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马斯克的脑机接口秀有重大突破吗?

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发表于 2020-09-05 20:58 | 显示全部楼层 |阅读模式

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马斯克的脑机接口秀有重大突破吗?
Is Musk's BRAIN-COMPUTER interface show a big break?
------人眼新问(20) 马斯克的脑机接口能让盲人复明吗?
都世民(Du Shimin)
摘要:本文首先讨论马斯克的脑机接口秀有没有重大突破?有关专家对此发表的看法,笔者加以综合,以此说明这次发布会并没有重大突破,阐述其相关内容,便进一步讨论有关问题。
关键词:马斯克,脑机接口秀,盲人复明,重大突破。

突破在哪里?
2020年08月29日,来自DeepTech的一篇报道:这场15 万人在线观看的直播中,马斯克发布了传说中的Neuralink脑机交互设备,并向大家展示了三只植入脑机芯片的小猪。马斯克现场“遛猪”,宣布在脑机接口重大突破!这是马斯克的 Neuralink 的发布会。在其他网站也有相关报道,已成为网络上的近期热点话题。(https://tech.ifeng.com/c/7zK9RX7yb7z
·哈佛大学脑科学博士韩璧丞告诉 Deeptech,“Neuralink 发布的高通量电极的接口装置是一个突破,这是工程上的重大突破”。这位非侵入式脑机接口公司的创始人,对侵入式脑机接口的发布会发表的看法。没有说明电极的接口装置在减少发热、散热、结构复杂程度、激光器拆装是否方便?成本是否低廉?等多项技术指标如何综合考虑?
· 杜克大学研究员刘冰却认为:马斯克展示的所有技术,都是早已存在的,并没有特别新的东西。
· 英国纽卡斯尔大学教授安德鲁·杰克逊指出,这次展示中并没有什么“革命性”的内容,主要展示了在解决多电极植入的工程挑战方面取得的新进展。
· 我国植入式脑机接口和计算神经科学专家刘冰认为,马斯克没有提供特别的新知识、没有展示全新技术,因此马斯克也算不上夸大其词。“
· 柔灵科技公司创始人孙瑜则认为,马斯克所展示的,是把一项既有的技术给产品化,不再是冷冰冰的机器,或者是电极。”
· 应该说,马斯克现场“遛猪”主要展示了在实现脑机接口的技术路径方面的探索,而非基本原理或技术应用上的突破。
业界认为,脑机接口技术的突破应在传感精度、集成计算效率、编解码能力、互适应手段等方面下功夫。
笔者思考马斯克的新近发布会,确实没有展示创新的内容,只是作了些技术改进,也就谈不上有什么重大突破!为什么会这样说呢?
脑机接口的两种方式的争论由来已久
早在20世纪20年代,科学家发现脑电波后,对脑机接口的探索就已经开始。此后数十年,这项技术逐渐带来一些实用化产品,比如为失聪者植入人工耳蜗可恢复听力。总体来看,脑机接口的应用主要集中在神经康复和辅助医学领域,在重症医学领域的应用还十分有限。
脑机接口已经有几十年的历史,逐渐形成了两大派别:侵入式和非侵入式。两者的区别在于是否需要进行开颅手术。会带来什么样的风险尚未可知。非侵入式脑机接口像是做脑电图检测,设备从头皮或大脑外围获得信号,这种方式的优点是不会产生创伤;而侵入式则要在大脑植入芯片,但是获得的信号非常精准。在脑机接口领域,侵入式和非侵入式的争论由来已久。
上述争论的焦点是什么?
非侵入式的创始人韩璧丞认为:只有那些有脑疾病的患者才可能愿意接受开颅手术,这导致了至今没有普通人身上的数据;二是人类大脑中有近千亿个神经元,要去精细获取每个神经元的信号几乎不可能,而单个神经元的信号并没有太大应用价值。
认同侵入式脑机接口的专家认为:在大脑之外获取大脑内的神经信号,好比在大海边捕捉蚊子飞过的声音,无论怎么努力,信号的纯净度存在瓶颈,这是明显的天花板。
马斯克也想减少侵入式的 “开颅风险“。他曾表示,“希望植入(芯片)过程能够像激光近视矫正手术一样没有创伤,甚至不需要全身麻醉”。另外这种做法很容易受到黑客的攻击,带来不可估量的奉献,以及隐私问题。
这是上述争论的关键所在。应当指出的是,这次发布会并没有整体实验的数据,因此风险承诺更难评价,在帕金森手术中植入的是单个电极,如果植入上千的电极,问题可就大多了。
也就是说对马斯克的发布会有没有重要突破?涉不涉及两派的争论?笔者思考应该不涉及。
如何解读马斯克展示的具体内容?
1)马斯克首先演示的是手术机器人,这不是新的话题。
可以把 Neuralink 的新版芯片 LINK V0.9 植入动物人脑内。芯片尺寸为 23mm X 8mm,需要在颅顶开洞,将其植入,安装方式与头骨平齐。
2)马斯克展示现场“遛猪”,是想以此证明该设备对大脑信号的采集和解读能力。对此韩璧丞认为,MIT sodini 实验室此前也发布过一个类似实验,在猪的脑表面读取了类似 ecog 信号。
3)脑机接口和机械臂
中科院深港脑科学创新研究院李骁健博士说,早先美国国防部资助的 “脑控机械臂” 的需求,借助于脑机接口和机械臂,让 “缺胳膊少腿” 的伤兵能实现生活自理。“早期做的这类电极要扎得比较深,是戳进大脑深处(DBS,即深度脑刺激疗法)。”
教授级高工的李骁健博士也认为:马斯克展示的这种电极不会扎得深,就是刺在大脑皮层上,实际上就是运动控制。
4)关于盲人复明的研究
过去有商业公司尝试在盲人的视觉皮层植入电极,期望让盲人获得视觉感应,目前只能让盲人看到一些光亮,根本没有真实视觉。欧盟的脑计划也有此相关内容,深圳的研究所也做这方面的工作,没有成功的相关报道。
5)机器与大脑之间的解码与互动
关于马斯克所阐述的这项技术的其他一系列应用,则都要牵扯到机器与大脑之间的解码与互动。
北师大珠海校区认知神经工效研究中心的李征研究员认为:“如果不考虑精度的话,对于脑电波的解码在2009 年就有人做了。马斯克那个视频,一些变量精度的确提高了,他们选择的解码比较容易。”
密歇根大学医学院麻醉系的黄梓芮博士认为:目前的芯片植入主要针对运动皮层,而运动皮层信号的解码技术早已实现,不是难点。
如果马斯克发布会涉及解码人类语言,决策或意识内容,那么一定要有神经解码的新技术。Neuralink 与人脑打交道,缺少神经科学的知识,机器学习也可能会走弯路。
李征认为,马斯克对于这个项目的诸多美好设想,目前的限制不是硬件,而是神经科学知识。“我们对一些疾病了解还不够深,所以即使他们今天已经做好了植入系统的硬件、软件和 FDA 的许可,还是不能解决上面列出的大部分问题——或许能解决一两个,其他的都要等着神经科学或者其他方面的研究到位才能做到。
在美国多年从事康复研究的林方博士认为,脑机接口是作为辅助工具,帮助那些有语言障碍或者运动障碍的人实现正常的器官功能。Neuralink 目前能解决与动作有关的信号解码,但与人的思维意识还有很大距离。
6)无线传输
林方博士评价,Neuralink 的系统实现了微型化,没有现有设备的累赘,但还需要实现解码信号的无线传输。只是相对于有线传输,无线传输需要解决电池能耗问题和解码信号的高保真问题。电池的问题或许通过无线充电来解决,否则长期而言就需要反复拆卸、安装植入大脑的装置。
黄梓芮则认为,“基于我对发布会内容的理解,这无线传输似乎已经实现。目前的主要挑战是距离限制(3-10 米),有效频段范围和数据的质量。我觉得这些都不太难。
http://nws.sciencenet.cn/,2020年08月29日)
http://dy.163.com/article/FLHSBJ1605119734.html
http://news.sciencenet.cn/  2020/9/1 14:42:21)
(微信号:ChinaVentureWeixin)
https://www.linkedin.com/feed/news/马斯克靠小猪掀起脑机狂潮-4932148/)

