脑机接口技术：融资噱头还是文明推手？

来源 | 老实谈心（ID：laoshi_tanxin）

马斯克和他的特斯拉和SpaceX公司一次又一次地颠覆人们的三观，将技术和工程推向了极致，这已经不是什么新鲜事了。8月底，他通过全网直播展示了他创办的公司Neuralink的新一代脑机接口设备，以及他们在脑机接口技术方面的最新进展。

在这篇文章中，我们来看看什么是脑机接口，它的主要应用领域是什么，究竟是融资的噱头，还是人类文明进步的动力。

什么是脑机接口

脑机接口又称脑机接口BCI，或脑机接口BMI，是指在大脑与外部机器之间构建接口和互连通路，实现信息的直接交换。

脑机接口并不是近年来提出的新概念。事实上，早在 1970 年代，科学家们就已经开始研究神经元与运动和感知等功能之间的具体关系。在很多小说和电影中，脑机接口技术已经达到了一个神奇的高度，比如《阿凡达》的遥控，《黑客帝国》中的虚拟与现实的切换等等，也极大地放大了人们对大脑的预期和认知。机器接口技术的好奇心。

脑机接口工作流程

为了弄清脑机接口的本质，我们必须从神经元的工作方式说起。众所周知，神经元是构成大脑和神经系统的最基本单位。在人脑中，大约有 1000 亿个神经元。这些神经元结合起来形成一个复杂的神经网络。

具体来说，神经元通过突触相互连接，突触的主要功能是释放和传递称为神经递质的化学物质。当神经冲动发生时，这些神经递质从突触的一端释放出来，然后传播并作用于下一个神经元。在此过程中，会以电脉冲的形式生成电信号。我们身体的所有体验和感觉都可以归因于神经元电信号的传导。

因此，脑机接口的本质是通过一定的手段感知和检测大脑中神经元的电活动，并将其翻译转化为对外部机器的控制。或者反过来，将外界事件转化为电脉冲，传回大脑，干预影响神经元的电活动，使受试者获得相应的感觉和体验。

脑机接口的另一个重要理论基础是，已经发现大脑皮层存在分区，不同的区域负责不同的功能。例如，额叶负责学习、语言、决策、抽象思维和情绪等高级认知功能；顶叶负责处理和整合体感、空间和视觉信息；颞叶负责听觉、嗅觉和长期记忆；还有枕叶负责视力等。

由于大脑分裂的存在，可以专门研究大脑不同区域的电活动，以及它们对应的特定行为或感受。这在很大程度上使神经元的感知和控制更加精确。例如，如果你想有意识地控制机械手抓取物体，你可能需要干预大脑顶叶神经元的电活动。

事实上，脑机接口的研究已经进行了几十年。最具代表性的例子之一是美国匹兹堡大学的一系列研究。2008 年，他们在猴子的大脑皮层植入了 15 到 25 个控制单元，这些控制单元与放置在猴子肩膀旁边的机械手相连。与此同时，猴子自己的手被塞进了两根管子里，动弹不得。经过一段时间的训练，猴子通过脑机接口控制机械手，成功地抓住了面前针头上的棉花糖，喂到嘴里。这项研究在当时也引爆了学术界，相关论文也在2008年发表在Nature上。

从这个例子可以看出，脑机接口在医疗领域有着无限的想象空间。例如，对于那些不幸遭受脊椎或脑部损伤而失去活动能力的患者，可以使用脑机接口来控制机械臂甚至机械外骨骼，以在一定程度上恢复活动能力。同样，脑机接口也可以用来修复其他神经损伤，比如增强患者的语言、视觉、听觉等能力。马斯克在演讲中提到，我们每个人或多或少都会受到神经系统疾病的威胁。神经系统。除了创伤之外，随着年龄的增长，以及当代人的感知和记忆力也会下降。常见的抑郁、焦虑、失眠等许多情绪问题。

实现脑机接口主要有两种方式：非侵入式和侵入式。它们是通过获取神经元电信号的方式来判断的。无创脑机接口是直接采集头皮脑电图，类似于做脑电图。但由于头皮和神经元相距10.8万英里，这样采集的脑电信号准确率低，辨别力不足。这种非侵入式脑机接口通常只用在一些对精度和复杂度要求不高的场景，比如简单的游戏控制，或者对简单问题的判断。

侵入式脑机接口，顾名思义，就是通过手术将微电极、探针等设备直接植入大脑皮层，与大脑神经元直接交互。就像上面描述的匹兹堡大学的猴子实验一样。侵入式脑机接口的主要优点是干扰小，可以更准确地获取某个区域神经元的电信号，同时可以准确刺激该区域。

事实上，人们长期以来一直使用这种侵入性技术来治疗神经系统疾病。例如，为了治疗中晚期帕金森病，使用称为深部脑刺激 (DBS) 的程序。简单来说，这种方法就是将电极植入患者的颅骨，通过电脉冲作用于人脑的神经系统。这种治疗方法在国际上已经临床应用30多年，在帕金森病、癫痫以及一些神经精神疾病的治疗中确实显示出良好的应用前景。

但侵入性脑机接口的主要问题是侵入性。整个植入过程需要开颅手术，可以想象这本身就存在风险。此外，植入设备的排斥、对大脑的损伤等诸多问题也阻碍了侵入性脑机接口技术的发展。

Neuralink 的主要技术创新

那么让我们回到马斯克和他的 Neuralink 公司。他们的主要目标是对侵入式脑机接口进行极端的工程优化，使其更稳定、更便宜，从而得到广泛应用。为此，Musk 和 Neuralink 还发表了一篇深度论文：

