'腦機交互愈演愈烈,Neuralink的大腦植入技術或將成為催化劑'

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腦機交互愈演愈烈,Neuralink的大腦植入技術或將成為催化劑


大數據文摘出品

編譯:楚陽、橡樹_Hiangsug、易琬玉

埃隆•馬斯克在7月16號公開發表聲明:其創立的公司Neuralink計劃於明年實現在癱瘓者的腦中植入電極。該公司的初衷是研發有助於行動或溝通障礙人群的輔助技術。這一則公告引起了社會各界的廣泛關注。


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腦機交互愈演愈烈,Neuralink的大腦植入技術或將成為催化劑


大數據文摘出品

編譯:楚陽、橡樹_Hiangsug、易琬玉

埃隆•馬斯克在7月16號公開發表聲明:其創立的公司Neuralink計劃於明年實現在癱瘓者的腦中植入電極。該公司的初衷是研發有助於行動或溝通障礙人群的輔助技術。這一則公告引起了社會各界的廣泛關注。


腦機交互愈演愈烈,Neuralink的大腦植入技術或將成為催化劑


現有的腦機接口致力於幫助那些移動或溝通有障礙的人恢復身體機能

如果你沒關注這個領域的發展,可能會覺得通過腦機接口讓人可以用思維控制機械臂聽起來像是科幻小說,但是科學家和工程師們使之成為了現實。

實際上,腦機接口的核心原理很簡單。在你的大腦中,被稱之為神經元的精密細胞之間不停地互相發送和接受信號,你的所思、所為、所感都不過是這800億左右的神經元交互的結果而已。

如果在一個神經元旁邊埋上一根細線,你就可以記錄它的電化學活動並將其發送給電腦。只要從大腦中的特定區域記錄足夠多的電化學信號,你就可以僅憑思考或簡單的移動來控制電腦、機器人或是任何你想控制的其他東西。

但這是一項巨大的技術挑戰,尤其是搞定記錄數以百萬計的神經元。

NEURALINK公司帶來了什麼?

2017年,埃隆•馬斯克創立了Neuralink,該公司便致力於解決這些挑戰,以提高植入神經接口的標準。

或許Neuralink系統最強有力的武器就是其渠道的廣度和深度。

腦機接口的建立本質上是跨學科的,它需要來自於微電子系統設計與加工、可植入材料、手術方法、電子學、封裝學、神經科學、算法、醫學、問題監管等多學科的專業知識,而Neuralink建立了一個涵蓋大多數(幾乎全部)上述領域的團隊。


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腦機交互愈演愈烈,Neuralink的大腦植入技術或將成為催化劑


大數據文摘出品

編譯:楚陽、橡樹_Hiangsug、易琬玉

埃隆•馬斯克在7月16號公開發表聲明:其創立的公司Neuralink計劃於明年實現在癱瘓者的腦中植入電極。該公司的初衷是研發有助於行動或溝通障礙人群的輔助技術。這一則公告引起了社會各界的廣泛關注。


腦機交互愈演愈烈,Neuralink的大腦植入技術或將成為催化劑


現有的腦機接口致力於幫助那些移動或溝通有障礙的人恢復身體機能

如果你沒關注這個領域的發展,可能會覺得通過腦機接口讓人可以用思維控制機械臂聽起來像是科幻小說,但是科學家和工程師們使之成為了現實。

實際上,腦機接口的核心原理很簡單。在你的大腦中,被稱之為神經元的精密細胞之間不停地互相發送和接受信號,你的所思、所為、所感都不過是這800億左右的神經元交互的結果而已。

如果在一個神經元旁邊埋上一根細線,你就可以記錄它的電化學活動並將其發送給電腦。只要從大腦中的特定區域記錄足夠多的電化學信號,你就可以僅憑思考或簡單的移動來控制電腦、機器人或是任何你想控制的其他東西。

但這是一項巨大的技術挑戰,尤其是搞定記錄數以百萬計的神經元。

NEURALINK公司帶來了什麼?

