正确的提示信息

扫码打开虎嗅APP

搜索历史
删除
完成
全部删除
热搜词
2020-08-31 10:50
不好意思,“脑机接口”离人类永生还远着呢

本文来自微信公众号:品玩(ID:pinwancool),作者:Decode,头图来自:视觉中国


2020 年 8 月 29 日,伊隆·马斯克联合创办的 Neuralink 举办了一场新品发布会,向外界展示最新的脑机接口设备 Link V0.9、手术机器人以及在小猪身上的实验结果。


这次发布会获得了巨大的成功,热度堪比新 iPhone 推出,大众开始畅想《黑客帝国》和《黑镜》式的未来,从保存记忆到超级人类,再到黑客攻击大脑,技术“奇点”似乎触手可及,人类“永生”在望。


但 Neuralink 新的脑机接口技术真的能做到这些吗?科幻般的未来已经如此接近现实了吗?马斯克个人光环让这件事的意义失真了多少?


当狂热褪去一些,我们把 Neuralink 的新品和实验结果剥开来看,会发现其实未来依旧很遥远。



工程能力确实强,但植入物能在人体待多久?

先来看 Neuralink 的工程能力。


Neuralink 一共展示了两样产品:一台进行设备植入的手术机器人,以及一个硬币大小的植入器件 Link V0.9。


浙江大学教授、教育部 “脑与脑机融合前沿科学中心”副主任王跃明对品玩表示:“Neuralink的新品“封装、集成、无线、电池等工程设计与实现做的很精致,很厉害。”他所在的浙大求是高等研究院“脑机接口”团队,于 2020 年 1 月完成了中国第一例植入式脑机接口运动功能重建临床转化研究。


清华大学医学院脑机接口专家洪波教授也认为,跟 2019 年 7 月展示的产品相比,Neuralink 团队的两个新品均取得了显著进展。Neuralink 缝纫机式的手术机器人大大改进,可在大动物和人类大脑自动植入上千根电极丝,上次是一个只能用于大鼠的原型机。Neuralink 宣称,采用手术机器人做设备植入,无需全身麻醉,全程不超过一个小时,手术当天就能离开医院。


但从展示会视频看,还不能确定现场的那只植入电极的小猪是否由这台手术机器人自动完成的。”洪波教授说。


马斯克展示新的手术机器人


另外一个重要进展是,植入器件的微型化和无线传输设计。按照马斯克的说法,这是一个 23 毫米直径硬币大小的圆片,可以采集传输上千(1024 个)通道的神经放电信号。



洪波教授表示:“上一版是 USB 有线接口,这版是无线接收甚至充电。不能确定的是,现场演示的小猪的脑内放电信号是否由这样的设备记录。”


Neuralink 上一版本的植入器件


也就是说,Neuralink 在手术和植入器件方面所做的努力可以概括为:通过强大的工程能力,把实验里复杂且庞大的装置微型化,让脑机接口设备变得跟消费电子产品一样——这确实是 Neuralink 的巨大贡献


马斯克认为,之前侵入式脑机技术过于危险、患者需要做高风险的手术,并且只能在医生和专家的监督下才能正常使用脑机产品。而且植入物的寿命可能很短,因为大脑将该设备视为入侵者,在其周围形成疤痕组织(即“植入感染”),扰乱电信号。而 Neuralink 试图创造一种更接近消费电子设备的植入物,比现有产品更小、更便宜,对脑组织的影响更小,可以处理更多的大脑数据。


直播实验室里的脑机接口设备通常比较大


但 Neuralink 暂时也不能拍着胸脯说,自己彻底解决了植入感染问题。植入大脑的器件带有检测信号的电极,目前美国 FDA(食品药物监督管理局)唯一批准用于临床的脑电采集微电极是“犹他阵列”。Neuralink 认为这种阵列所用的探针比较坚硬,会划伤大脑组织,因此采用了柔性聚合物。


