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編者按：馬斯克有著非凡的推銷能力和創(chuàng)新執(zhí)行能力。這讓他吹過牛一個接一個地實現(xiàn)。他的最新進(jìn)展是腦機(jī)接口技術(shù)公司Neuralink融醫(yī)療設(shè)備、腦外科、機(jī)器人技術(shù)、神經(jīng)科學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)于一身的神經(jīng)植入物L(fēng)ink。這個東西現(xiàn)在能做什么？不能做什么？未來可能做到什么？針對這些問題，身為科學(xué)家和工程師的Thomas Smith進(jìn)行了解讀。原文標(biāo)題是：A Scientist and Engineer Explain Everything Elon Musk’s Neuralink Can (and Can’t) Do。篇幅關(guān)系，我們分兩部分刊出，此為上半部分。

劃重點：

從馬斯克的演示很難看出，他討論的是一種今天已經(jīng)實現(xiàn)的真正技術(shù)，還是仍然需要數(shù)十年才能實現(xiàn)的理想愿景

Link是帶有連接線植入到大腦的Fitbit，相對于現(xiàn)有植入物有了不少漸進(jìn)性的改良

Neuralink有可能利用這種設(shè)備為截肢者造出跟大腦相連的人造肢體，恢復(fù)觸覺

Link只實現(xiàn)了跟大腦皮質(zhì)表面的對接，無法解決記憶喪失、抑郁、焦慮、失眠、成癮等問題

噱頭大于內(nèi)容的技術(shù)演示？

8月底的時候，超過15萬人觀看了腦機(jī)接口公司Neuralink演示最新技術(shù)的了網(wǎng)絡(luò)直播。由埃隆· 馬斯克（Elon Musk）創(chuàng)立的這家秘密的創(chuàng)業(yè)公司計劃用微型的大腦植入物將人類與AI融合到一起。

觀看者享受到了自己最近記憶中最引人入勝、最奇特的一場技術(shù)演示之一，他們看到了神經(jīng)外科手術(shù)機(jī)器人，對活體大腦尖峰神經(jīng)元的實時刺激，以及穿著定制的運動外套的億萬富翁偷偷地跟一頭塔姆沃思豬交談的奇特景象，看起來他似乎想哄它該上臺表演了（“來吧，Gertrude，我們這兒有好吃的！”）。

馬斯克是一位天才的表演者，以表演特技著稱，比方說把自己的Tesla汽車發(fā)射到太空，賣真能用的火焰槍來給他的挖隧道企業(yè)宣傳。不過從這次他的舞臺效果很難看出，他討論的是一種今天已經(jīng)實現(xiàn)的真正技術(shù)，還是仍然需要數(shù)十年才能實現(xiàn)的理想愿景。Neuralink 還是一家極其復(fù)雜的公司，融醫(yī)療設(shè)備、腦外科、機(jī)器人技術(shù)、神經(jīng)科學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)于一身。這使得了解它的技術(shù)變得更加困難。

我擁有約翰·霍普金斯大學(xué)認(rèn)知科學(xué)（神經(jīng)科學(xué)和語言學(xué)）學(xué)位，在AI方面有十年的經(jīng)驗。我的朋友，合著者Chris Chiang（也來自霍普金斯）擁有生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)位，在過去八年的時間里一直從事醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域的工作。馬斯克的演講甚至還沒有結(jié)束，我們就開始開始研究Neuralink的演示到底展示了什么東西了。它的技術(shù)的哪些部分對醫(yī)學(xué)是有用的？自上次的2019年他們分享設(shè)備的詳細(xì)信息以來，公司做出了哪些改變和犧牲？我們什么時候會實現(xiàn)心靈感應(yīng)？這對計算機(jī)連接大腦的未來來說意味著什么？

不過從這次他的舞臺效果很難看出，他討論的究竟是一種今天已經(jīng)實現(xiàn)的真正技術(shù)，還是仍然需要數(shù)十年才能實現(xiàn)的理想愿景。

Neuralink技術(shù)的核心是Link，硬幣大小的植入物，馬斯克在演示中對Link的描述是“帶有連接線，植入大腦的Fitbit”。就像通過無線方式充電的手機(jī)一樣，Link通過電磁感應(yīng)充電，其厚度跟人的頭骨（8毫米）大致相當(dāng)。Neuralink 用的是定制外科手術(shù)機(jī)器人來安裝Link。這種機(jī)器人在操作上有點像縫紉機(jī)。機(jī)器人會先在頭骨上鉆一個洞，然后將Link塞進(jìn)去，就像給酒瓶塞塞子一樣。然后再用設(shè)備把頭皮縫合起來，讓Link不可見。馬斯克在演示中曾打趣說，自己腦袋上說不定就已經(jīng)悄悄地裝了一塊Link。