2017年,埃隆•馬斯克創立了Neuralink,該公司便致力於解決這些挑戰,以提高植入神經接口的標準。

或許Neuralink系統最強有力的武器就是其渠道的廣度和深度。

腦機接口的建立本質上是跨學科的,它需要來自於微電子系統設計與加工、可植入材料、手術方法、電子學、封裝學、神經科學、算法、醫學、問題監管等多學科的專業知識,而Neuralink建立了一個涵蓋大多數(幾乎全部)上述領域的團隊。


腦機交互愈演愈烈,Neuralink的大腦植入技術或將成為催化劑


指尖級別的線程(thread)大小,Neuralink

憑藉這些專業知識,Neuralinks推動了這一領域的發展,並加速了自身的技術進步。比如,他們稱之為“線程”的電極非常小而柔軟,許多科學家正嘗試著利用這一特點使得植入大腦後的排異反應最小。Neuralink還研發出了高性能的微電子產品——這是腦機接口的又一重點領域。

然而,經常被學術界忽視的問題是,如何將整個系統有效地植入到大腦中。

實現Neuralink的腦機接口需要一臺外科手術,畢竟和神經元親密接觸的植入電極優於貼在腦殼上的非入侵式電極。因此,如何最小化將設備植入大腦的外科手術風險變成了一個關鍵問題。


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腦機交互愈演愈烈,Neuralink的大腦植入技術或將成為催化劑


大數據文摘出品

編譯:楚陽、橡樹_Hiangsug、易琬玉

埃隆•馬斯克在7月16號公開發表聲明:其創立的公司Neuralink計劃於明年實現在癱瘓者的腦中植入電極。該公司的初衷是研發有助於行動或溝通障礙人群的輔助技術。這一則公告引起了社會各界的廣泛關注。


腦機交互愈演愈烈,Neuralink的大腦植入技術或將成為催化劑


現有的腦機接口致力於幫助那些移動或溝通有障礙的人恢復身體機能

如果你沒關注這個領域的發展,可能會覺得通過腦機接口讓人可以用思維控制機械臂聽起來像是科幻小說,但是科學家和工程師們使之成為了現實。

實際上,腦機接口的核心原理很簡單。在你的大腦中,被稱之為神經元的精密細胞之間不停地互相發送和接受信號,你的所思、所為、所感都不過是這800億左右的神經元交互的結果而已。

如果在一個神經元旁邊埋上一根細線,你就可以記錄它的電化學活動並將其發送給電腦。只要從大腦中的特定區域記錄足夠多的電化學信號,你就可以僅憑思考或簡單的移動來控制電腦、機器人或是任何你想控制的其他東西。

但這是一項巨大的技術挑戰,尤其是搞定記錄數以百萬計的神經元。

NEURALINK公司帶來了什麼?

2017年,埃隆•馬斯克創立了Neuralink,該公司便致力於解決這些挑戰,以提高植入神經接口的標準。

或許Neuralink系統最強有力的武器就是其渠道的廣度和深度。

腦機接口的建立本質上是跨學科的,它需要來自於微電子系統設計與加工、可植入材料、手術方法、電子學、封裝學、神經科學、算法、醫學、問題監管等多學科的專業知識,而Neuralink建立了一個涵蓋大多數(幾乎全部)上述領域的團隊。


腦機交互愈演愈烈,Neuralink的大腦植入技術或將成為催化劑


指尖級別的線程(thread)大小,Neuralink

憑藉這些專業知識,Neuralinks推動了這一領域的發展,並加速了自身的技術進步。比如,他們稱之為“線程”的電極非常小而柔軟,許多科學家正嘗試著利用這一特點使得植入大腦後的排異反應最小。Neuralink還研發出了高性能的微電子產品——這是腦機接口的又一重點領域。

然而,經常被學術界忽視的問題是,如何將整個系統有效地植入到大腦中。

實現Neuralink的腦機接口需要一臺外科手術,畢竟和神經元親密接觸的植入電極優於貼在腦殼上的非入侵式電極。因此,如何最小化將設備植入大腦的外科手術風險變成了一個關鍵問題。


