马斯克要“上传大脑” 不应该“只是玩笑”

2022年07月26日 15:19 次阅读 稿源:GeekPark极客公园 条评论

肉体在现实中沉睡,意识却在虚拟的文明里苏醒,当尼奥猛然睁眼看见自己满身的接口,才恍然发觉那个“真实”的 1999 年,不过是一个程序。《黑客帝国》里,当现实社会走向覆灭,人类的身体成为了养料,意识则经由脑机接口上传到“元宇宙”,不断在“母体”里轮回转世。

这部科幻片承载了很多人对脑机互联最初的想象,多年过去了,脑机接口还没真正走入大众,科幻片里的描述依旧神秘。就在前段时间,马斯克的一句话将“意识上传”的话题推向舆论热潮。

事情起源于狗狗币创始人比利·马库斯的Twitter一问:“如果将大脑上传到云端,并且与虚拟的自己交谈,你们彼此会不会成为朋友?”本是一句“黑镜式”的未来畅想,但马斯克回复说,“已经做到了(Already did it)”。

话毕,不仅社会讨论热情高涨,资本市场也闻风而动,当天下午,人脑工程概念股持续走高。马斯克之举,也被很多人认为是在为他的脑机接口公司 Neuralink 造势。

马斯克是个有野心的企业家,Neuralink 也是一家有野心的脑机接口公司。围观者们一方面对马斯克的发言嗤之以鼻,调侃操纵Twitter账号的是“虚拟马斯克”,质疑“一个亿万富翁哪有时间天天上Twitter”;一面又怕轻视马斯克这个神奇男人的能量,错过又一场逆风翻盘。

毕竟是马斯克,他让“上传大脑”的神奇故事变得破朔迷离。大家不禁好奇,这件事情是真的吗?Neuralink 是不是有了突破性进展?

“只是一句玩笑”

“马斯克所说的上传大脑指的是什么?”当极客公园拿着这个问题问国内脑机接口创业公司 BrainCo 强脑科技创始人兼 CEO 韩璧丞时,他的回复是:这可能只是一句玩笑。

“你去翻他的Twitter,前段时间说收购 Twitter,后来说要收购可口可乐,他是一个有幽默感,经常开玩笑的人。”在韩看来,脑机接口的技术远没有进展到交互层面,以 Neuralink 目前的水平根本不可能实现意识上传。

马斯克曾计划在 2023 年将脑机设备推向市场,然而推出尺寸更小的可穿戴设备 LINK V0.9 后,Neuralink 已经多年没有实质性的进展,最为人乐道的突破还主要停留在手术机器人上。公司最近的新闻除了对其研究伦理的质疑,还有“技术大牛出走,研发团队分崩离析”。

从在哈佛脑科学中心攻读博士到自己创业,韩璧丞已经深入脑机接口领域近八年,在他看来,即使脱离开马斯克这个热点新闻,“上传大脑”在目前这个阶段也并不可能实现,首要的一点就是,我们尚且不了解大脑。

我们唯一已知的完成完整全神经网络连接生物,是长度约 1 毫米的 C.elegans 秀丽隐杆线虫,它的全身只有大约 900 多 个细胞,其中三分之一左右都是神经元。这项全连接研究在 2019 年才宣告达成。

而人类则拥有860 亿个到上千亿个神经元,神经元之间的连接更是不计其数,要想弄清楚所有神经元及其连接,几乎不可能。

秀丽隐杆线虫神经元连接 |《Nature》

2009 年,美国启动了“脑计划(Brain Initiative)”,最终目标是完成对人脑的“绘制”,此计划被认为比花了 20 年才绘成草图的人类基因组计划还要困难。

除此之外,大脑还是一个混沌系统,当我们对其进行测量和预测时,初始条件即使发生极其微小的改变,结果就会产生巨大的偏差,可以说“牵一发而动全身”。

斯坦福大学神经生物学教授比尔·纽瑟姆(Bill Newsome)曾在接受人工智能和脑机接口话题的采访时说,“到现在我仍然无法回答意识来源的问题,能否在不远的将来找到答案我也并不乐观。”

