葫蘆謅報51【腦機接口】

2021-02-25 葫蘆娃 周周謅

   導讀   

本文將包含以下內容，閱讀時長約為11分鐘。

1. 實現: 腦機是什麼
2. 開腦洞：侵入式腦機
3. 緊箍咒：非侵入式腦機
4. 葫謅：當血肉之軀變成數字

大家是不是都有這種感受：明明心裡有很多想表達的內容，卻難以名狀。大腦對語言和文字的處理不僅效率低，還經常出現詞不達意的情況。要是有個機器能直接從我的腦袋裡提取信息就好了。然而科技發展到2020年，科學家們也沒能解決小N的需求。如今的腦機仍停留在試圖獲取人類的運動意圖上，比如拿杯飲料等簡單動作。我們所說的腦機其實是腦機接口（BCI, Brain Computer Interface），實現腦神經信號的提取、解析。侵入式，需要開個腦洞，將電極、晶片等放入腦中，採集神經元的衝動，再將這些信息利用有線或者無線（如藍牙）的方式傳遞給電腦。

圖源：網絡

非侵入式則更友好些，通過頭環等在頭皮上部署電極，獲取頭皮上的腦電波，再將數據傳輸至電腦。相較而言，侵入式獲取的信號更準確，也更易於分析和提取。侵入式也帶來了較大的問題，需要進行有創手術來植入電極，有可能引起大腦的排異反應，甚至擾亂大腦的正常工作。

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Neuralink頭頂著馬斯克的光環，自17年成立至今，熱度不斷攀升。2019年，馬斯克帶領Neuralink的主要成員對外開了一場發布會，公布了當前的最新進展。如Neuralink團隊所言，Neuralink最大的成果在於電極上的創新。侵入式腦機最大的缺點就是有創，需要在腦內植入電極和傳感器，當前採用的較多的是金屬製成的猶他陣列電極。

猶他陣列

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猶他陣列的問題在於金屬探針的靈活性較差無法避開血管，易產生排異，並且在大腦外部需要一個較大的接收器。Neuralink則研究出了一種叫「Threads」的柔性探針（中文直譯為「線」），每個探針的直徑約為4-6微米，含有32個電極。頭髮的直徑大概為60微米。由於探針太細，為了方便植入腦內，Neuralink還開發了一個手術機器人，利用直徑為24微米的「針」將「線」 準確的置於神經元附近。96個探針連接到一個N1中央傳感器，也就是說每個傳感器有96*32=3072個電極。在人腦中一共需要放置4個這樣的傳感器。這些傳感器通過埋在頭皮下的線連接到耳後，與外部的pod相連。利用iPhone app就可以實現耳後pod的軟體更新。

傳感器通過埋在頭皮下的線連接到耳後的pod

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侵入式腦機還在技術起步階段，需要不斷的投入研發資源。如馬斯克的所言，Neuralink的這場發布會並不是為了推廣產品，而是為了吸引更多的高精尖研究人員加入。
Neuralink計劃今年通過FDA審批進行人體實驗。初步計劃在脊椎受損、漸凍症等癱瘓的患者身上進行實驗，包括操作滑鼠、電腦，甚至通過電腦與外界交流等能力。相較於侵入式腦機，非侵入式的商業化步伐走的更快，已針對細分行業推出了部分產品。Neurosky和Brainco都針對教育行業推出了頭環，通過採集頭皮腦電（Electroencephalography，EEG），判斷學生是否注意力集中，數據可實時反饋給老師，用於提高教學質量。

Brainco產品

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這家由華人學者韓璧丞創建的企業，若不是有很多大佬背書，差點要被小N認為是智商稅產品。Brainco所使用的是NASA的公開算法，利用檢測到的EEG（electroencephalogram，腦電圖），來反饋注意力的集中程度。NASA將此算法用於太空人的訓練中，檢測並提升太空人的注意力。

