脑机接口——AI 下一代技术

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脑机接口——AI 下一代技术

摘自：成也AI 败也AI   
十一。人类未来的终极威胁  
11· 3   脑机接口——AI 下一代技术

   影片四大名捕里面通过意念发射暗器的场景你认为可能吗？或许你的回答是“否”，但8月29日，埃隆·马斯克(Elon Musk)一场脑机接口(BCI)技术发布会，告诉我们，通过download意念操纵物体的技术已经突破。但距“存储和提取记忆”“超级人类”依然十分遥远。

                              

   

      本次发布会的真正主角是三只小猪，在小猪做出吃东西动作时，植入其脑中的芯片实时传输的脑电波数据，会根据不同的峰值来分析小猪的脑部活动。在工作人员在抚摸小猪鼻子时候，小猪的脑电波会有明显的变化——并在显示屏上呈现点状图像并发出声音，显示动物的神经元活动（诠释：在脑控制方面，运动的控制是比较容易的，靠激活电极触发大脑特定区域的神经元，并且通过神经元活动预测物体行为，这本身并不是什么新鲜事，而且记录神经信号已经有几十年的历史了）。这是因为小猪头骨中的神经链与猪鼻子的两个神经元建立了联结。它的大脑信号可实时被采集（读取）

                                                Neuralink所捕捉到的神经信号，就这？电信号真的能反映出我们大脑的意识活动吗？而影响或者发射这些信号，就真的能影响人的意识活动吗？对不起，现在还没有证据。既没有证实的证据，也没有证伪的证据。

      读取大脑活动信息（神经元放电的特征峰谷波形——脑电波信号）之后，然后通过人工智能的方法，通过计算机来查看不同意念下脑电波的区别。

                                                                                             如图上面一排是人的意念，下面这排是对应的脑电波（动作电位）。

      如果仅凭肉眼观察，我们很难对抽象的脑电波图表进行具体分析。

      但借助人工智能，我们就可以做到这一点。

      通过不断地人工智能学习，脑机接口的信号识别机器就可以慢慢理解我们发出的信号到底是什么意思，接下来就可以用这些信号发出号令。

                                                       简单来说，脑机接口就是将人的大脑与计算机进行连接，使得人脑可以接受来自计算机的信号，从而直接在脑内获得相应的内容。反之，计算机同样也可以接受来自人脑的信号，使得其对我们的指令作出反应。最直观的例子就是，通过接受来自计算机的消息，脑机接口可以让我们直接看到一段视频，我们不仅可以听到，甚至还可以与其交互，产生触觉。而当我们把消息传给计算机的时候，我们就可以实现仅通过意念来操控电脑等事物。(诠释：以控制设备为目的的脑机接口，属于单向脑机接口。在单向脑机接口的情况下，计算机或者接受脑传来的命令，或者发送信号到脑，但不能同时发送和接收信号。而双向脑机接口允许脑和外部设备间的双向信息交换“读取”、“写入”。)

        马斯克介绍，这枚名为”Neuralink”（神经链）的设备 (包含了放大器模数转换器等元件的信号处理器)约为硬币大小，尺寸为 23mm X 8mm，由其旗下的脑机接口公司——“神经连接”公司开发，可通过蓝牙连接智能手机，完全无线的，电池续航时间为一整天，使用感应充电。   这款设备顶部有一个计算芯片，上面有64条极细线丝（连接传感器）。

从

演示中可以观察到，外界能够通过脑机接口检测猪大脑的信号，并且预测其关节的运动。不过公展示的设备读取功能，旨在实现人脑与人工智软件互联。马斯克 声称，他们最终的目标是用神经链实现记忆的下载和上传，不但能将人的记忆上传到一个新的克隆体中，也可以上传到一个机器人身体中。Neuralink潜力几乎是无限的，例如可以用心灵感应召唤一辆自动驾驶中的特斯拉。“可以解决失明、可以解决瘫痪、可以解决听力”。

                                                          外部无线化的实现，提升了美观度和应用可能性。 马斯克说，之前侵入式脑机技术过于危险、患者需要做高风险的手术，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，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——