Neuralink 或许是马斯克“永生计划”的一环,但在现在这个阶段,上传记忆和意识的设想显然希望不大。

韩璧丞也表达了他的想法,在他看来,“想要活得更久,保存实体的大脑更可能是未来非常重大的一个方向。”

探索大脑,“内外”有别

当然,人脑的复杂与未知不意味着脑机接口技术不能有所发展。其实在脑机接口的研究与应用中,大家所关注的并非单个神经元的活动状态,而是每个意图产生后,整体脑活动所呈现出的、最容易被检测的表征,而这也构成了“脑机交互”链条的起点。

2021 年 4 月,Neuralink 发布一段猴子玩“意念乒乓”的实验视频,将 Neuralink 实验拆解开来看:一只猴子脑内嵌入电极和芯片,通过手摇摇杆将电脑上的光标移动到指定地方,并在完成后动作获得食物奖励。

与此同时,猴子脑内的芯片记录下了活动对应的脑信号并进行解码,建立猴子脑区信号与动作意图之间的对应关系。多次训练后,研究人员断开摇杆和电脑之间的连接,猴子不进行任何接触仍然能控制光标移动——这也就是马斯克所吹嘘的“意念控制”。

Neuralink 猴子脑控制实验 | 网络

Neuralink 猴子脑控制实验 | 网络

在学术界看来,这其实算不上什么突破,早在 1969 年埃伯哈德·费兹 (Eberhard Fetz) 的实验室里,就有一只猴子用大脑控制了仪表器指针的转动。但以此实验为切口,我们可以了解脑机接口的工作方式:采集脑电信号——对信号进行处理(提取特征信息、分类判断)——信号输出——控制外部装置。

按照脑电信号采集位置及对人体侵入程度的不同,现在普遍将脑机接口简单分为两类:

植入式需要打开颅骨,将设备插到大脑内部,可以直接采集单个神经元的 Spike 信号;

非植入式:直接在颅骨上采集场电位信号,即内部神经元在外部形成的综合信号。

两种方式的利弊也很明显,植入式对人体侵害大,采集信号质量高;非植入式侵害小,相应的信号精度低,容易受外部影响。

Neuralink 采取的是植入式的路径,需要将电极放入大脑。“要实现大脑意识的上传,首先需要采集机到全脑的信号”,韩璧丞分析说,“这个过程需要在不同位置放入很多电极,显然马斯克目前并没有在自己头上做这件事。”

脑机接口初创公司 Synchron 的设备同样需要进到人体,但他们创新了植入的方式。与开颅手术不同,医生只需要在患者颈部切一个开口,就可以让支架通过导管进入大脑运动皮层的血管中,并与血管外边缘融合以采集脑信号。他们下一步的计划是缩小设备尺寸以及提高算力,借此,他们可以在大脑的不同部位放置大量的支架,执行更多的功能。

像 Synchron 和 Neuralink 这样的脑机接口公司,旨在利用植入式脑机接口,帮助高度残疾的人实现对外部器械的控制,以此提高生活的品质,他们代表了脑机接口在传统治疗退行性神经疾病(如癫痫)外的另一大趋势。

植入式设备还有一个重要的问题亟待突破,即材料学问题。除了精妙的神经系统,人体还有一套负责任的免疫系统,由于人体免疫系统的攻击,放入人体的电极周围会被包裹上一层神经胶质细胞,使得采集到的神经信号变弱,这也就意味着,开颅放进脑子的东西还需要定期更换

Nauralink 的设备采用了柔性电极材料,这种材料的使用除了减少对脑组织的损伤外,另一大作用就是提高生物相容性,但是现有的技术还远远不能让开颅手术“一劳永逸”。

非植入式脑机接口目前的应用主要分为两类,一是为残疾人设计的智能手、智能腿等假肢,另一类则是为了实现专注度训练,检测脑电波评测焦虑程度,以及睡眠质量等教育、娱乐功能。BrainCo 则是其中的代表性企业。

