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    很遠又很近的腦機接口|AI的朋友(六)

    原標題:很遠又很近的腦機接口|AI的朋友(六)

    前些日子,一則在北京地鐵里丟失人工耳蝸的消息刷遍了朋友圈。因為尋物啟事中說,如果找不到耳蝸需要重新做開顱手術(shù),這樣的描述引發(fā)了不少爭議。

    因為客觀來說,在植入人工耳蝸確實需求手術(shù),但是更換外接耳蝸設(shè)備并不需要。意外的是,這則新聞讓很多人認識到了今天醫(yī)學(xué)的進步:原來聽力恢復(fù)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到這個地步了,已經(jīng)可以讓體內(nèi)體外設(shè)備相聯(lián)系。

    熱愛科幻和關(guān)注科技產(chǎn)業(yè)的小伙伴,都會知道這樣一個詞:腦機接口。一般我們會認為這個技術(shù)非常非常遙遠,還處在銀河系以外的某個位置。然而仔細一了解大家會發(fā)現(xiàn),腦機接口其實是一門涵指非常廣泛的技術(shù)類別,是各種大腦寫入技術(shù)與腦電輸出技術(shù)的綜合,而人工耳蝸,就是腦機接口目前為止最成功、臨床應(yīng)用最普及的技術(shù)。它已經(jīng)可以幫助大量失聰者重新找回聲音和交流的能力。

    同時,在未來趨勢與現(xiàn)實的基礎(chǔ)節(jié)點中,腦機接口與人工智能有非常廣泛的結(jié)合關(guān)系。如果我們把目光放遠,會發(fā)現(xiàn)在馬斯克等人的描述中,腦機接口簡直是一種人類終極技術(shù);而如果我們將視線停留在眼前,會發(fā)現(xiàn)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中,腦機接口正在走向現(xiàn)實世界。

    很遠又很久的腦機接口,在2018年都經(jīng)歷了哪些變化?AI又將如何影響它走入現(xiàn)實的軌跡?今天我們的故事,關(guān)于“忽近忽遠”腦機技術(shù)。

    腦機接口的年度進展報告

    科技公關(guān)看哪家,就找硅谷鋼鐵俠。

    雖然2018年對于馬斯克來說,大體上是非常不友善的一年。特斯拉的種種問題纏身,輿論大肆鞭撻,但這依然不影響這位理想主義大師,在火箭、超級隧道與腦機接口上成功收獲了一大波點擊率。

    我們都知道,馬斯克旗下有一家聽著就非常懸乎,愿景是“把人類變成電子人”的腦機接口公司Neuralink。這家公司自2016年誕生起,就享有著全世界的關(guān)注。然而同時大家也都知道,商業(yè)化的腦機接口是非常非常遙遠的事情,善于投資未來和講未來故事的馬斯克,顯然不著急讓Neuralink拿出真實的產(chǎn)品。

    然而公關(guān)也是一種進展,去年9月,深陷多種麻煩的馬斯克在一檔播客節(jié)目中透露,Neuralink將在幾個月之內(nèi)宣布一個“有趣的新消息”。馬斯克表示,這個消息比目前其他東西都要好上一個量級,甚至可能比任何人能想到的都要好……

    這到底是啥呢?有人認為Neuralink將推出腦機接口芯片,也有人認為馬斯克準備打造面向市場的娛樂向腦機接口體驗產(chǎn)品。反正4個月過去了,這個被預(yù)告的腦機接口大進展還是沒出現(xiàn)。

    但是,劃重點,讓我們再說一遍——公關(guān)也是一種進展!

    腦機接口的真正進展,還是來自科學(xué)家和軍方。比如被譽為“在幕后真正推動美國科技發(fā)展”的美國國防部高級研究計劃局(DARPA),在2018年3月,公布了一項代號為N3的腦機接口開發(fā)項目。

    N3計劃,旨在開發(fā)高分辨率的便攜式神經(jīng)接口,能夠同時讀取和寫入人腦的多個位置,在非手術(shù)的情況下實現(xiàn)大腦和系統(tǒng)間的通信。最終目的是讓士兵可以用腦電波操縱復(fù)雜的外界設(shè)備,比如無人機和無人火炮,以及實現(xiàn)對增強設(shè)備的控制,比如外骨骼戰(zhàn)甲等等。

    N3距離打造出真正的鋼鐵俠,還有很長的路要走。它在2018年展現(xiàn)出的主要進展,在于給出了不進行人體植入,或者僅僅進行納米級芯片植入的腦機接口解決方案。

    腦機接口技術(shù)在今天主要應(yīng)用于醫(yī)學(xué)臨床,通過植入芯片的方式,幫助失憶癥患者、帕金森癥患者、癱瘓患者,以及聾啞人士,而很少能作用于健康人士的身體增強。最終重要的原因就在于植入設(shè)備帶來的風(fēng)險于不確定性,讓健康人士無法成為受試對象。

    而在微型植入和不植入的方案下,腦機接口就會像是手機一樣的玩具,需要的時候拿起來,不需要就放下。從而讓健康者用腦機接口增強能力打開了大門。

    N3計劃預(yù)備在2018年至2019年,消耗2900萬美金用于研究相關(guān)技術(shù)。而就目前披露的情況來看,雖然造價高昂,但技術(shù)完成度已經(jīng)不低。比如去年9月, DARPA生物技術(shù)辦公室展示了利用不植入鬧機接口,讓士兵同時用“意念”操縱三種類型不同無人機完成編隊的技術(shù)。