Link的底部有1000多個細(xì)小電極，這些電極組織成了一根根的“線”，每根線大約是5微米寬——相當(dāng)于人的頭發(fā)厚度的1/20。機(jī)器人會把這些電極插入到大腦的皮層表面，讓Link設(shè)備既可以讀取皮質(zhì)的電脈沖，又可以將信號“寫入”到大腦當(dāng)中。馬斯克稱整個安裝過程（在演示時播放了一段簡短的視頻）“不算太麻煩”。機(jī)器人會把一個接一個的電極快速地插入到活體大腦，并且會躲避血管以最大程度地減少出血。

Neuralink的機(jī)器人把電極線插入活體大腦。

讓機(jī)器人用縫紉針反復(fù)刺入你的大腦似乎令人毛骨悚然，但Neuralink需要機(jī)器人這個外科醫(yī)生，因為Link的電極線很小，操作時必須避開大量的細(xì)小血管，而且需要插入大量的電極。Neuralink的機(jī)器人的“手”甚至比最優(yōu)秀的人類外科醫(yī)生的手還要穩(wěn)定。手術(shù)期間，熟練的顯微外科醫(yī)師的手?jǐn)[動的最小距離約為50–100微米?？僧?dāng)你安裝的是5微米寬的電極時，這樣的擺動幅度仍然太大。

為了讓植入過程對腦部造成的損傷最小化，也少不了機(jī)器人的幫忙。在植入Link的時候如果擊穿血管的話不僅會導(dǎo)致附近的神經(jīng)元萎縮，而且設(shè)備的信號質(zhì)量也會逐漸下降，甚至可能嚴(yán)重?fù)p害血腦屏障。避免這種情況尤為重要，因為血腦屏障被破壞是很多神經(jīng)退行性疾病的根本原因，比方說阿爾茨海默氏癥，帕金森氏癥和多發(fā)性硬化癥。

Neuralink 聲稱，這種植入手術(shù)大約需要一個小時，并且可以在不進(jìn)行全身麻醉的情況下在門診即可進(jìn)行。該公司還聲稱這一過程完全是可逆的（但是，如果用戶取出設(shè)備的話，頭骨上會有一個洞）。馬斯克希望用戶能像我們今天升級iPhone一樣每隔幾年就對植入的Link進(jìn)行一次升級。

Link的可能性

這已經(jīng)帶來了一些引人注目的可能性，同時也可能會帶來一些令人擔(dān)憂的風(fēng)險和挑戰(zhàn)。跟現(xiàn)有的神經(jīng)植入物（是的，這玩意兒已經(jīng)有了）相比，Link令人印象深刻。Link的競爭對手Utah Array是一種用于神經(jīng)植入物的系統(tǒng)（馬斯克在演示里面曾提到過）。這種系統(tǒng)通常要連接到頭骨上的一個笨重的盒子上，而且還需要外接大量硬件和電纜。此外，還必須由熟練的外科醫(yī)生來安裝（手術(shù)手冊有41頁厚）。

像Utah Array這樣的神經(jīng)植入物還存在重大風(fēng)險，包括在安裝手術(shù)期間至少有1％的中風(fēng)風(fēng)險，安裝后感染的風(fēng)險最高可達(dá)5％，這種風(fēng)險程度一般都需要臨時移除至少一部分植入物。由于Link是完全嵌入到皮膚下面并以無線的方式傳輸數(shù)據(jù)的，所以細(xì)菌可利用該設(shè)備慢慢感染大腦的渠道很少。

類似Utah Array這樣的現(xiàn)有設(shè)備的電極也很笨重，而且通常必須安裝在大腦特定的一小塊區(qū)域內(nèi)，還必須均勻覆蓋。相比之下，Link可以利用線纜把電極散步在多個相鄰區(qū)域內(nèi)，這樣一次性能訪問更多的大腦區(qū)域。Utah Array的電極也少得多——一般是256個，而Link的電極則為1000+。就像攝像頭傳感器的像素數(shù)量一樣，更多的電極意味著更高的數(shù)據(jù)分辨率，并有可能更好地了解大腦的活動。值得注意的是，相對于頭皮EEG等非侵入性的大腦解讀技術(shù)（探測活動發(fā)生在頭皮而不是大腦），Link有著更好的分辨率。

Neuralink的機(jī)器人的“手”甚至比最優(yōu)秀的人類外科醫(yī)生的手還要穩(wěn)定。

自從2019年那場演示以來，Neuralink對Link初始版本的訴求已經(jīng)發(fā)生了巨大變化。剛開始的時候，馬斯克曾打算讓Lin的電極延伸到大腦深處，進(jìn)入到類似邊緣系統(tǒng)（有調(diào)節(jié)情緒功能，影響成癮和焦慮）等區(qū)域及其子系統(tǒng)海馬體（負(fù)責(zé)長時記憶等功能）。不過，就像我們在演示所看到的那樣，他們的團(tuán)隊這次只是局限在跟皮質(zhì)表面對接，這一區(qū)域位于大腦外表面，更容易打交道。