（植入电极，根本不是写入了什么信号，只是神经元经电刺激后的放电反应——这就是我们能够观测到的脑电信号）将神经元发出的电子噪音转换成清晰的数字信号，能够感应温度气压、读取脑电波、脉搏等生理信号，支持远程数据无线传输；且比现有产品更小、更便宜，对脑组织的影响更小，可以处理更多的大脑数据。

       神经外科机器人正在解决将多个电极植入大脑的工程难题——而连接在电线上一个无线中继的电子设备来替换人类头骨的一小部分，很棒；Nerulink脑机产品手术的过程不需要全身麻醉，机器人有望能在一个小时左右完成整个手术。

       根据此前马斯克的说法，Neuralink的技术是利用一台神经手术机器人向人脑快速且精确地植入被称为“线”的专有技术探针，每个都是独立瞄准靶点，避开可见的脉管系统，找到各自的目标。 然后与通过嵌入脑壳的一种定制电极阵列芯片连接（采用倒装芯片键合工艺，将集成芯片键合到薄膜传感器区域中的电极触点上。芯片有1024个通道可以理解为1024神经信号采集点），以无线方式传输大脑信号，甚至能用iPhoneAPP控制自己的大脑。
                          

  

      马斯克在发布会上说：“你需要用一个电的东西去解决脑神经系统的电路问题”。也就是，颅骨上挖孔嵌入的电路板——Nerulink下面连着的微电极丝是需要插入到脑组织内部的，除了顶叶运动皮层等比较方便植入之外，稍微深一些的脑组织都是很难去植入的，插入的电极再细，仍然可能会由于胶质细胞结痂现象导致电极信号（毫伏级的微弱信号）质量严重下降甚至丧失。

         还有，还有脑胶质扰动和炎症反应

        电极植入引发的脑胶质细胞结痂等炎症反应(中:急性损伤;右:慢性反应。来源:ACS Chem. Neurosci. 2017, DOI: 10.1021/acschemneuro.7b00403

         把电极植入大脑皮层，对于神经细胞肯定是会有破坏的。清华大学医学院洪波教授和他的团队所思考的新方案，是将电极植入介于头皮表层和大脑皮层中间、位于颅骨下方的一层薄膜处。他认为把电极放在这个部位既能稳定记录信号，又可以高分辨率解析大脑的活动情况。目前已经与301医院合作，利用一个癫痫病人在做神经监护的状态下得到的大脑信号，接上脑机接口的系统，就能实现准确打字。洪波教授表示，这个病人目前打字的速度并不是很快，因为只有一个电极，临床的限制只有一个电极，相信不久的将来速度会越来越快，而且接口会变得越来越简单。

         但，马斯克和他的Neuralink所推出的产品，并不是主要用于疾病的治疗，尤其值得一提的是，马斯克创建Neuralink这家公司的时候，是因为担心人工智能无限度的发展会很大程度上抑制人类自己的智能。与其这样不如在大脑皮层再增加一层AI数字层，

                                                 通过接口让人类和计算机相连，与云端无线连接，让人类自己变成智能，这或许是人类物种能够延续的最终路径。他的产品要将电极植入普通人的大脑，成为综合的“数字化第三皮层”，从而达到对人类进行某种程度的改造。对此神经生物学家说，如果这种技术能够应用于人体，那么最实际的可能性是在医疗领域。
      
       通常认为，大脑中的特定功能被定位在某个脑区——这些部位被认为致力于某些特定行为。所以特定疾病有可能在对应的脑区直接传达命令替代传统药物恢复或提高原有功能。有可能、有风险也充满希望。

       下面的话题涉及神经元,或需并不熟悉, 还是必须摘一点目前比较主流的认知。

       大脑是由高度复杂的相互连接的神经网络组成的，这些神经网络与外部世界相连，从而产生行动。它们的活动不仅受到突触活动的影响，还受到神经调节质等各种因素的影响。

        大脑网络的基本单位：神经元   一个神经元细胞的直径通常是 10-15 微米，差不多是头发丝粗细的 1/10。 它传递信息的方式和电脑晶体管一样，只有 1 和 0。1 就是动作电位，0 就是没有动作电位。   

                                                      一个大脑——约有1000亿个神经元，每一个神经元都会伸出几千到几万根不等的触手，这些触手又与别的神经元相连接，构成了一个足以让密集恐惧症的人瞬间窒息的景象，这是一个有着千亿级别道路的巨大迷宫。                        
                                 
