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马斯克发明iPhone定制化芯片读取脑信号缝纫机机器人最快明年实施人体实验裁板机

文章来源:通佳机械网  |  2020-06-08

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7月18日消息,Elon Musk的Neuralink公司是一家开发脑机接口技术的神秘企业,昨日,该公司首次公开展示了面向大众的一些尖端植入技术。这些技术可以在瘫痪的人类体内植入设备,让病人能够用自己的大脑控制手机或电脑。本次活动展示的第一个重大技术进步是比之前更灵活的“线”(thread),与现有脑机接口中使用的材料相比,新材料更不容易给大脑造成损伤。该公司表示,这些线的数据传输能力更强。系统中使用的“每组96根线中包含多达3072个电极。”

植入线比头发丝还细,电极数量增几十倍

线的直径仅4至6微米,比人的头发丝还要细。除了开发线程之外,Neuralink的另一大进步是一台机器,能够将这些线自动嵌入大脑。在活动中,马斯克对Neuralink的研究做了大量介绍,马斯克表示,这不仅仅是为了炒作。“这次演讲的主要原因是招人,”是号召更多的人们去申请Neuralink的职位。Neuralink总裁马克斯·霍达克(Max Hodak)也登上了讲台,并承认他一开始也不确定“这项技术能不能行”,但马斯克说服了自己,说一定能行。

在宣传活动结束后接受《纽约时报》采访时,马斯克说,未来,来自Neuralink的科学家希望使用激光束穿过头骨,而不是通过钻孔。斯坦福大学的神经科学家将负责组织前期实验的有关环节。马斯克表示:“我们希望这项技术能在明年年底在人类患者身上得到推广。”

在演讲结束时的问答环节中,马斯克透露了一些研究进展,他表示:“现在己经实现让猴子通过大脑来控制计算机。”

马斯克表示,本次活动的主要目的是为Neuralink招揽人才

马斯克说:“并不是说突然之间Neuralink就拥有了‘神经线技术’,然后就开始接管人们的大脑。我们希望最终这种技术与人工智能实现共生。”即使在“良性情况下”,人类也会“落后”。因此,他希望创造出能够“与AI融合”的技术。

Matthew Nagle是第一个接受大脑植入物手术的瘫痪病人,这个植入物让他可以控制电脑光标。2006年,患有脊髓损伤的Nagle在植入手术后逐渐学会了用大脑打乒乓球。

他对《纽约时报》表示,他花了4天时间才掌握所需的基本动作。从那以后,作为科学研究的一部分,接受脑部植入手术的瘫痪病人逐渐开始学着抓取物体、控制机器臂,完成一些更复杂的动作。Nagle使用的系统叫BrainGate,最初由布朗大学开发。

Neuralink的系统植入实验鼠的体内

霍达克在发布会上表示,“Neuralink并非一夜之间诞生的,是很长时间以来的学术研究的积淀。“从最重要的意义上说,我们是站在无数巨人的肩膀上。”不过,现有的技术都不能以微创方式直接读取神经信号。

机器植入,又稳又准,脑损伤降至最低

本如果此次发布的系统功能的真的实现,就将是对以往脑机接口技术的一次重大改进。过去的技术,如BrainGate的植入技术,采用的是一组坚硬的针头阵列,构建128个电极通道。不仅比Neuralink的通道数量要少,(这往往意味着从大脑中的收集数据量也更少)。而且,所用针头的材质也比Neuralink所用的线更硬。这对于长期使用而言可能是个问题:大脑会在头骨中移动,但是植入的针头阵列无法移动,可能导致脑部受损。Neurink所使用的薄聚合物可以解决这个问题。

“线”的尺寸,右侧为指尖大小

然而,Neuralink的技术比犹他阵列更难以植入,正是因为它非常灵活。为了解决这个问题,该公司开发了一种“神经外科机器人,能够每分钟自动插入六根线(包含192个电极)。在图中,它看起来像是显微镜和缝纫机之间的交叉。在进行植入时还可以避免血管,这可能减轻大脑中的炎症反应。

对于马斯克来说,与人工智能交互的核心问题实际上是“带宽”问题。如果人本身就已经和机器相连,人就可以比语音或点击屏幕等方式更快地获取信息。马斯克的最终目标是借助这个系统,让人类更快地直接通过大脑与机器进行通信。

定制化芯片读取脑信号,可用iPhone直接控制

Neuralink开发了一种定制芯片,能够更好地对来自大脑的信号进行读取、清理和放大。现在,系统还只能通过有线连接传输数据(使用USB-C接口),但最终的目标是创建一个使用无线网络连接的系统。

“无线”体现在Neuralink的“N1传感器”中,这款产品能够嵌入人体并以无线方式传输数据。它可以读取的神经元信息比当前基于USB的原型版本要少一些。Neuralink打算植入四个传感器,其中三个位于运动区域,另一个位于体感传感器区域。该传感器能够通过无线连接到安装在耳后的外部设备上,后者通过电池供电,并通过iPhone应用程序进行控制。

“我们必须完成整个FDA的审批程序,”他补充说,“目前我们还没有提交送审。” Neuralink的首席外科医生Matthew MacDougall周二表示,安全是首要目标。

N1传感器(左)和配套的iPhone应用程序(右)

不过,目前Neuralink公司仍在老鼠身上进行实验研究,以确保平台的稳定性。但这一技术如果真的有效,就可能真正实现通过机器人手术,植入的“高带宽”大脑连接。使用薄的柔性材料做成的“线”进行连接,可以记录下更多神经元的活动,比以前的脑机接口技术得到更好、更精确的结果。

