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(guò)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(jī)接口設(shè)備，以及他們?cè)谀X機(jī)接口技術(shù)上取得的最新進(jìn)展,。

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

　　什么是腦機(jī)接口

　　腦機(jī)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(jī)器之間,，構(gòu)建接口和互連通路，并實(shí)現(xiàn)信息的直接交換,。

　　腦機(jī)接口并不是一個(gè)近年來(lái)才提出的全新概念,，事實(shí)上，早在上個(gè)世紀(jì)七十年代,，科學(xué)家們就已經(jīng)開(kāi)始研究神經(jīng)元與運(yùn)動(dòng),、感知等功能的具體關(guān)系了。在很多小說(shuō)和電影中，腦機(jī)接口技術(shù)更是達(dá)到了神乎其神的高度,，比如對(duì)阿凡達(dá)的遠(yuǎn)程操控,，以及黑客帝國(guó)里虛擬與現(xiàn)實(shí)的切換等等，這也在很大程度上放大了人們對(duì)腦機(jī)接口技術(shù)的期待和好奇,。

　　腦機(jī)接口的工作流程

　　為了說(shuō)清楚腦機(jī)接口的本質(zhì),，還要從神經(jīng)元的工作方式開(kāi)始說(shuō)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(gè)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(lái)說(shuō),，神經(jīng)元之間通過(guò)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(dòng)發(fā)生時(shí),，這些神經(jīng)遞質(zhì)就會(huì)從突觸的一端釋放，然后傳達(dá)和作用在下一個(gè)神經(jīng)元上,。在這個(gè)過(guò)程中,，會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)，并以電脈沖的形式出現(xiàn),。我們?nèi)梭w的所有體驗(yàn)和感覺(jué),，都可以歸結(jié)為神經(jīng)元電信號(hào)的傳導(dǎo)。

　　所以,，腦機(jī)接口的本質(zhì),，就是通過(guò)一定的手段，感知和檢測(cè)大腦里神經(jīng)元的電活動(dòng),，并將其翻譯,、轉(zhuǎn)換成對(duì)外部機(jī)器的控制?；蛘叻粗?，將外部事件轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)，并傳輸回大腦,，干預(yù)影響神經(jīng)元的電活動(dòng),，從而讓主體獲得相應(yīng)的感覺(jué)和體驗(yàn)。

　　腦機(jī)接口的另外一個(gè)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(fù)責(zé)的功能不盡相同,。例如，額葉負(fù)責(zé)高級(jí)認(rèn)知功能,，比如學(xué)習(xí),、語(yǔ)言、決策,、抽象思維和情緒,；頂葉負(fù)責(zé)軀體感覺(jué)、空間信息,、視覺(jué)信息的處理和整合,；顳葉負(fù)責(zé)聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué),、長(zhǎng)期記憶,；枕葉負(fù)責(zé)視覺(jué)等等。

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

　　事實(shí)上,，腦機(jī)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(lái)自美國(guó)匹茲堡大學(xué)的一系列研究。2008年,，他們?cè)诤镒拥拇竽X皮層里植入了15到25個(gè)控制單元,，并連接到放置于猴子肩膀旁邊的機(jī)械手上。同時(shí),，猴子自己的雙手被塞到兩個(gè)筒子里,，不能移動(dòng)。通過(guò)一段時(shí)間的訓(xùn)練,，猴子通過(guò)腦機(jī)接口控制機(jī)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(xiàng)研究在當(dāng)時(shí)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(shí)星球“老石談芯 – 進(jìn)階版”,，歡迎文末掃碼進(jìn)入星球查看,。