      更复杂的是，这些连接不是一成不变的。事实上，它们每一秒钟都在发生变化，有时候连上，有时候又断开。而且每个神经元的放电模式不同，编码模式不同，信息处理方式也不一样。即使是最简单的脑，其复杂性的规模也令我们目前所能想象的任何机器都相形见绌。我们无法预测：改变这个微小网络的一个组成部分，会产生怎样的影响。

数以千亿计的神经细胞构成了错综复杂的网络，而作为网络上传递信息的节点——神经元—— 一个细胞体，胞体里有个圆圆的细胞核。但特但特殊的是，神经元的胞体周围有很多树枝一样的分叉，叫做树突。还有一个很多分叉的尾巴，叫做轴突。

神经元却不是大脑里数量最多的细胞。大脑中细胞总数的90%都是各种胶质细胞。 神经胶质细胞是神经元的“护卫”。它分泌的细胞因子，能维持神经元的周围环境稳定，给神经元的生存、发育保驾护航。其中的少突胶质细胞，还有个特殊的功能，能伸出触角包裹住神经元轴突，就是那层绝缘的髓鞘，防止神经元“漏电”。 胶质细胞还会在神经元与神经元接触的时候，规范化学信息的数量和行驶路线，起到“交警”的作用。

    神经系统太过复杂了。

         我们需要对神经元功能的理解，这远远超出了我们目前所能设想的，而且还需要难以想象的巨大算力和精确模仿脑结构的模拟。那首先也需要能够完全模拟一个神经系统的活动，这个神经系统能够保持一个单一的状态，更别提思维了。

       神经元就像线路，这就需要某种柔软电路替代神经传导，有些是串联的，有些是并联的，大脑的每一个欲望和目的，形成的电信号指令，都是特殊的，或者电信号集都不一样。由于生物神经元的发射非确定性，因此异步电路设计也不太容易。

在人类和蛆以及其他一切事物中，大脑和精神都是一样的。神经元和它们支持的过程（包括意识在内）也是一样。在计算机中，软件和硬件是分开的；然而，我们的大脑和我们的精神由所谓“湿件”的东西组成，其中正在发生的事情和它们在哪里发生完全交织在一起。事实上基于神经元和神经元（或神经胶质细胞）之间的信息传导传递是球形传播的化学信号，这一因素在很大程度上让计算机无法模仿人类大脑。

         错， 科技发展的意义，不正是把不可能变为可能么？因此这是一个可以期待的未来！

        弄懂大脑如何把输入的信息转化为想法、情绪、决定、行动和记忆等，都是当前人们普遍关心且未被解决的重大问题。要知道，人脑本身是一台惊人的计算机！它能够以高达每秒6×10^16位的速度传递大量的信息。人脑+计算机，强强联合，未来将五彩斑斓！

        脑机接口的核心就是‘在大脑和机器之间传输高保真的信息’，作用虽然没有用意念发电或变超人那么玄幻，但让四肢瘫痪的人使用大脑来控制仿生假肢，让语言障碍人士说话等，应该还是OK的。

                                         
        智能仿生手,已经实现了帮助残障女孩林安露实现了弹钢琴的梦想。

                                       
       事实上,在这一领域早已有很多激动人心的发现，比如加州理工学院陈天桥雒芊芊研究院（Chen institute）的研究人员已经实现了让瘫痪病人用意念精确控制机械臂，甚至模拟触觉。但是如果是希望对普通大众进行商用服务，那么情况则全然不同，哪怕是最少的侵入，对于政府和个人而言也是很难接受的。目前Chen Institute的脑机接口技术主要专注于对病人，尤其是瘫痪病人的治疗，这和Neuralink侧重点有所不同。