    在醫(yī)學(xué)界,2018年腦機接口也在繼續(xù)朝前走。比如去年年初,《自然》刊登了美國多所大學(xué)的聯(lián)合研究成果,提出利用在大腦運動皮層植入電極的方式,讓截肢的恒河猴可以用腦電波操縱假肢。這被譽為在人造機體領(lǐng)域一次重大科研成果。

    在臨床領(lǐng)域,腦機接口在這一年中還解決了很多植入材料的問題,讓醫(yī)療植入方案能夠普惠更多患者。尤其值得注意的是,在人工耳蝸之后,視網(wǎng)膜芯片技術(shù)正在受到越來越廣泛的關(guān)注。這種芯片通過植入眼部特定位置,對視網(wǎng)膜殘余細胞進行電刺激,可以幫助部分失明人士恢復(fù)視覺。起臨床應(yīng)用功莫大焉。

    總體來看,2018年的腦機接口趨勢,在于將這類技術(shù)從“幫助人類恢復(fù)能力”,到“為人類增強能力”。非醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的腦機接口正在慢慢實現(xiàn),而醫(yī)學(xué)上的特種腦機接口也在成熟中。當然了,問題還很大,麻煩還很多,腦機接口真正把人類變超人,依舊是幾十年之后的事。

    前方的路,真的還很長,很長……

    腦機接口主要有兩種解決方案,一個是植入型設(shè)備,一種是非入侵型設(shè)備。兩者在今天都有不少麻煩要解決。

    對于植入設(shè)備來說,最大的問題依舊是人體的抗異性。很多腦機接口設(shè)備無法做到非常小,而大腦組織確是高度精密的。無論是感染,無法把握的神經(jīng)元觸碰,還是神經(jīng)電流的不準確問題,都會給腦機接口植入者帶來巨大的風(fēng)險。因此上,今天對大腦皮層的植入設(shè)備,還基本處在實驗室階段,難以臨床應(yīng)用。在材料、芯片工藝以及腦神經(jīng)科學(xué)多種維度上,這個問題都有賴于進一步攻克。

    而對于非植入設(shè)備,腦機接口的主要問題在于信號衰弱。隔著皮膚骨骼如何識別腦神經(jīng)活動是一個難題。今天有經(jīng)顱磁刺激(TMS)、經(jīng)顱直流電刺激(tDCS)和聚焦超聲刺激(FUS)等多種解決方案可供選擇,但是都無法做到準確讀取。

    前面提到的N3計劃,今天主要的敵人就是信號散射、衰減和信噪比等問題。試想一下,在戰(zhàn)場環(huán)境中,飛機坦克居然沒有讀取清楚士兵的想法,那是多么荒誕的一件事……

    另外一個問題,在于腦機接口的倫理挑戰(zhàn)。今天我們依舊沒有辦法掌握清楚,在大腦植入設(shè)備會否會帶來對人類意識難以估量的改變,甚至影響人類的性格以及自我認知。在弄清楚倫理問題前,腦機接口還只能存在于實驗室和特定醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

    另外一個腦機接口產(chǎn)業(yè)化中的問題,是這項技術(shù)距離普遍商用真的還很漫長。也就是說,在相當長一段時間里,Neuralink這類公司可能都沒有任何收益可能。甚至有研究人員認為,拿出像馬斯克所說的幫助普通人增強記憶,完成腦容量擴充的腦機接口設(shè)備,至少需要50年之后。

    鋼鐵俠的壓力蠻大的。

    腦機接口與AI,也是能交朋友的

    作為AI發(fā)展的一個“長線朋友”,腦機接口雖然一時半會還幫不上AI什么忙,但絕對擁有若干十年之后最充沛的想象力。而在近處,AI則可以幫助腦機接口解決不少問題。

    首先,在N3項目中,我們注意到研發(fā)人員會啟用AI程序,來幫助分析和放大使用者的腦電信號,從而提高腦電波精度,確保設(shè)備準確運行。換言之,很多AI算法可以幫助增強非侵入性設(shè)備的使用能力,是解決信號散亂和干擾問題的主要思路之一。

    其次,對于植入設(shè)備來說,AI是監(jiān)控人體健康情況的重要幫手。通過機器學(xué)習(xí)技術(shù),醫(yī)療部門可以實時關(guān)注,并在端側(cè)分析腦機接口植入者的設(shè)備情況,比如感染性、需要替換設(shè)備的周期等等。

    而如果我們進入形而上的領(lǐng)域,比如馬斯克的腦洞。他認為未來人類想要克服AI帶來的危險,最佳方案之一就是主動成為AI,成為可以利用大數(shù)據(jù)思考,實時連接無限知識,甚至完成共享記憶、群體化思維的“電子人”。

    NeuraLink的最終目標,是為用戶提在大腦中植入一個AI芯片,從而將人類變成一個AI的延伸。

    嗯,反正吧,腦洞這個東西當然是越大越好。假如AI真的有思維,大概是很喜歡腦機接口這位新朋友的。

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    2019-01-07
    很遠又很近的腦機接口|AI的朋友(六)
    仔細一了解大家會發(fā)現(xiàn),腦機接口其實是一門涵指非常廣泛的技術(shù)類別,是各種大腦寫入技術(shù)與腦電輸出技術(shù)的綜合,而人工耳蝸,就是腦機接口目前為止最成功、臨床應(yīng)用最普及的技術(shù)。

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