综上所述，到目前为止，马斯克和Neuralink所做的主要技术创新有以下三点。

首先，用于植入电极的新型柔性材料。对于侵入式脑机接口，肯定希望植入的电极或探针越小越好，这样一方面可以植入更多的电极，另一方面对大脑的伤害会更小。然后 Neuralink 的丝状材料宽度只有 5 微米，比人的头发细 10 倍。这种柔性材料植入大脑后，可以跟随大脑轻微移动，大大减少对脑组织和神经系统的损伤。

在每个灯丝中，有32个电极，这些灯丝的多股可以形成更大的电极阵列。例如，在本次展示的名为 Link v0.9 的设备中，它包含 1024 个电极。这个电极数量比传统的侵入性脑机接口研究高出一个数量级。

Neuralink 的第二项技术创新是用于植入电极的手术机器人。可想而知，要想在大脑表面操作一根比人头发细10倍的电极丝，靠人工操作是不现实的。因此，使用机器人进行电极植入几乎是必然的选择。Neuralink研发的手术机器人就像一台超高精度缝纫机，可以将电极一个一个植入大脑的特定区域，自动检测并避开大脑中的血管。

第三个我比较关心的重大成果，就是Neuralink研发的脑机接口芯片N1，这次展出的脑机接口设备Link V0.9。让我们从 N1 芯片开始，它的尺寸为 4 mm x 5 mm，可以同时处理来自 1024 个电极通道的数据。N1芯片与电极线相连，负责采集神经元的电信号，然后进行信号放大、模数转换，最后输出。

在去年展示的版本中什么是脑机接口，该设备被放置在植入者的耳朵后面。在这次展示的版本中，所有部件都被集成并直接植入头骨中，因此从外面看不到任何设备和接线。

具体来说，这个圆形装置的尺寸为23毫米，厚度为8毫米。其主体包含电极线基板、N1芯片、电池等模块，用于数据传输和充电。值得注意的是，Link V0.9的所有数据传输和充电都是无线完成的，因此无需更换电池，或者像他们最早的演示一样，在头部打开一个USB端口进行充电和数据转移。

马斯克演示的重点之一是通过三只小猪来演示一些Neuralink脑机接口设备的基本功能。例如，通过采样的神经信号，估计仔猪的实际行走姿势。老实说，这比前面提到的猴子控制机械手的视频要震撼得多。还有某某提到的一个大v，这样的功能其实可以通过无创EEG或者EMG来实现。

此外，马斯克还演示了通过电极线写入神经信号的过程。这更多是一种可行性论证，即证明可以通过电极线写入电刺激，影响周围神经元的反应。但这并不意味着这些写入的电刺激是有意义的，或者它们会产生什么影响，更不用说对这些写入的有针对性和精确的控制了。而这也是很多学术界和工业界人士对大会产生怀疑或不屑的主要原因。归根结底，本次发布会并没有太多实际的“黑科技”亮相。

脑机接口技术：融资噱头还是文明推手

老石认为，从一开始，我们或许不应该对这些非常成熟的技术抱有太大的期望，但这并不意味着任何小的进步都被否定了。试想一下，如果我们把2020年8月28日发布会那天的时间维度，沿着时间轴往前拉一年、十年、一百年、一千年，从神的角度来看，我们就能看到，目前所有的文明，对我们来说，都是极其神秘的。

但是如果你倒退几十年，告诉当时的人，他们以后会离不开手机和电脑，可以用这些电子产品解决生活和工作中几乎所有的问题，可以和认识的任何人交流随时。当人们打电话时，他们可能会说你疯了。如果你穿越到几百年前，告诉当时的人们，他们可以在一天之内到达地球的任何一个角落；或者有各种能延年益寿数十年的灵丹妙药，他们一定会骂你疯了。

好吧，如果现在有人告诉你，人们可以像下载文件一样将数据直接传输到他们的大脑中，他们可以通过控制大脑的某些部分来轻松学习各种语言、技能，或者调节自己的情绪和感觉，或者治愈帕金森、阿尔茨海默病、抑郁症、焦虑和其他神经和精神疾病通过修复大脑的神经网络——你不会说他们疯了吗？

我们需要知道的是，科技和文明的进步不是一蹴而就的。每一步的进步可能都非常微不足道什么是脑机接口，但几十年、几百年、甚至几千年的进步，却能引发文明和科技的革命。看过三体的同学应该知道，低维生物无法直观地想象高维世界，但我们可以通过科技的进步不断探索和量化那些高维的未知。

其实，最重要的问题是，当未来真的来临时，当一切发生时，你是选择蓝色药丸，吞下它，从梦中醒来，继续相信你愿意相信的，还是选择红色药丸呢？丹药，要找出这表面背后的真相？

结语

事实上，马斯克目前的身家已经达到数千亿美元，超越巴菲特，成为全球第五大富豪。至少以 Neuralink 目前的规模，马斯克确实不需要寻求外部融资，只需要千分之一的资产就足以维持 Neuralink 的正常发展。

马斯克在本次会议开始时也表示自己不需要融资，而本次会议的主要意义在于吸引各类人才加入 Neuralink。

或许在我们的有生之年，我们都不会看到真正通过脑机接口技术输入大脑的数据，从而让我们的生活更高效、更美好。但是，朝着这个目标迈出的每一步，无论多么微小，都值得肯定。