這意味著馬斯克在演示里面承諾的很多治療方法和能力仍需要數(shù)年才能實現(xiàn)。如果沒法訪問大腦深層區(qū)域的話，Neuralink就很難解決記憶喪失、抑郁、焦慮、失眠、成癮或者很多的中風(fēng)問題，馬斯克吹噓的讓大腦“下載”新技能就更不用說了。比方說，像黑客帝國那樣把技能下載給大腦可能要能訪問參與程序記憶形成過程的基底神經(jīng)節(jié)。但這種結(jié)構(gòu)位于皮質(zhì)表面之下的大腦深處，目前這代Link很可能鞭長莫及。

Neuralink 希望能夠治療的疾病。（失憶、失聰、失明、癱瘓、抑郁、失眠......）

盡管如此，皮質(zhì)表面也仍然有很多工作可以做。比方說，初級軀體感覺皮質(zhì)位于大腦的頂葉上，Neuralink的設(shè)備很可能可以進(jìn)入到這一區(qū)域。它處理的是實現(xiàn)身體感覺的“輸入”，包括本體感覺（感受身體在空間的位置）、疼痛、觸摸以及溫度。同樣，初級運動皮質(zhì)也可能是訪問得到，這種皮質(zhì)控制肢體、軀干、眼睛及其他身體部位的移動所需的“輸出”。這兩個區(qū)域在物理上跟身體的各個區(qū)域有映射關(guān)系，所以電極的放置會相對簡單。

將這兩個區(qū)域的Link植入物連接起來可提供一些強(qiáng)大功能。比方說，Neuralink有可能利用這種設(shè)備為截肢者造出跟大腦相連的人造肢體。假肢上的傳感器可以無線連接到Link，再將信號發(fā)送給初級軀體感覺皮質(zhì)，讓假肢有逼真的感覺。同理，Link也可以從初級運動皮層讀取信息，并將這一區(qū)域的信號轉(zhuǎn)換為移動假肢的指令。

最終結(jié)果會是患者可以用大腦控制的人造肢體，觸覺得到恢復(fù)，這對于精細(xì)運動技能來說至關(guān)重要。實際上，其他的腦植入物已經(jīng)證明了這一點。馬斯克的演示也暗示了這個方向。在演示中，植入例Link的豬在跑步機(jī)上行走，而屏幕上的圖形則根據(jù)從大腦讀取的信號顯示出豬腿部的預(yù)測位置，預(yù)測結(jié)果跟實際的運動位置耦合得很好（盡管不是很完美）。Link的小尺寸、更高的分辨率以及無線功能有可能給患者帶來更好的精細(xì)運動控制，更逼真的感覺，而且跟現(xiàn)有設(shè)備相比，還減少了外置盒子和電線。

也可以利用類似的技術(shù)來繞過脊椎受損的神經(jīng)，恢復(fù)截癱患者的感覺和活動。Neuralink 已經(jīng)暗示治療癱瘓會是這種技術(shù)在人身上的第一批應(yīng)用。很有可能正是因為這種可能性及其潛在影響，導(dǎo)致美國食品和藥物管理局（FDA）為Link授予“突破性設(shè)備”的稱號，這也讓Neuralink在FDA的審核流程上擁有了優(yōu)先權(quán)，并且擁有跟FDA額外的互動方式，從而更快地收到反饋。

Link還可能跟皮質(zhì)表面的其他大腦區(qū)域（比方說初級聽覺皮層和初級視覺皮層）連接。這些區(qū)域分別包含聽覺譜和視野的物理映射。這區(qū)域比大腦的感覺和運動區(qū)域還要復(fù)雜，因此Neuralink 不大可能在不久的將來將圖像疊加到我們的視野當(dāng)中，或在我們的腦海里播放音樂。但是，即便是現(xiàn)在這個版本的Link，也可能用一種生硬的方式刺激這些區(qū)域，從而產(chǎn)生只有你才能感覺得到的閃爍、聲音或色彩。這個可以用來通知你發(fā)生了某種事件，比方說你手機(jī)收到了短信或者你的Tesla前方道路上即將出現(xiàn)路障。

稍微深入一點大腦的話，Link甚至有可能刺激接收與味覺相關(guān)的輸入的初級味覺皮層。當(dāng)用戶吃西蘭花或其他健康但相對乏味的食品時，Link可以刺激味覺皮質(zhì)里面的甜味神經(jīng)元，讓人產(chǎn)生自己正在享用美味甜點的印象。這乍看之下似乎很愚蠢，但是對于在化療期間經(jīng)常難以吃飽癌癥患者來說，提高胃口已被證實是一種行之有效的療法。

譯者：boxi。

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