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這類頭環除了用於提升注意力外，更有意義的是用於注意力缺陷多動症兒童（ADHD）的治療。Agent Unicorn可全天候採集多動症兒童的頭皮腦電，這些數據可以用於分析、判斷哪些環境因素會引發這類症狀，為後續的治療提供更多線索。

Agent Unicorn產品

圖源：網絡

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由於設備的可穿戴性，非侵入式腦機的另一個熱點領域是社交、娛樂行業。結合AR/XR設備，可以給用戶帶去更豐富的體驗。Facebook的Reality Lab也做了非侵入式腦機接口的相關研究。本身強大的社交屬性決定了Facebook的研究首先從輔助溝通開始。

Facebook F8大會

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去年，Facebook和加州大學共同在Nature上發表論文，研究內容為利用大腦皮質信號實時解碼人類的對話，並且能達到每分鐘100字。以後Messenger聊天，再也不用打字發語音。（咱也用不上）

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未來這個技術將結合AR、腕部神經接口等，在社交娛樂場景獲得更廣應用。如利用腦電接口玩AR遊戲等。腦機接口也許會替代人類的語言文字，也許會比我們更早一步知道自己想說什麼。甚至未來可以將我們的大腦「Upload」到一個數字天堂。

電視劇Upload，人類將大腦上傳的科幻悲劇事故喜劇故事

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可小N有的時候也會問自己，是不是生活一定要追求效率至上。慢悠悠的說話，提筆書寫，逐字逐句地閱讀一本書，又有何不可。當血肉之軀被數位化替代，對於遭受疾病之苦的人們來說固然是好事。但從另一個角度來想，當血肉之軀失去了存在的意義，那麼剩下的那部分（叫它靈魂也好，思想也好）是否還依舊是"我"？未來的人類，與機器人有什麼區別呢？也許，機器人的每一個動作都是必要，每一行代碼都是最優解，而人類在有意或無意中犯下無數錯誤，才使得人類這個物種得以多樣化，得以在變幻莫測的環境中生存延續。

相關焦點

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  • 基因編輯與腦機接口,科技和人類的邊界在哪?
    原本只出現在科幻小說或影視作品裡的技術，也在現實生活中誕生，例如腦機接口。腦機接口：我還是我嗎？2020年8月28日，埃隆 · 馬斯克（Elon Musk）旗下的腦機接口公司 Neuralink 舉行發布會，展示了最新的可穿戴設備 LINK V0.9 和手術機器人，並利用小豬演示了腦機接口技術的實際應用過程。
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  • 腦機接口技術誕生「腦活動翻譯機」
    【來源：科技日報】據英國《自然·神經科學》雜誌30日發表的一項腦機接口最新研究，美國科學家報告了一種能夠以較高準確率解碼神經活動，並將其翻譯為句子的機器翻譯算法。通過該算法，可。當人類思考時，大腦皮層中的神經元會產生微小的電流，不同的思考活動，激活的神經元也不同——這就是腦機接口技術所依靠的原理。但一直以來，腦機接口在解碼神經活動方面只取得了有限的成功，其準確率依然遠遠低於解碼自然言語——過去的腦機接口只能解碼口頭詞語的片段或口頭詞組中不到40%的詞語。
  • Neuralink推出硬幣大小腦機接口產品
    原文標題Neuralink推出硬幣大小腦機接口產品，或將助人類實現「數字永生」；已消失語言將被算法破譯···｜零點報數本文轉載自【微信公眾號：零點有數科技，ID:Dataway-Dataway】,經微信公眾號授權轉載，如需轉載原文作者聯繫
  • 國內首個腦機接口及神經調控中心在瑞金醫院成立
    在大腦植入晶片，收集腦部信號，信號異常時，通過遠程調控電極刺激信號，將「異常信號掐死在搖籃階段」……這類腦機接口技術已在部分神經疾病領域獲得前瞻性應用。日前，上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院腦機接口及神經調控中心正式成立，「難治性抑鬱症腦機接口神經調控治療臨床研究」同日啟動。