文／陳根
距離馬斯克公布升級版腦機(jī)接口和進(jìn)行設(shè)備植入的手術(shù)機(jī)器人已經(jīng)一周有余，但學(xué)界對于被命名為the Link v 0．9版的腦機(jī)接口討論仍在繼續(xù)。
事實(shí)上，“腦機(jī)接口”作為前沿科技研究的熱點(diǎn)技術(shù)，一直頗受業(yè)界關(guān)注。2017年，馬斯克成立腦機(jī)接口公司Neuralink，兩年后，馬斯克和他的Neuralink團(tuán)隊(duì)發(fā)布了其首款產(chǎn)品，即“腦后插管”新技術(shù)，通過向大腦植入電極的方式來讀取大腦信號，并宣布了他們進(jìn)一步開發(fā)腦機(jī)接口的計(jì)劃。
可以說，腦機(jī)接口幾次在科技界掀起軒然大波，而這次的升級版腦機(jī)接口在帶來震撼過后，討論的聲音也漸趨理性。升級版的腦機(jī)接口是“言過其實(shí)”還是“確實(shí)如此”？其又將在腦機(jī)接口的發(fā)展里占據(jù)怎樣的地位？
從“腦后插管”到“腦中芯片”
2019年中旬，馬斯克公布了第一代腦機(jī)接口，也可以簡單描述為一個(gè)“腦后插管”技術(shù)，通過一臺神經(jīng)手術(shù)機(jī)器人，像微創(chuàng)眼科手術(shù)一樣安全無痛地在腦袋上穿孔，向大腦內(nèi)快速植入芯片，然后通過 USB－C 接口直接讀取大腦信號，并可以用 iPhone 控制。
具體來說，可以分成三步，首先，用“縫紉機(jī)”和激光在頭骨上鉆孔，當(dāng)然，不是傳統(tǒng)意義上的腦袋打洞，這種神經(jīng)外科機(jī)器人“縫紉機(jī)”能夠每分鐘植入六根線，且微創(chuàng)、無血和安全。
其次，向大腦植入定制芯片，以便更好地讀取和放大來自大腦的信號。定制芯片需要植入大腦的特定地方，其中，三個(gè)位于運(yùn)動(dòng)區(qū)域，一個(gè)位于感受區(qū)域，而唯一外置的設(shè)備則安裝在耳后，內(nèi)含一枚電池。
最后，就是信息的導(dǎo)出，這需要使用一種直徑4－6微米的線，而這些柔韌的線實(shí)際上是一種用類似玻璃紙的材料來做絕緣體，里面包含有一系列連接微小電極或傳感器的導(dǎo)線，與其他腦機(jī)接口中使用的材料相比，它不僅對大腦損害性更小，而且還能傳輸更多數(shù)據(jù)。
一年后，一周前，馬斯克在發(fā)布會上展示關(guān)于腦機(jī)接口的最新成果，其中包括簡化后硬幣大小的Neuralink植入物和進(jìn)行設(shè)備植入的手術(shù)機(jī)器人。
Neuralink 推出的新設(shè)備被命名為the Link v 0．9 版，較之初代的設(shè)備，植入步驟并沒有相差很大，但升級版的腦機(jī)接口尺寸更小，性能更好，和 Apple Watch 等智能手表一樣能夠待機(jī)一整天，在睡覺的時(shí)候無線充電。
值得一提的是，作為植入性的醫(yī)療器材，無線技術(shù)已經(jīng)有 10 多年的歷史了。包括此前植入心臟起搏器，或者深度腦刺激的設(shè)備都會有無線傳輸，但是寬帶沒有那么大，傳的數(shù)據(jù)并不是很多，且不能無線充電。而Neuralink 的無線既傳電能，又傳數(shù)據(jù)，這意味著，作為一個(gè)電子設(shè)備，Neuralink是完整的，這也是電子設(shè)計(jì)的一個(gè)進(jìn)展。
馬斯克此次所展示的芯片有 1024 個(gè)通道，而上一版本則有 3072 個(gè)通道。1024 個(gè)通道可以理解為 1024 個(gè)神經(jīng)信號采集點(diǎn)。與 3072 個(gè)通道相比，雖然采集點(diǎn)少了，但在給定的腦區(qū)和范圍內(nèi)（2x1 厘米范圍的運(yùn)動(dòng)皮層），采集到的有效數(shù)據(jù)未必受到影響。
此外，新的腦機(jī)接口搭配新版的手術(shù)機(jī)器人，相比去年的“縫紉機(jī)”看起來有了很大進(jìn)步。這臺機(jī)器會對大腦結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描，小心避開危險(xiǎn)區(qū)域，所以植入過程也不會對大腦產(chǎn)生傷害。
為了展示新設(shè)備，發(fā)布會現(xiàn)場，馬斯克展示了一群實(shí)驗(yàn)豬。這些實(shí)驗(yàn)豬之前曾接受過外科手術(shù)，由手術(shù)機(jī)器人將最新版的Neuralink設(shè)備植入大腦，時(shí)長約7分10秒。結(jié)果顯示，這些豬的大腦活動(dòng)可以通過無線傳輸?shù)礁浇慌_電腦上，讓在場所有人員看到當(dāng)馬斯克撫摸它們的鼻子時(shí)，這些豬的大腦神經(jīng)元有所反應(yīng)。
“言過其實(shí)”還是“確實(shí)如此”？
想要了解腦機(jī)接口，首先要明確幾個(gè)相關(guān)的概念。
腦機(jī)接口（Brain－computer Interface或者Brain－machine Interface）：通過傳感器提取頭皮上、大腦皮層上電場或磁場等信號、參數(shù)，進(jìn)而進(jìn)行數(shù)據(jù)提取、分類和分析，最終控制體外設(shè)備對人體周邊環(huán)境進(jìn)行增強(qiáng)或改善的人機(jī)交互裝置。
中樞神經(jīng)系統(tǒng)（Central Nervous System， CNS）：由大腦和脊髓組成，是人體運(yùn)動(dòng)的命令源也是腦機(jī)－接口主要分析目標(biāo)。
腦電波（Electroencephalogram， EEG）：與大腦皮層神經(jīng)元活躍度密切相關(guān)，大部分學(xué)者認(rèn)為其主要組成部分是神經(jīng)元突觸后電位。腦電波是腦－機(jī)接口的主要信號來源之一。
分形維數(shù)（Fractal Dimension， FD）：來源于分形理論，可以用于分析數(shù)據(jù)的復(fù)雜性。是現(xiàn)代科學(xué)用于分析混沌動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)和非線性信號的工具之一。
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