                                    马斯克本次展示的脑机接口的信道电极总数只有1024个 (诠释：芯片将电极做成了密集排列的微针“电极阵”,其实只能探索电极周边区域一小块脑部的电信号活动，并不是植入一块硬币大小的芯片就能“读取”整个脑。)，每个电极大概能收到附近2个神经元的信号。换言之，我们的输入大概是100个神经元左右。而人脑具有接近200亿个数量庞大且复杂的神经元，加上脑机接口的摩尔定律（一块计算机芯片上所能容纳的晶体管数量每过 18  个月就会翻一倍），根据统计数据显示，以目前以平均7.4年可同时记录的神经元数量翻倍的速度计算——史蒂文森定律（亦称“幂函数定律”——美国心理物理学家史蒂文斯1953年提出的心理物理学定律。认为心理量是物理量的幂函数。该定律认为，感觉量的大小与刺激量的乘方成正比，也即心理量是物理量的幂函数。用公式表示为s=KIn，其中S为心理量，K为常数，I为物理量，n这个指数因不同的感觉而异。），要达到同时记录100万个神经元需要等到2100年，而要记录人脑中的所有神经元，则要等到2225年。这为大脑信息处理带来了极大的难度。
                                                
       然而，最大的困难不是别的，是材料和微制造方法。更准确地说，是制造电极的材料（既能记录也能刺激，能在化学、机械、电的层面上与神经元产生相互作用）。脑机接口设备需要无数根电极（至少需要只有头发的1/16粗细的百万个电极，相当于6.5万根头发）用来收集来自大脑的电信号，因此，这根电极必须做得非常非常细小，更重要的是，它还得非常柔软，不能对大脑组织造成伤害。还有在一个已经要为一千亿神经元腾出空间的大脑中，你要把这么个处理一百万神经元的设备搁哪里呢？如果采用现在的多电极阵列来承载一百万个电极，设备会有棒球那么大。所以进一步缩小体积是又一项需要完成的重大创新。此外将6.5万根头发的电极植入大脑内部。一旦器件在大脑内温度超过范围，脑机芯片会让大脑变成“烤红薯”？

      另外，大脑是一个非常具有腐蚀性的环境，这些电极很可能需要在这种环境中工作几十年不被腐蚀。在满足上述这些条件后，电极还得对电信号极其灵敏。

      美国FDA对植入人体材料的预期是能在体内维持至少10 年，Neuralink 电极丝用的是柔性高分子新材料，可能需要试验10 年，才能证明给 FDA 看该新材料是否符合标准。

　　目前最有希望的材料候选者是石墨烯和碳化硅。这就是我们所看到的脑机接口的技术奇点，只是我们无法预测何时能突破这项关键技术。      （2020-11-07在网上看到报道，中国新型石墨烯率先取得技术突破。这种材料导电和导热性能强，比如能将电磁延迟，而延迟的时间更是缩短整整1000倍。所以一旦用在电子元件上，能极度加强工作效率。下一步需要做的是将这些材料做成灵敏的传感器，它既需要有灵敏度，也需要可以分辨不同的外界的信号；还有可以和生物体系相容的尺寸——亚纳米水平，这个时候，晶体管的电路原理还能适用么？目前Neuralink使用的柔韧极线的直径4-6微米，头发丝的 1/10 。）
                                                            
      还有，就是破解人类意识活动的本质：我们的情绪、感受、思想、记忆等等高级智力活动到底是怎么产生的？我们是否可能通过反向输入电信号来影响或者控制这一切？   
                  

                  
       对不起，目前的脑科学家还不能给我们一个确切的答案，我们还需要等待，甚至科学家们都无法告诉我们需要等待多久。

      不过，从之前实验的结果来看，马斯克这种随机采样（脑电信号采集）的效果是非常好的。这应该是人类大脑所采用的信息传递方式是非常冗余的，而马斯克本次采用的植入式电极设备，可以得到比较高频、准确的、复杂的信号，而且还可以通过电极回写相应信号。这个方案（通过刺激大脑使人产生特定的感觉），已经由匹兹堡大学证实了，该大学的研究人员通过回写运动皮层的神经信号的方式，让瘫痪患者自主喝上杯子里的啤酒，吃上巧克力；使瘫痪病人能够感受到是机械手的哪一只手指被触碰到 。

                             

          
                  

       因此从这个角度来说后面即使有功能更强大的产品，只要产品原理不变, 如果头上开几个洞埋上电极恐怕愿意参与太少，甚至如果自己的家人中有瘫痪患者的话，可能都不太有勇气让他/她去成为实验对象。那么硬件产品的提升空间其实已经不大了。

       现在的电极主要始于简单的电记录或者电刺激。如果我们真的想要一种高效的大脑接口，我们需要的不是功能单一的电极，而是具有神经电路的机械复杂性的一种东西，既能记录也能刺激，能在化学、机械、电的层面上与神经元产生相互作用。最难的是我们事实上并不知道如何与神经元进行交流。