　　從這個(gè)例子可以看到,，腦機(jī)接口在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著無(wú)限的想象空間。比如,，對(duì)于那些不幸遭受脊柱或者腦損傷,，從而失去行動(dòng)能力的病人，可以使用腦機(jī)接口控制機(jī)械手,，甚至機(jī)械外骨骼,，在一定程度上恢復(fù)行動(dòng)能力。同樣的,，也可以是用腦機(jī)接口修復(fù)其他神經(jīng)損傷,，比如增強(qiáng)病人在語(yǔ)言、視覺(jué),、聽(tīng)覺(jué)等方面的能力,。馬斯克在他的演講中提到，我們每個(gè)人或多或少的都會(huì)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(zhǎng)而帶來(lái)的感知和記憶力衰退，以及當(dāng)代人們常見(jiàn)的抑郁,、焦慮,、失眠等很多情緒問(wèn)題。馬斯克和他的Neuralink公司所要解決的,，就是通過(guò)腦機(jī)接口幫助人們進(jìn)行腦神經(jīng)修復(fù),，從而解決上面提到的各種問(wèn)題。

　　腦機(jī)接口的實(shí)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(hào)的獲取方式,。非侵入式腦機(jī)接口，就是直接采集頭皮腦電,，這和做腦電圖比較類(lèi)似,。但是由于頭皮和神經(jīng)元隔著十萬(wàn)八千里，因此這樣采集的腦電信號(hào)精度很低,，區(qū)分度也不夠,。這種非侵入式的腦機(jī)接口，通常只應(yīng)用于一些對(duì)精度和復(fù)雜度要求不高的場(chǎng)景,，比如簡(jiǎn)單的游戲控制,，或者對(duì)簡(jiǎn)單問(wèn)題進(jìn)行判斷等等。

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

　　事實(shí)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(zhǎng)的歷史了,。例如,，為了治療中晚期的帕金森病，人們會(huì)采用名為腦深部刺激術(shù)DBS的方法,。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),，這種方法就是將電極植入患者顱內(nèi)，并通過(guò)電脈沖的方式對(duì)人腦的神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生作用,。這項(xiàng)治療方法在國(guó)際上的臨床應(yīng)用已經(jīng)有超過(guò)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(jī)接口的最主要問(wèn)題就是侵入性,。整個(gè)植入過(guò)程需要開(kāi)顱手術(shù),，可想而知這本身就會(huì)帶來(lái)較大的潛在風(fēng)險(xiǎn),。此外,，植入設(shè)備后的排異性，對(duì)大腦的損傷,，以及很多其他的問(wèn)題,，也在阻礙侵入式腦機(jī)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?cè)倩氐今R斯克和他的Neuralink公司,，它們的主要目標(biāo),，就是對(duì)侵入性腦機(jī)接口進(jìn)行極致的工程優(yōu)化，使它變的更加穩(wěn)定,、廉價(jià),，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：

　?。ㄟ@篇論文的全文，也已上傳到知識(shí)星球“老石談芯 – 進(jìn)階版”,，請(qǐng)?jiān)谖哪叽a進(jìn)入星球查看）

　　總結(jié)來(lái)說(shuō),，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(diǎn)。

　　首先,，就是用于植入電極的新型柔性材料,。對(duì)于侵入式腦機(jī)接口來(lái)說(shuō)，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(duì)大腦的損傷會(huì)更小。那么Neuralink的這種像細(xì)絲一樣的材料,，寬度只有5微米,，比頭發(fā)絲還要細(xì)10倍。這樣的柔性材料在植入大腦后,，可以跟隨大腦進(jìn)行小幅移動(dòng),，極大的降低了對(duì)腦組織和神經(jīng)系統(tǒng)的損傷。

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

　　Neuralink的第二個(gè)技術(shù)創(chuàng)新，就是用來(lái)植入電極的手術(shù)機(jī)器人,?？上攵瑸榱嗽诖竽X表面操作比頭發(fā)絲還細(xì)10倍的電極絲,，靠手工操作是不現(xiàn)實(shí)的,。因此使用機(jī)器人進(jìn)行電極植入幾乎是一個(gè)必然的選擇。Neuralink開(kāi)發(fā)的這個(gè)手術(shù)機(jī)器人,，就像一個(gè)超高精度的縫紉機(jī),，可以把電極絲一個(gè)一個(gè)植入大腦的特定區(qū)域，并且自動(dòng)檢測(cè)并避開(kāi)腦部的血管,。