负责放大信号,并将信号发送到计算机的芯片

Neuralink公司描述了一种“像缝纫机一样”的机器人,这个机器人可以将超纤细的线植入大脑深处。该公司声称,该系统最终将能够读写大量信息。但就像马斯克的许多其他项目如宇宙飞船或未来主义隧道一样,他的科学家们面临的最大挑战之一可能是实现他的宏伟愿景目标。

Neuralink的脑机系统分为三个系统:一是"线",直径为4-6微米,用于植入人脑,内含96个线程,每个阵列中有3072个电极。二是"缝纫机",一台神经外科机器人,每分钟能够植入六根线。三是"超级芯片",放大脑补信号,外含USB接口。

马斯克是电动汽车制造商特斯拉的亿万富翁首席执行官,他曾说过一句著名的话,他“宁愿死在火星上,也不愿死在被天体撞击的地球上”。马斯克以做大胆的事情而闻名,他的言论更是大胆得令人难以置信。

与人工智能一样,将一种设备插入大脑以实现人类和计算机之间的快速通信的想法很早就变成了科幻题材。威廉-吉布森(William Gibson)在1984年的科幻小说《神经漫游者》(Neuromancer)中提出了一个他称之为“微软”(microsoft)的概念,即将一个较小的盒式磁带通过插座直接与大脑相连,为人类用户提供即时知识,例如一种新的语言。

在周一的一次吹风会上,Neuralink公司的高管承认,在他们能够开始提供商业服务之前,他们还有“很长的路要走”。但是他们已经准备好公开讨论他们的工作。当时,马斯克先生没有参加会议。

Neuralink公司总裁、该公司联合创始人马克斯-霍达克(Max Hodak)表示:“我们希望摆脱这种保持神秘的负担,这样我们就可以继续公开研究,像普通人一样做一些事情,比如发表论文。”

Neuralink公司的项目总监什芬-兹利斯(Shivon Zilis)说,马斯克一直在积极帮助解决该公司面临的工程挑战。该公司已获得1.58亿美元的资金,拥有90名员工。

潜在的医学用途

虽然大脑和电脑连接的梦幻般的愿景可能还很遥远,但马斯克可能已经找到了潜在的医学用途。霍达克和马斯克一样乐观,认为Neuralink公司的技术有一天——应该很快——将能够帮助人类应对一系列疾病,比如帮助截肢者重新获得行动能力,或者帮助人们听、说和看。

该公司希望最快在明年第二季度开始研究人体主题。该公司表示,外科医生必须在头骨上钻孔才能植入螺纹。但在未来,他们希望使用激光束在头骨上打出一系列小孔。

“一个很大的瓶颈是,机械钻头在头骨上钻孔会产生振动,这令人感到很不快。而用激光钻头打孔,你是感觉不到的。”霍达克说。他们计划与斯坦福大学的神经外科医生合作,并可能与其他机构合作进行早期实验。据霍达克说,斯坦福大学神经外科教授杰米-亨德森(Jaimie Henderson)是Neuralink公司的顾问,她是癫痫治疗和大脑深度刺激疗法的专家。

周一,在Neuralink公司研究实验室的一次演示活动中,该公司展示了一个连接到实验鼠身上的系统,可以从1500个电极读取信息,它比目前嵌入人体的系统好15倍。这就足够进行科学研究或医学应用了。

独立科学家警告说,在实验动物身上取得成功不一定就意味着能够在人体上取得成功,人们还需要进行人体试验来确定这项技术的前景。最近,动物研究的最先进数据来自比利时公司Imec及其NeuroPixels技术。该技术使用一种设备,能够同时从数千个独立的脑细胞中收集数据。

小小的进步

Neuralink公司的一项与众不同的技术是,它将柔韧的电极线放置在神经元附近。神经元是大脑的基本构成单位。这些线将通过机器人插入大脑,这种机器人的工作方式类似于缝纫机。一根针的针鼻会穿过一根线,然后被机器人插入到大脑中。从大量脑细胞中捕获信息,然后将其无线发送到计算机进行后续分析,这种功能被认为是人们提高对大脑基本认识的重要一步。这些线是用细针来放置的,而所谓的计算机视觉系统有助于避免大脑表面的血管。Neuralink公司的技术是在大脑中插入一束线,每根线的直径约为人类头发的四分之一。这些柔韧的线实际上是一种用类似玻璃纸的材料来做绝缘体,里面包含有一系列连接微小电极或传感器的导线,看起来就像一串珍珠。

根据不同实验或应用,你可以将它们插入到大脑不同的位置和深度。医学研究和治疗可能侧重于大脑的不同部分,如言语、视觉、听觉或运动中心。

位于加利福尼亚州拉霍亚的索尔克生物研究所(Salk Institute For Biological Studies)的教授特里-塞诺斯基(Terry Sejnowski)表示,Neuralink线的柔韧性将是一种进步。然而,他指出,Neuralink的研究人员仍然需要证明,他们的线的绝缘性可以保障它们在大脑环境中长期存在和使用,因为大脑环境中有一种盐溶液,会腐蚀很多塑料。

显然,Neuralink公司肯定会有很多竞争对手。在过去的十年中,五角大楼资助了基础脑科学的研究,并开发了机器人控制系统,让大脑来控制假肢设备。在美国国防高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency)的资助下,研究人员已经能够开发出接口,让四肢瘫痪的人能够独立地操纵机器人手臂来进行像喝酒这样的活动。五角大楼赞助研发了各种技术,包括使用光而不是嵌入电极来捕获数据的方法。

文章来源:新智元

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