         在现实世界中，脑机接口技术当下最能称得上“为善”的应用，就包括用于病人的身体功能复建。有公司已经推出了通过脑电控制的义肢帮助下肢瘫痪的人行走或帮助脑部受损的失语病人重新与外界交流。

  

       早在2014年巴西足球世界杯时，杜克大学神经工程中心主任Miguel Nicolelis教授就演示了一个下肢完全瘫痪的年轻人，用脑电波指挥“机械骨骼”为世界杯开球的案例。（Juliano  Pinto是一名高位截瘫的患者，脊柱T4以下身体瘫痪已有9年。在完成开球之前，已经经历了半年的训练：学习使用非侵入式的脑机接口设备。米格尔团队在Juliano的头皮表面贴上了扁平传感器，用于纪录脑电信号，并为Juliano穿上了脑控下肢机械“外骨骼”。）

        随着脑 - 机接口技术持续进步变得更加通用，治疗/增强的情况也更加复杂。一些案例显示，那些因为事故而遭受截肢，或脊柱损伤导致瘫痪的人可以通过（仍然起作用的）神经信号重新获得对肢体的控制（Donoghue et al. 2004）。同样，中风和患有运动神经元疾病的患者也可以通过神经信号对其周围环境实施有限的控制。

         显然，通过植入芯片将人类大脑与计算机网络连接起来，从长远来看，可以为受植入个体带来机器智能、通讯以及感知能力的许多优势。例如，快速、准确的数学能力，用计算机的术语来说是“数字处理”（number crunching）；几乎无限的互联网知识；准确无误的长期记忆力，等等。此外，现在人们普遍认为人类只有五种感觉，而机器对世界的“感知”包括红外线、紫外线、超声波信号等等。目前，这类植入需要得到地方政府的伦理批准。但在未来，商业利益以及社会对更有效的沟通方式和更丰富的感知世界的方式的愿望，将会推动这样的技术市场化。

        这是一个非常值得期待的未来。

      马斯克也表示，改善残障人士生活仅是其公司Neuralink的“初步目标”，而最终目标是实现人类与人工智能的“共生”，从某种意义上“进化”人类。——此说让更多人感到焦虑，“以后，只要有厉害的黑客就会读取大脑记忆获取信息或记忆， ——黑客只是把新信息放入大脑，还是会破坏神经元，进而导致大脑重新布线，扰乱您的思维？”等等。 皆时能分出人与人之间差异的恐怕只剩下皮囊了。

                                          黑客在读取大脑记忆获取信息或记忆

       人脑与机器融合只是时间问题，谁知道以后会是怎样！从来没有描绘出具体的图景。而人类为了避免被人工智能奴役的命运，只能改变自己，和人工智能结合。那么使用机身避免器官衰竭，利用人工智能实现运动与休息的我们，与人工智能又有什么本质上的区别？

       因而，公众质疑  Pew 最近针对美国人就他们最担忧的未来生物科技做了一项调查。结果显示，脑机接口比基因编辑更令他们担忧：

                                                                     
       对科学家来说，改变生物的基本属性——病毒培养、优生学等等——就像培育出一个幽灵，让很多生物学家担忧；但我们 的神经科学家，他们并不觉得大脑中的芯片很异样，因为我们大脑中已经有芯片了。我们已经有深度脑部刺激来减轻帕金森综合症的症状，有早期芯片试验来恢复病人视力，有人工耳蜗植入：所以对我们来说，把设备放进大脑去读取、输入信息并不是多大的坎儿。

       历史可以证明这一预测。当激光近视矫正手术刚诞生的时候，人们都抱着非常谨慎的态度；二十年前，只有两万人做过这个手术。现在大家都习惯了，一年就有两百万人动这个手术。心脏起搏器的历程也是一样，还有去纤颤器、器官移植——一开始人们认为这是一种恐怖的弗兰肯斯坦式的概念。

（诠释：该作讲述小说主角弗兰肯斯坦是个热衷于生命起源的生物学家，他怀着犯罪心理频繁出没于藏尸间，尝试用不同尸体的各个部分拼凑成一个巨大人体。当这个怪物终于获得生命睁开眼睛时，弗兰肯斯坦被他的狰狞面目吓得弃他而逃，他却紧追不舍地向弗兰肯斯坦索要女伴、温暖和友情；接踵而至的更是一系列诡异的悬疑和命案）

