或者像他們最早展示的產(chǎn)品那樣,，在頭上開個USB口進行充電和數(shù)據(jù)傳輸,。

　　馬斯克這次演示的重點環(huán)節(jié)之一，就是通過三只小豬展示了一些Neuralink腦機接口器件的基本功能,。比如通過采樣的神經(jīng)信號,，估計小豬實際的行走姿態(tài)。說實話,，這和前面提到的猴子控制機器手的視頻相比,，給人的震撼程度遜色了不少。在某乎也有大v提到,，這樣的功能其實通過非侵入式的腦電或肌電就能實現(xiàn),。

　　此外，馬斯克還展示了通過電極絲進行的神經(jīng)信號寫入的過程,。這更多的是一個可行性展示,，也就是證明在工程上可以通過電極絲寫入電刺激，并影響周圍神經(jīng)元的反應(yīng),。但這并不代表這些寫入的電刺激是有意義的,，或者它們會造成什么樣的影響，更不用說如何對這些寫入進行有目的的精確控制了,。而這也是學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的很多人,，質(zhì)疑或者不屑這次發(fā)布會的主要原因,。歸根到底，這次發(fā)布會并沒有太多實際的“黑科技”登場亮相,。

　　腦機接口技術(shù)：融資噱頭還是文明推手

　　老石認為,，從一開始，我們或許就不該對這些遠未成熟的技術(shù)報以太多的期待,，但這并不代表著否定任何很小的進步,。試想一下，如果我們把時間維度從2020年8月28號發(fā)布會這一天,，沿著時間軸向前拉伸一年,、十年、一百年,，或者一千年,，站在上帝視角我們就能夠看到，當(dāng)前的所有文明對于之前的我們來說,，都是極其玄幻的,。

　　但是如果你穿越到幾十年前，告訴當(dāng)時的人,，說他們以后會離不開手機和電腦,，并可以用這些電子產(chǎn)品解決生活和工作中的幾乎任何問題，并且隨時可以和任何你認識的人通話溝通,，他們大概率會說你瘋了,。如果你穿越到幾百年前，告訴當(dāng)時的人,，說他們以后可以在一天之內(nèi),，去到這個星球上的任何角落；或者存在各種各樣的靈丹妙藥,，可以將人的壽命延長幾十年,，他們肯定會說你瘋了。

　　那么,，如果現(xiàn)在有人告訴你,，以后人們可以像下載文件那樣，往大腦里直接傳輸數(shù)據(jù),，從而輕松學(xué)會各種語言,、技能，或者通過控制大腦的某些部分,，調(diào)節(jié)自己的情緒和感覺,，再或者通過修復(fù)大腦的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，治愈帕金森,、阿爾茨海默,、抑郁、焦慮等神經(jīng)和精神疾病 --- 你又會不會說他們瘋了呢,？

　　我們要知道的是,，科技和文明的進步，從來都不是一蹴而就的,。每一步的前進或許非常微不足道,，但幾十年、上百年,、甚至上千年這樣的前進,，就能引發(fā)一次次文明和科技的革命?？催^三體的同學(xué)們應(yīng)該知道,，低維度的生物是無法直觀想象更高維度的世界的，但我們可以通過科技的進步,，不斷探索和量化那些更高維度的未知,。

　　其實，最重要的問題是,，當(dāng)未來真正到來的時候,，當(dāng)這一切真的發(fā)生的時候，你是選擇藍色藥丸,，吞下之后從夢中醒來,，繼續(xù)相信你想相信的事情，還是選擇紅色藥丸,，去探尋這表面背后的真相呢,？

　　結(jié)語

　　事實上，馬斯克當(dāng)前的身家已經(jīng)達到千億美元,，已經(jīng)超過了巴菲特,，成為了世界第五大富豪。至少以Neuralink當(dāng)前的規(guī)模來說,，馬斯克還真的不需要尋求外部融資,，只用拿出千分之一的資產(chǎn)就足以維持Neuralink正常發(fā)展了。

　　馬斯克在這次發(fā)布會的一開始也表示,，自己并不需要融資,，而這次發(fā)布會的主要意義就是吸引各種人才加入Neuralink。

　　或許在我們有生之年,，都無法看到真正通過腦機接口技術(shù)向大腦輸入數(shù)據(jù),，并由此讓我們的生活變得更加高效和美好。但是,，每個朝這個目標(biāo)努力的腳步,，哪怕再小,，都是值得肯定的。