韩璧丞将准确地采集脑电信号比喻为“在喧嚣嘈杂的海边听 50 公里外蚊子拍动翅膀的声音,判断蚊子是怎么飞的”。

据他介绍,脑电是一个±50 微伏非常微弱的信号,如果在人的头皮采集,信号周围会混杂大量的噪音。所以非侵入式脑机接口技术,核心是通过传感器和算法的突破,去过滤或寻找喧杂噪音中非常精细的脑电信号。

为了攻克这一难点,他们发明和革新电极材料,突破了生物电信号大规模采集难点,同时提升了微型设备信号采集准确率。

不管是植入式还是非植入式,面对精妙而复杂的大脑,如何进行有效的解码都是需要解决的难题。

“我们最近学到,大脑是一个极其复杂宏大的动态系统,永远不要试图完美地了解和复制大脑”,韩璧丞对他们的经验做出总结。与很多脑机接口公司一样,他们也尝试利用自适应算法、遗传算法等,提高解码的准确度和有效性。

就像每个新兴科技一样,脑机接口面临的问题还有很多,就比如一家公司想在算法层面获得突破,或许还先得为如何获取足够的数据头疼好一阵子。

真正的“落地场景”

2019 年,BrainCo 的 BrainRobotics 被《时代》周刊评为“100 项最佳发明”,在那之前,一位中国残疾人艺术团的女歌手林安露安装上他们的仿生手,与朗朗一起弹奏了一曲《乘着歌声的翅膀》。

对于截肢多年的人来说,重新使用手指并且完成钢琴演奏是一件十分不可思议的事情,但在女孩的毅力和研发团队的坚持下,这件事情实现了——林安露坚持每天戴着仿生手锻炼 13 个小时,研发团队的一众工程师不断调试,为她开发了一套自适应仿生手的算法。

一群人的努力并不以那场演奏会为终结。韩璧丞分享了一个故事,在他们深圳的办公室里,有一位同样失去了手的同事负责做产品的设计与优化,他只花了一周的时间,就在仿生手的帮助下学会了弹琴。

用 BrainCo 仿生手弹琴 | 网络

韩璧丞向我们解释了“快速学习”的原理:当一个残疾人戴着我们的仿生手学会了游泳、弹钢琴,他的这种潜意识的感知和协调性其实都被我们复制了过来,沉淀到算法里。当识别到另一个残疾人想要游泳或弹钢琴的意图,我们就会在算法里迅速调取不同模型,适配手部的协调性完成快速学习与适应。

为了便于理解,他举了游泳的例子,“把你的大脑放在菲尔普斯的身体上,然后突然扔水里,尽管你的大脑告诉你不会游泳,但你的身体协调性会带着你做游泳的动作。”这也是他们面对大脑这个动态复杂的宏大系统时的对策——让大脑根据引导去进行适应和匹配。

脑机接口已经实现和正在突破的场景还有很多。

不久前,Synchron 宣布将其设备植入一名美国渐冻症患者体内,他们此前于澳大利亚四名患者体内植入的设备已经发挥作用,通过脑内植入的设备,患者能将想法转化成指令发送到手机和电脑上,完成发 WhatsApp 消息、在线购物等以往不能实现的操作。

Anumanchipalli 团队尝试使用大脑数据合成实时语音,尽管患者 81 周学会才学会 50 个单词进展缓慢,但团队正在向准确性、可理解性与实时音频的统一靠拢。

非常有意思的是,一心要打造自动驾驶和人形机器人的马斯克,本人其实是个比较坚定的“AI 威胁论”信仰者。对于如何应对可能在未来出现的“母体”,马斯克的答案不是寻找救世主尼奥,而是通过 Neuralink 这样的脑机接口技术,让人类吸收电脑的能力,成为“超人”,这样才能避免被灭绝的结局。

不用说,我们目前实在无法预测,《黑客帝国》一样的反乌托邦世界和移民火星,哪一个会先到来。但是至少看起来很神秘的脑机接口技术,是真正可以给有需要的残障病人和患者,带来帮助的。至于到底什么时候才能上传大脑,至少不是现在大家需要操心的。

毕竟,马斯克只有一个就已经很热闹了,再多几个“马斯克 AI”,人们怕是吃不消。

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