        脑机接口将很可能是同样的情况。

      几十年前，这些事儿对人们来说也都是完全难以想象，现在它不正都被广泛应用，从家居、出行、工作、运动、娱乐,到认知增强、工业、医疗康复,几乎包含了现代生活的方方面面。惊人的事实，你怎么否认？那么几十年后这些事会是怎样的情景？我们不知道哪种技术现在看来不可能而往后会被普遍应用。也许不必等待多久，我们将从简单的机械外骨骼开始，逐渐变为芯片的植入，再到辅助运算的数字大脑，从遥控工作到自主工作，从动作控制到意念控制，我们人类也许将会从“是人还是机器”，演变到“是人还是信息”，那么，“我是谁”？则是一个新的问题。

                                                    电影《阿凡达》中主人公利用一个机器直接将自己的心智移植到了另一个非人类身体上，能随心所欲操控这具非人类的身体，具备所有的感知能力与操控力，展现了脑机接口的主要功能。

       如果用时间机器穿越到未来   ，大街上倒处都是就像《超体》里的露西——超级智人。（诠释： 一种经改造、优化过的种群，在注意力、洞察能力、情感能力、计算能力、感知能力都超出我们并能操纵他人的新物种——目前有两种猜想：1·生命构成由“蛋白质” 形式演变为“电子程序”， 未来世界由“智能体”主宰，世界以“数字化”存在；2·人类摆脱了肉体的束缚，进化出以意识形式存在的“灵识体”。生命体由“物质”构成演变为“意识”灵性，它不再需要消耗物质资源，也不存在生老病死，进入永恒的灵性世界。）这情景，如果只有一个露西智商超群，人类会觉得新奇，有趣，努力的想要研究。可若出现一大群智商超群的露西，人类便会恐惧，恐惧于被超越，恐惧于未知。从目前的发展状况来看，也许需要等待生物工程关于人脑结构的技术的突破。又或许，真的，未来AI正使科幻演变为真实，能知道的也就这么多了。

         这事是好是坏，就没那么简单了。

       每一次技术的重大突破，除了引发技术界的兴奋和竞争外，往往还会激起人们对科学与伦理的讨论。

       如果在你病危之际，你的记忆与意识被全部临时储存到计算机上。等你“借身还魂”后，发现自己已经记不起周遭的一切，或者自己的记忆被人故意添加了某些片段怎么办？如果有人黑掉储存你记忆的电脑，今天删一点片段，明天写入一些人格，那记忆被“黑掉”的你岂不走上了“忒修斯之船”？

（诠释：公元1世纪的时候普鲁塔克提出一个问题：如果忒修斯船上的木头被逐渐替换，直到所有的木头都不是原来的木头，那么是这艘船是原来的那艘船呢，还是换下来的木头组成的船是原来的那艘船？）

       还有一点不可否认的是，每个人都有自己不愿说出的秘密和不愿提及的过往。如果有一天，你大脑的全部信息被写在电脑上，那么调查你有过几段感情历史就会像现在随手点开一个文件夹一样简单——讲真，这真的是一件非常可怕的事情，但似乎又无法摆脱。我们最后的隐私边界没了。

黑客帝国的实现，真的，似乎与我们还有光年般的距离。清醒之后，我们回到现实世界。不吹不黑，就目前技术“从脑到机” （捕获大脑的输出——记录神经元所说的话。）已经有了一些研究成果，“从机到脑”（ 将信息输入大脑或以其他方式改变大脑的自然流—这是刺激神经元。）却几乎是没什么头绪，基本可以说是一片漆黑仅有寥寥灯火。