腦機交互愈演愈烈,Neuralink的大腦植入技術或將成為催化劑


把“線程”植入大腦的“縫紉機”,Neuralink

Neuralink最震撼的發佈就是,他們創造了一個擁有3000個電極的神經接口,這些電極可以以每分鐘30-200個的速度嵌入到大腦中。每一根連到電極上的“線程”都是由一個精密的外科機器人像縫紉機一樣縫上去的,且這一過程要特意避免碰到遍佈大腦表面的血管;與之相關的機器控制技術和成像技術是這種設備的關鍵所在,因此備受青睞。

雖然Neuralink認識到要將這項技術應用到臨床上的患者仍面臨許多挑戰,但是他們已經在認真考慮這些挑戰並試圖研發出在臨床上完全可行的整套腦機接口。目前這一領域還鮮有人涉足。

多少個電極才夠仿真人?

利用數以千計的電極實現設備可植入的需求不僅限於私營公司,美國國防部高級研究計劃局(DARPA),美國國立衛生研究院大腦倡議(NIH BRAIN Initiative)和國際財團正致力於用數以萬計的電極來記錄和刺激大腦。但是,面對來自1000、3000甚至100000個神經元的信息,科學家們能做些什麼呢?

在某種程度上,配備更多電極的設備其實是不必要的。對計算機的訪問和通訊的有效控制,控制機械臂的抓取和移動,以及癱瘓的肌肉已經在人類身上實現,而且這些領域已經被研究了很多年了。

20世紀90年代以來,由美國Blackrock Microsystems公司製造的只有100個電極的多通道神經電極成為了神經科學和臨床研究的關鍵設備。該電極陣列經美國食品及藥物管理局(FDA)批准用於臨時的神經記錄。

儘管將電極壽命延長至5年以上將是一項巨大的進步,但目前來看,腦機接口發展所遇到的最大的問題還是在於連接器、電子工程和系統工程,而非植入電極本身。隨著研究的深入,我們可能會發現,制約計算機和機器人控制精度的是科學家對神經密碼解讀而非植入電極的數量。


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腦機交互愈演愈烈,Neuralink的大腦植入技術或將成為催化劑


大數據文摘出品

編譯:楚陽、橡樹_Hiangsug、易琬玉

埃隆•馬斯克在7月16號公開發表聲明:其創立的公司Neuralink計劃於明年實現在癱瘓者的腦中植入電極。該公司的初衷是研發有助於行動或溝通障礙人群的輔助技術。這一則公告引起了社會各界的廣泛關注。


腦機交互愈演愈烈,Neuralink的大腦植入技術或將成為催化劑


現有的腦機接口致力於幫助那些移動或溝通有障礙的人恢復身體機能

如果你沒關注這個領域的發展,可能會覺得通過腦機接口讓人可以用思維控制機械臂聽起來像是科幻小說,但是科學家和工程師們使之成為了現實。

實際上,腦機接口的核心原理很簡單。在你的大腦中,被稱之為神經元的精密細胞之間不停地互相發送和接受信號,你的所思、所為、所感都不過是這800億左右的神經元交互的結果而已。

如果在一個神經元旁邊埋上一根細線,你就可以記錄它的電化學活動並將其發送給電腦。只要從大腦中的特定區域記錄足夠多的電化學信號,你就可以僅憑思考或簡單的移動來控制電腦、機器人或是任何你想控制的其他東西。

但這是一項巨大的技術挑戰,尤其是搞定記錄數以百萬計的神經元。

NEURALINK公司帶來了什麼?

2017年,埃隆•馬斯克創立了Neuralink,該公司便致力於解決這些挑戰,以提高植入神經接口的標準。

或許Neuralink系統最強有力的武器就是其渠道的廣度和深度。

腦機接口的建立本質上是跨學科的,它需要來自於微電子系統設計與加工、可植入材料、手術方法、電子學、封裝學、神經科學、算法、醫學、問題監管等多學科的專業知識,而Neuralink建立了一個涵蓋大多數(幾乎全部)上述領域的團隊。


腦機交互愈演愈烈,Neuralink的大腦植入技術或將成為催化劑


指尖級別的線程(thread)大小,Neuralink

憑藉這些專業知識,Neuralinks推動了這一領域的發展,並加速了自身的技術進步。比如,他們稱之為“線程”的電極非常小而柔軟,許多科學家正嘗試著利用這一特點使得植入大腦後的排異反應最小。Neuralink還研發出了高性能的微電子產品——這是腦機接口的又一重點領域。