犹他阵列


柔性聚合物材质制造的探针直径仅为人类头发的 1/3,柔软且灵活。它们被埋藏在皮质中,随着大脑浮动,而且不会磨损自身。理论上,柔性聚合物导致的损伤和排异反应更少,确实能在人体内持续更长时间。


然而,柔性聚合物真正能持续多久,是个需要时间去检验的问题。莱斯大学教授 Jacob Robinson 说,解决方式只有不断地测试,但你很难加快动物对不同电极材料表现的测试速度。


狂热之后,要知道的事实是,你即使投入更多的钱,时间也不会过得更快。


美国 FDA 希望不易移除的医疗设备能在人体中至少安全存在 10 年。“如果你想测试一样东西能否持续 10 年,那就得等 10 年。”得克萨斯州一家脑机接口公司 Paradromics 的 CEO Matt Angle 说。


总的来说,Neuralink 虽然已经把植入器件做得非常小,而且植入手术非常简便,但它依然无法保证植入物能在人体内存在多长时间。或许,Neuralink 会通过定期更换植入器件来解决这个问题。马斯克在发布会上也有提到,随着时间推移,用户可以升级植入设备。


小猪实验其实没那么新鲜


在发布会现场,Neuralink 特意找来三只小猪,其中一只小猪植入了电极,另一只曾经植入电极又取出来了。


为什么用小猪来做实验对象?Neuralink 研究人员的回答是“猪的胸部和人的肋骨很相似”,但一位有神经解剖经验的中国科学院大学模式识别与智能系统博士告诉品玩:“使用猪做了实验,这主要在于猪脑够便宜、够大、够简单。这是相比于猴、猩猩和鼠等传统模式动物的优势。使用猪脑因此可以低成本‘快速迭代’,而且更可能在尝试中获得成功。”



在发布会现场,Neuralink 用植入了电极的小猪展示了神经信号的读取和写入。上述中国科学院大学博士介绍,这是因为解决脑机接口实用化问题的根本,在于形成闭环控制系统 ,这需要直接的神经信号读和写两个功能。


神经信号读取方面,Neuralink 演示了用读取的神经信号估计实际行走姿态。“实际上,这方面的功能使用非侵入而且便宜的脑电就能实现,侵入式的大量电极没有理由做不好。而且,使用便宜得令人发指的肌电也可以做到类似效果。如果只是为了动作信息预测和读取确实没有必要这么做(安全风险和设备成本以及安装维护成本)。”上述中国科学院大学博士说。


简而言之,Neuralink 的预测行走姿态演示,并不能体现出侵入式脑机接口的优势。最多,也就能说明出其植入设备的有效性。



而在神经信号写入方面,活体神经元经电刺激之后的放电反应也并不新鲜。上述中国科学院大学博士对品玩介绍,实际上,这也是在实验中检测神经元活性的一种标准操作。从神经元经电刺激之后的放电反应到神经信号写入之间的距离,恐怕比学会爬行到超光速跨时空虫洞旅行距离还远。


他同时指出:“整体上对于业内人士来说,并没有什么新鲜或者意外的东西。”


洪波教授也表达了相似的观点:“这次发布会让人失望的是神经信号解码方面没有任何进步,只是简单演示了小猪四肢运动和脑内神经放电的关系,离植入脑机接口与手机通信还有很长的路要走。”


神经信号编解码,是脑机接口实用化的重中之重,也是真正困难的地方。要实现大众想象的意识上传、记忆移植和超级人类,首先要过这一关。Neuralink 的新技术聚焦于植入微型电极采集神经信号,在大众看起来很酷,但远远谈不上脑机接口实用化。


洪波教授表示,从马斯克的演讲,可以感到他对神经编码原理不是很关注,对其难度的认识不够,他大部分的精力都在上面两方面(手术机和植入器件微型化)的工程设计和实现,目前团队安排也能看出这一点。王跃明教授也同意洪波老师的说法,“马斯克对神经环路的解析干预难度估计不足。”


Google DeepMind 的神经科学家 Adam Marbelstone 博士把 Neuralink 比喻成装备精良的登山队,他们用更大的团队和更好的装备(工程)攀登高山,但真正需要的应该是一架直升机(科学突破)