图文来源：百度百科，腾讯、 网易等。限于视野和能力可能存在较大偏差， 看官阅读时自去看网上感兴趣的部分就好。

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目前的脑机接口创新

伊利诺伊大学的一个团队正在研发一种丝绸制成的接口：

图片来源：https://www.technologyreview.com ... faces-made-of-silk/

丝绸可以被卷成一捆，相对无创地植入大脑中。理论上它能围绕大脑展开，像收缩膜一样融入大脑表面。在丝绸表面部有灵活的硅晶体管阵列。

在一次 TEDx 演讲中，Hong Yeo 演示了印在他皮肤上一个像一次性纹身的电极阵列。研究人员说，这种技术有可能被用于大脑：

图片来源：https://www.wired.com/2013/02/skin-printed-electrodes/

另一个小组正在研发一种纳米级别的、电极排成的神经网。这种网非常小，能够用注射器注入大脑。

图片来源：https://www.extremetech.com/extr ... -individual-neurons

上图中右边的那只红色管子是一支注射器的顶端。 Extreme Tech 上有一幅很棒的插图解释了这个概念：

其他无创技术涉及通过血管和动脉进入大脑。伊隆提到这一点：「创伤最小的方式是像支架那样的东西，通过股动脉进入，最终在心血管系统中展开，与神经元相互作用。神经元消耗很多能量需要大量供血，所以这就像有了一张通往每一个神经元的道路网络。」

美国军方的技术创新部门 DARPA，通过近期成立的 BRAIN 项目，正在研究小型的封闭式神经植入物来代替药物。

图片来源：http://www.darpa.mil/program/our ... he-brain-initiative

他们的第二个项目是希望能够将一百万个电极放到只有叠起来的两枚硬币那么大小的设备上。

另一个正在进展中的想法是经颅磁刺激 (Transcranial Magnetic Stimulation，简称 TMS)，放置在头顶的磁线圈能够在大脑内部产生电子脉冲。

图片来源：https://en.wikipedia.org/wiki/Tr ... tic_stimulation.jpg

电子脉冲能够刺激目标神经元区域，产生一种完全无创的深度大脑刺激。

Neuralink 的联合创始人之一 DJ Seo 负责领导设计一种更加酷炫的接口「神经尘埃」。神经尘埃指的是一百微米大小的硅传感器（大约是头发粗细），能够被播撒进入大脑皮层。而在附近软脑膜上方，会有一个三毫米大小的设备通过超声波与尘埃传感器进行沟通。

这又是一个创新成果出自一个跨学科团队的例子。DJ 跟我解释说，「有些技术在这个领域里还没有怎么被研究过，不过我们可以借鉴下这些技术的原则。」他说神经尘埃是受到了微芯片技术和 RFID（就是那个使得酒店门卡不实际接触门锁也能感应到锁的技术）的原则的启发。你不难发现诸多领域对这项技术的应用的影响：

图片来源：https://swarmlab.eecs.berkeley.e ... -machine-interfaces

其他人在研究更加疯狂的方法，比如光遗传学（往大脑中注射一种病毒，依附于脑细胞上，使其能被光刺激），或者使用碳纳米管（把一百万个碳纳米管联结在一起通过血管传入大脑）。

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“一体两翼”结构的中国脑计划

中国在2015年正式确定了具有“一体两翼”（One body two wings）结构的中国脑计划。这项计划面向世界智能科技前沿和“健康中国2030”的战略需要，从认识脑、保护脑和模拟脑三个方向展开研究，逐步形成以脑认知功能的解析和技术平台为一体，以认知障碍相关重大脑疾病诊治和类脑计算与脑机智能技术为两翼的“一体两翼”研究布局。

中国脑计划的“一体两翼”结构研究布局

“一体两翼”中的主体结构是要弄清楚脑认知功能的神经基础，包括大脑的联接图谱和结构图谱，并在此基础上搭建各种平台，帮助解析上述图谱的功能。

计划的一翼要做脑疾病的诊断与治疗，形成各种新型的医疗产业。另外一翼则是类脑人工智能、类脑计算、脑机接口等与人工智能相关的新技术，这些技术对未来的人工智能产业能够产生重大影响。

中国脑计划的巨大价值在于其在未来五到十年的持续实施，会全力推动人工智能与脑科学的深度融合发展，其研究成果，将会极大的促进类脑人工智能技术的发展，这一领域的研究突破，将引领新一轮的科技革命。

基于这个计划，我国正全力发展阿尔茨海默、帕金森、癫痫、精神分裂、抑郁症等社会负担重大的疾病的治疗。如今，这些疾病的研究已经拥有了极大的进展。

相比于国际社会，中国脑计划酝酿多年才最终确定，不过也是目前公认的最好方向。