馬斯克的腦機接口，隱藏著人類敘事範式的重大轉折

2020年8月29日，埃隆·馬斯克發布最新一代侵入式腦機接口設備，並展示了在豬腦內的初步試驗成果。作為受到美國聯邦政府資助的科研項目，這項仍處於雛形期的前沿技術在當前時間窗口被秀出，意義耐人尋味。

錦緞謹以公開信息資料為依託，作出以下拋磚引玉式觀點，供各界探討。

01

鋼鐵俠為誰代言？

「鋼鐵俠」埃隆·馬斯克2016年7月牽頭成立Neuralink，整4年之後，這家致力於腦科學混合智能技術的公司，發布了可實際運作的腦機接口設備Link V0.9。

作為Neuralink的主要投資者，馬斯克被視為當今世界腦機接口技術領軍者，實際並不實至名歸。在他背後隱藏8位傑出科學家，一併構成Neuralink的聯合創始人陣營。

圖1：馬斯克演示Neuralink的腦機接口技術。

相比以這8位人士為基石的科研團隊，馬斯克更像一位前臺代言人。

這8位科學家分別是：

·Paul Merolla，IBM 「SyNAPSE計劃」（複製人腦計劃）首席晶片設計師。

·Vanessa Tolosa，全球生物相容微電極領域重要的研究者之一。

·Max Hodak，Tranic（美國一家生命科學機器人云端實驗室）創始人。

·Dongjin Seo，神經塵(neural dust)（一種超小型超音波傳感器）發明者。

·Ben Rapoport，一位擁有電子工程博士學位的神經外科醫師。

·Tim Hanson，材料科學與微製造專家，被譽為「地球上最好的全能工程師之一」。

·Flip Sabes， 加州大學舊金山分校醫學中心主管研究員，專精於皮質生理學、理論建模和人類心理生理學。

·Tim Gardner，前波士頓大學主管研究員，神經活動模式關係專家。

全美（甚至全球）8位各領域頂尖人士能夠與馬斯克建立統一戰線，其中的粘合劑決不止是金錢與後者的商業名望，底層邏輯在於國家利益。實質上，Neuralink實質承接的是美國1989年提出的腦科學計劃，這項計劃具有深刻的「軍民融合」（政企融）性質。

2016年Neuralink成立，這個時間點正是馬斯克的SpaceX開創火箭從太空直接垂直回收歷史的次年。這項技術最終夯實了馬斯克在NASA及聯盟政府心智中的地位。與SpaceX項目如出一轍，Neuralink項目仍是當代美國最重大的軍民融合項目之一，背後均受益於聯盟政府的資金資助與政策指引。

關於腦機接口技術，相比於公眾更願意看到的其或為人類生命科學帶來的益處，這一潘多拉魔盒裡還滿盛著晦暗：2019年5月23日，美國《Popular Science》月刊網站曾報導，美國國防部高級研究項目局正在出資請科學家研發通過遺傳工程改造的人腦、納米技術和紅外線等工具來立即了解士兵的想法，最終目標是打造可以用意識控制的武器。

故而可知，從SpaceX到Neuralink，馬斯克既有天選之子一面，也有美選代言者一面。最終那一面能給佔據博弈上風，值得警惕。

某種程度上，在2020年這一特殊年份，馬斯克代言的Neuralink腦機接口技術獲得FDA快速豁免，被極為立體地拋向公眾領域，成為當代最重磅科研成果之一，客觀上將極大提振美股市場士氣。誰將因此成為最大受益者，以及馬斯克將從中「收割」哪些利益，同樣耐人尋味。

02

核心技術是什麼？

Neuralink腦機接口設備主要涉及4項發明專利技術：

1.用於接收和處理由電極捕獲的腦物質中的神經事件的晶片（申請號：US20190286592A1）；

2.使用計算機視覺技術的機器人手術系統和方法（申請號：US20200085508A1）；

3.柔性電極絲(threads)及電極陣列製造防範（申請號：US20200085375A1）；

4.一種將裝置植入生物組織（例如腦組織）的系統和方法（申請號：US20200086111A1）。

以馬斯克的時間表為參照——2045年開發出全腦接口，這4項發明專利，向我們揭示出了未來25年一個主流投資路徑：基於半導體、人工智慧及生物醫學科技的混合智能。

就當下而言，腦機接口雛形階段的混合智能維度裡，相對最「簡單」的技術是晶片，相對最難的技術依次為柔性電極絲(threads)、機器人手術技術及植入生物組織方法。

【1】晶片

Neuralink腦機接口所使用的晶片是特別定製的專用集成電路晶片（ASIC），與柔性電極絲列陣連接。

該晶片包括與放大器陣列通信的配置電路和控制器。其中，配置電路被配置為接收程序指令和指示放大器的電壓閾值，並指示控制器僅傳遞來自放大器的特定行和列的信號；而控制器則與放大器陣列通信，將神經電壓信號打包成數據包。

由於每個晶片僅被配置為與有限數量的電極通信，但腦機接口需要許多個電極來覆蓋大腦，因此腦機接口需要大量晶片來處理來自所有電極的所有信號。

目前的Neuralink腦機接口晶片組包含12個晶片。每個晶片均集成了256個獨立可編程放大器，能夠處理256個通道的數據。12個這樣的晶片，總共有3072個通道，可讀取3072個電極的信息。