然而,經常被學術界忽視的問題是,如何將整個系統有效地植入到大腦中。

實現Neuralink的腦機接口需要一臺外科手術,畢竟和神經元親密接觸的植入電極優於貼在腦殼上的非入侵式電極。因此,如何最小化將設備植入大腦的外科手術風險變成了一個關鍵問題。


腦機交互愈演愈烈,Neuralink的大腦植入技術或將成為催化劑


把“線程”植入大腦的“縫紉機”,Neuralink

Neuralink最震撼的發佈就是,他們創造了一個擁有3000個電極的神經接口,這些電極可以以每分鐘30-200個的速度嵌入到大腦中。每一根連到電極上的“線程”都是由一個精密的外科機器人像縫紉機一樣縫上去的,且這一過程要特意避免碰到遍佈大腦表面的血管;與之相關的機器控制技術和成像技術是這種設備的關鍵所在,因此備受青睞。

雖然Neuralink認識到要將這項技術應用到臨床上的患者仍面臨許多挑戰,但是他們已經在認真考慮這些挑戰並試圖研發出在臨床上完全可行的整套腦機接口。目前這一領域還鮮有人涉足。

多少個電極才夠仿真人?

利用數以千計的電極實現設備可植入的需求不僅限於私營公司,美國國防部高級研究計劃局(DARPA),美國國立衛生研究院大腦倡議(NIH BRAIN Initiative)和國際財團正致力於用數以萬計的電極來記錄和刺激大腦。但是,面對來自1000、3000甚至100000個神經元的信息,科學家們能做些什麼呢?

在某種程度上,配備更多電極的設備其實是不必要的。對計算機的訪問和通訊的有效控制,控制機械臂的抓取和移動,以及癱瘓的肌肉已經在人類身上實現,而且這些領域已經被研究了很多年了。

20世紀90年代以來,由美國Blackrock Microsystems公司製造的只有100個電極的多通道神經電極成為了神經科學和臨床研究的關鍵設備。該電極陣列經美國食品及藥物管理局(FDA)批准用於臨時的神經記錄。

儘管將電極壽命延長至5年以上將是一項巨大的進步,但目前來看,腦機接口發展所遇到的最大的問題還是在於連接器、電子工程和系統工程,而非植入電極本身。隨著研究的深入,我們可能會發現,制約計算機和機器人控制精度的是科學家對神經密碼解讀而非植入電極的數量。


腦機交互愈演愈烈,Neuralink的大腦植入技術或將成為催化劑


腦機接口可以將大腦信號轉換為控制機械臂的命令。UPMC/Pitt Health Sciences, CC BY-NC-ND

即使是目前最先進的植入系統,或者說是科學家們可以設想的最理想的系統也可能達不到熟練操作的要求。儘管Neuralink一直致力於研發更優秀的腦機接口,希望可以改善那些在運動和溝通方面有障礙人群的生活品質。但眼下,馬斯克想要用腦機接口將人的大腦和AI融合的願景還遙不可及。

因此,Neuralink和其他研究可植入腦機接口的團隊在未來會走向何處呢?擁有更多電極且壽命更長的設備和短小精悍的無線電子設備的結合將是不可阻擋的趨勢。然而,僅有優良的設備是不夠的,如果科學家們想要更深刻地認識大腦,兌現通過腦機接口改善人類生活品質的承諾,不僅需要來自於公眾或私人對公司或科學實驗室的長期投資,還需要各個團隊形成共享數據和技術的新型合作體系。

與此同時,學者們要時刻關注前沿的神經科學技術對未來社會的影響——對此,倫理學和監管部門仍扮演著重要的角色。但是,腦機接口會成為一項真正的革命,它會幫助更多的人克服由於疾病或創傷帶來的大腦和身體的限制。

相關報道:

https://liwaiwai.com/2019/07/23/brain-machine-interfaces-are-getting-better-and-better-and-neuralinks-new-brain-implant-pushes-the-pace/

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