“神经系统太过复杂了。”上述中国科学院大学博士对品玩表示,“在过去几十年,我们见到脑机接口技术中所使用的电极 / 探针越来越精细,密度也越来越高,但其数量相对于人脑的复杂性来说,再提高十个数量级也不到九牛之一毛。也就是说目前还远远不到谈能够使用脑机接口技术‘解读’人脑的时候。”


总的来说,Neuralink 这次在小猪上展示的实验,在神经科学和脑科学领域并没有多少新鲜的东西。不可否认,Neuralink 在工程方面的实力十分强大,并且也交出了实实在在的产品,但它们所能实现的应用却没有突破,离真正的工业应用还有相当长的距离。


Neuralink 现在到底能不能进行人体实验?


不少媒体在报道这场发布会时,把 Neuralink 获批人体实验放在了标题,但其实它们并没有获得美国 FDA 的正式批准。Neuralink 在发布会上确实宣布了一项 FDA 批准,但只是获得“突破性设备称号”,而人体植入实验“尚待所需的批准和进一步安全测试”。


发布会 PPT 黑纸白字写着没有通过人体实验批准


据美国 FDA 官网介绍,突破性设备项目是一个自愿性计划,主要针对用于治疗或诊断危机生命或不可逆转的疾病或病症的新设备。获批进入这个项目,确实能更好地与 FDA 专家进行互动,以及提交内容得到优先审核,但这并不能和进行人体实验划等号。


“先在猴子上做实验,然后在截瘫病人上实验,这是基本路线。”上述中国科学院大学博士称,“全世界能做猴子实验的只有几个组。”


2019 年 7 月的发布会上,马斯克提到过他们和加利福尼亚大学合作,在猴子上进行实验,且结果比较乐观,猴子已经能通过大脑来控制计算机,但并没有透露更加具体的数据和细节。


目前能在截瘫病人上做实验的机构,屈指可数。匹兹堡大学、加州理工大学、BrainGate 公司以及上文提到的浙大求是高等研究院“脑机接口”团队,是少数能成功在截瘫病人上实现大脑控制机器臂的。


匹兹堡大学用脑机接口让截瘫病人控制机器臂


总而言之,Neuralink 具有强大的工程能力,并且交出了产品,但在脑机接口真正困难的神经信号编解码上,它并没有展示出突破性结果,而且依然没有获得美国 FDA 的人体实验批准。这场发布会与其说是打开未来的钥匙,不如说是一场人才招聘宣讲会。


马斯克在不被外界看好的情况下,做成了特斯拉和 SpaceX。当他再挑战更高难度的任务时,大众也倾向于相信他能做成。其实仔细研究就能发现,特斯拉和 SpaceX 的实现路径是相通的:原理上没有难点,通过发挥强大的工程能力,把事情做成——这确实是马斯克强于别人的地方。


但 Neuralink 面临的问题不仅是工程上的,更多还是科学理论方面的。脑机接口领域当然需要微型化的设备,但这远远不够,还得在理论上对大脑有更深刻的理解,实现对大脑神经信号更深入的解读,而脑科学和神经系统科学领域的理论基础,还不足以支撑马斯克描绘的未来愿景。


马斯克和 Neuralink 给大众造了一个梦,但这个梦远没有到实现的时候。


本文来自微信公众号:品玩(ID:pinwancool),作者:Decode

本内容为作者独立观点,不代表虎嗅立场。未经允许不得转载,授权事宜请联系 hezuo@huxiu.com
如对本稿件有异议或投诉,请联系tougao@huxiu.com
打开虎嗅APP,查看全文

前往 虎嗅APP 查看原文体验更佳

前往

本文已被收藏在:

支持一下

赞赏

1人已赞赏

大 家 都 在 看

查看更多文章

大 家 都 在 搜

好的内容,值得赞赏

您的赞赏金额会直接进入作者的虎嗅账户

    自定义
    支付: