日本在2008年就提出了「腦科學戰略研究項目」,重點開展腦機接口、腦計算機研發和神經信息相關的理論構建;歐盟在2013年提出「人類腦計劃」(HBP),重點開展人腦模擬、神經形態計算、神經機器人等領域研究;美國也同時啟動了「BRAIN計劃」,將大腦結構圖建立、類腦相關理論建模、腦機接口等列為研發重點;韓國在2016年發布《腦科學研究戰略》,重視腦神經信息學、腦工程學、人工神經網絡、大腦仿真計算機等領域的研發。
全球頂尖高校和技術公司也加入了類腦計算和類腦智能的布局。IBM推出了TrueNorth類腦晶片,試圖搶先打造類腦計算系統;受歐盟腦計劃支持的英國曼徹斯特大學和德國海德堡大學研發的神經擬態計算系統,分別推出了SpiNNaker 晶片和BrainScaleS 晶片。
此外,像微軟提出了意識網絡架構,聲稱是具備可解釋性的新型類腦系統;谷歌在現有谷歌大腦基礎上結合醫學、生物學積極布局人工智慧。
我國積極加速類腦智能計劃。比如我國在2016年《「十三五」國家科技創新規劃》也將腦科學與類腦研究列入科技創新2030重大項目。2017年國務院《新一代人工智慧發展規劃》提出,2030年類腦智能領域取得重大突破的發展目標。在2017、2018年,我國分別成立了類腦智能技術及應用國家工程實驗室、北京腦科學與類腦研究中心,形成了「南腦北腦」共同快速發展的格局。
當然,現在類腦計算的發展仍然處在初期的探索階段。
2016年6月,馬斯克曾經探討過一個科幻小說概念「neural lace」,即人腦與機器交互。之後不久,馬斯克就與其他八位聯合創始人,創辦了一家負責研發植入式腦機接口技術的神經科技公司,正是Neuralink。
Neuralink成立之初,就表示他們計劃開發一種可以植入大腦的設備,該設備將幫助患有某些腦部受傷的人,例如中風的人。馬斯克也在博客上表示,Neuralink計劃在大約四年內將該設備推向市場。
但實際上,Neuralink自成立以後,一直沒有什麼大的公開活動。直到2019年7月17日,Neuralink召開了一次大型發布會,馬斯克在會上介紹了Neuralink的腦機接口系統獲得的突破性新進展。
與以前的技術相比,Neuralink的新系統對大腦的損傷更小,並且能傳輸更多數據。同時,Neuralink團隊已經用機器人對動物進行了至少19次手術,並且成功地放置了所謂的「線(threads)」的電路,使得動物能夠用大腦控制機器,成功率大約有87%。馬斯克介紹,Neuralink團隊成功地讓「一隻猴子通過大腦來控制電腦。」
腦機接口技術讓癱瘓患者重新建站立。
在會後的媒體招待會上,馬斯克更是透露Neuralink最早將在明年獲得美國食品和藥物管理局(FDA)的批准,開始對人類進行臨床試驗。
你可能非常好奇這項技術到底是如何實現的,而馬斯克也非常樂於把他的偉大想法公之於眾。2019年,Neuralink技術取得重大突破,已初步建立了完整的腦機接口系統。馬斯克還召開了一場發布會,引起了廣泛關注。
在演講中,馬斯克表示系統的建構主要依靠三件套:微型可植入晶片、自動插入器和柔性電極。系統的大致過程是,在人腦中安裝「微型晶片」,然後利用「自動插入器」將「柔性電極」插入至大腦內,完成晶片與外部計算的連接,進而控制人類的大腦。
首先是柔性電極,目前所使用的柔性電極材料與人體融合度更高,更為安全,同時,它能夠以更快的速率實現更多數據量的傳輸。據了解,單個電極的直徑只有髮絲直徑的四分之一。
這些柔性電極會通過刺激大腦中的神經元獲取信號,然後將這些信號無線傳輸至外界計算機上。
柔性電極插入大腦皮層
要想將如此細的電極插入到人腦中,通過人為來操作是非常困難的。在這裡,研究人員最新開發出了一款自動電極插入器。這款插入包含針式鉗夾盒,大腦位置傳感器,針頭監控器和多個相機,能夠準確完成電極置入工作。
這款電極插入器已經在動物身上進行了試驗,從結果來看,成功率可以達到87.1%。
不過,插入工作之前,還需要先利用雷射束在頭骨上創建一些小孔。這貌似聽起來有些恐怖,不過,馬斯克解釋說,整個過程類似於Lasik雷射眼科手術,不會產生任何的不適感。
最後就是關鍵的晶片傳感器。這款晶片傳感器超迷你,只有5mm。當電極觸發神經元後,晶片能夠對其信號進行過濾、放大和數位化處理,並通過USB-C口進行對外的數據傳輸。
以上便是腦機接口系統將晶片傳感器和電極插入大腦以連接神經元進行數據傳輸的過程。