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

　　在去年展示的版本上,，這個(gè)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(lái)說(shuō),，這個(gè)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(guò)程都通過(guò)無(wú)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(kāi)個(gè)USB口進(jìn)行充電和數(shù)據(jù)傳輸。

　　馬斯克這次演示的重點(diǎn)環(huán)節(jié)之一,，就是通過(guò)三只小豬展示了一些Neuralink腦機(jī)接口器件的基本功能,。比如通過(guò)采樣的神經(jīng)信號(hào)，估計(jì)小豬實(shí)際的行走姿態(tài),。說(shuō)實(shí)話,，這和前面提到的猴子控制機(jī)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(shí)通過(guò)非侵入式的腦電或肌電就能實(shí)現(xiàn),。

　　此外,，馬斯克還展示了通過(guò)電極絲進(jìn)行的神經(jīng)信號(hào)寫(xiě)入的過(guò)程。這更多的是一個(gè)可行性展示,，也就是證明在工程上可以通過(guò)電極絲寫(xiě)入電刺激,，并影響周?chē)窠?jīng)元的反應(yīng)。但這并不代表這些寫(xiě)入的電刺激是有意義的,，或者它們會(huì)造成什么樣的影響,，更不用說(shuō)如何對(duì)這些寫(xiě)入進(jìn)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(huì)的主要原因,。歸根到底,，這次發(fā)布會(huì)并沒(méi)有太多實(shí)際的“黑科技”登場(chǎng)亮相。

　　腦機(jī)接口技術(shù)：融資噱頭還是文明推手

　　老石認(rèn)為,，從一開(kāi)始,，我們或許就不該對(duì)這些遠(yuǎn)未成熟的技術(shù)報(bào)以太多的期待，但這并不代表著否定任何很小的進(jìn)步,。試想一下,，如果我們把時(shí)間維度從2020年8月28號(hào)發(fā)布會(huì)這一天，沿著時(shí)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(duì)于之前的我們來(lái)說(shuō)，都是極其玄幻的,。

　　但是如果你穿越到幾十年前,，告訴當(dāng)時(shí)的人，說(shuō)他們以后會(huì)離不開(kāi)手機(jī)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(wèn)題,，并且隨時(shí)可以和任何你認(rèn)識(shí)的人通話溝通，他們大概率會(huì)說(shuō)你瘋了,。如果你穿越到幾百年前,，告訴當(dāng)時(shí)的人，說(shuō)他們以后可以在一天之內(nèi),，去到這個(gè)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(zhǎng)幾十年,，他們肯定會(huì)說(shuō)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(huì)各種語(yǔ)言,、技能,，或者通過(guò)控制大腦的某些部分，調(diào)節(jié)自己的情緒和感覺(jué)，再或者通過(guò)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(huì)不會(huì)說(shuō)他們瘋了呢,？

　　我們要知道的是，科技和文明的進(jìn)步,，從來(lái)都不是一蹴而就的,。每一步的前進(jìn)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(jìn)，就能引發(fā)一次次文明和科技的革命,?？催^(guò)三體的同學(xué)們應(yīng)該知道，低維度的生物是無(wú)法直觀想象更高維度的世界的,，但我們可以通過(guò)科技的進(jìn)步,，不斷探索和量化那些更高維度的未知。

　　其實(shí),，最重要的問(wèn)題是,，當(dāng)未來(lái)真正到來(lái)的時(shí)候，當(dāng)這一切真的發(fā)生的時(shí)候,，你是選擇藍(lán)色藥丸,，吞下之后從夢(mèng)中醒來(lái)，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(yǔ)

　　事實(shí)上,，馬斯克當(dāng)前的身家已經(jīng)達(dá)到千億美元,，已經(jīng)超過(guò)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(lái)說(shuō),，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(huì)的一開(kāi)始也表示,，自己并不需要融資，而這次發(fā)布會(huì)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(wú)法看到真正通過(guò)腦機(jī)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(gè)朝這個(gè)目標(biāo)努力的腳步，哪怕再小,，都是值得肯定的,。