圖2：Neuralink植入腦機接口的晶片

2019年，來自中國天津大學的明東教授團隊，亦曾發布了世界首款腦—機編解碼集成晶片——「腦語者」。明東是中國腦機接口領域最活躍的研究者，其團隊目前相關發明專利申請的公開數量是中國最多的。

【2】柔性電極絲(threads)

柔性電極絲(threads)是Neuralink腦機接口設備最具壁壘的核心技術，是連接大腦生物組織的橋梁，是接收和反饋腦電波的通路。

在大腦的生物組織中植入電極，面臨的主要難題在於電極會引發生物組織炎症甚至對其造成損害，從而使生物組織的精確研究、診斷及醫學治療複雜化；此外，免疫反應以及植入部位周圍組織的生長，也會降低植入電極的長期生存能力和穩定性。

Neuralink所發明的柔性電極絲(threads)，所製造出的電極可以非常小、薄且柔軟，最大程度地減少了插入傷口，使目標組織在植入的電極周圍生長，改善了電極觸點與目標部位之間的距離，並允許更多數量的電極被植入。目前的植入成功率達到87%。

圖3：Neuralink腦內植入電極絲後的照片

Neuralink柔性電極絲寬度在4-6微米之間，觸頭的典型尺寸為10微米，並且各個列陣電極觸頭的面積小於350平方微米，每個陣列的96根絲中多達3072個電極。這樣的特徵尺寸，可以提高目標組織中細胞在電極陣列周圍生長和彼此通信的能力，並提供機械緩衝。

柔性電極絲的製造依賴於光刻機、刻蝕機、蒸鍍機、光刻膠等設備及材料。為了保障生物相容性，柔性電極絲使用的電介質包括聚醯亞胺、環氧、聚對二甲苯、聚對二甲苯和丙烯酸等化學材質。

從目前已知的實驗判斷，Neuralink是為數不多掌握腦用柔性電極絲(threads)製備技術的團隊。

【3】機器人手術系統及植入方法

如上所述，柔性電極絲又軟又薄且需求又多，故而難以通過常規外科手術植入，其87%的成功植入率主要得益於Neuralink自主研發的機器人手術系統。

該機器人每分鐘最多可以植入6根絲（最多192個電極）。每根絲都能以微米級的精度單獨植入腦中，並得以避開表面血管，瞄準特定的腦區。

該機器人手術系統的視覺定位原理為：使用特定顏色的光（近紫外波長在390納米至425納米之間的紅光或綠光）照亮機器人末端執行器的金屬部分，以更好地對比邊緣和特徵，並基於目標組織的輪廓圖像和電極的三角位置，引導機器人組件實施手術植入電極。

圖4：Neuralink機器人手術系統的外觀示意圖。

這套機器人手術系統，除了以CPU為核心的電腦系統之外，最重要的部件還主要包括由多臺高解析度攝像機、照相機及大量傳感器構成的視覺系統，以確保植入過程中不損壞血管或組織。

在此之外的重要部件則還包括一個與探針可逆地嚙合的針、探針盒以及一個固定針的機械臂。

以上，一個具體的電極及晶片植入流程基本是這樣的：

1. 探針通過臨時附接表面耦接到探針盒，同時將IC晶片耦合到探針盒的緊固件；

2. 對與探針可逆地接合的針進行配置，對機械臂進行配置，對照相/攝像頭進行配置；

3. 用針頭和探針刺穿生物組織,，拔出針頭，同時將探針以約一至約三毫米的深度留在生物組織內；

4. 從探針盒中取出IC晶片，使IC晶片留有生物組織，同時IC晶片仍拴在探針上。

03

全球進入科幻敘事時代？

儘管在Neuralink腦機接口設備上，馬斯克扮演的是一個前臺代言人角色；但不可否認的是，從特斯拉的儲能及自動行駛技術，到SpaceX的空天技術，再到Neuralink的腦科學技術，鋼鐵俠正在通過其非凡的勇氣引領他的同類開啟第四次科技革命的序幕。

而在這一巨大幕布內襯裡，則隱藏著人類敘事範式的重大轉折。

尤瓦爾.赫拉利在其《人類簡史》中總結到：人類的認知革命靠講故事驅動。馬斯克恰好是最新一個註腳。

無論是道格拉斯·亞當斯《銀河系漫遊指南》被其視為探索宇宙的原動力，還是阿西莫夫《銀河帝國：基地》被獵鷹九號於2018年被送上太空，科幻文學——這種求解「人類走向何處」這一第一性問題的敘事範式，正通過馬斯克的商業成就與影響力向人類社會施以無遠弗屆的影響。

圖4：阿西莫夫《銀河帝國：基地》系列文學作品。

燈塔國的技術成就與其文化領域的創意互為倒影，從《星球大戰》到《黑客帝國》到《盜夢空間》再到漫威宇宙，虛幻與真實互為進化之源，一邊是矽谷一邊是好萊塢，引得無數青年才俊蜂擁而入。

直至2015年8月，劉慈欣《三體》榮膺雨果獎獲獎，當周搜索指數飆升至近14萬，中國科幻始從小眾破繭，向主流湧動開去。

又到了2020年8月，國家電影局、中國科協聯合印發「科幻十條」，提出將科幻電影打造成為電影高質量發展的重要增長點和新動能。由此，武俠清宮讓位星辰大海的時代該來終來。

資本市場向來見微知著，我們是否可以預見：在兩大科技大國共同選擇下，在空天與人腦這兩大十萬億級市場預期指引下，未來60年（一個康波周期），人類文明將正式蹩進科幻敘事的範式之中？（作者：錦緞 九介）