问题在哪里?
马斯克在发布会上说,未来人人都可以在脑部植入一个芯片,“解决从记忆力丧失到听力丧失、失明、瘫痪、抑郁、失眠、极度疼痛、焦虑、成瘾、中风、脑部损害等一系列问题”。
在马斯克看来未来的前景十分美好:
·可以用来重新训练大脑中导致上瘾和抑郁的部分;
·可以帮助强迫症患者,是否可以刺激催产素、血清素和其他化学物质的释放;
·可以帮助那些患有受伤、自闭症和肌萎缩性脊髓侧索硬化症或 ALS 的残疾人;
·可以“直接用我们的芯片”播放音乐。马斯克的芯片成了“播放器”。
实际上Neuralink 的目的是实现人机共生或人机融合、恼机融合。这与美国人工智能专家库兹韦尔一样的思维,一样的诳语。
·有人担心人工智能会屠杀人类,因此需要寻找解决的办法,这就是将人和机器结合,通过脑机接口,实现高带宽的信息传输。“如果你不能打败他们,那就加入他们。”这是脑机融合的研究目的吗?
·Neuralink 是马斯克的联合创始人之一,2019 年的发布会之前,他曾公开表达质疑。他向《麻省理工科技评论》表示,马斯克推动的技术更适应基础研究,“推动人类使用这种技术可能为时过早”。
·2017 年,研究小组曾在一次手术中将 10000 个电极植入活羊的大脑,但实验失败了。没有说明失败的原因。这表明植入电极越多是不是就越好?
· Neuralink使用的是柔性聚合物,这种聚合物在人体内不太可能存在十年,如果材料更新,难道再进行升级手术不可吗?至少电池是需要更换,一个正常人谁能干这种事情!
笔者思考
应当指出的是,上面综合了专家的有关评论,都是属于同向思维,同方向研究的专家,但是没有对脑机接口有不同看法的专家的意见,如何检验马斯克对他研究的脑机接口的诸多承诺?笔者认为,首先应该是在视觉方面,因为人眼的感官信息占了绝大部分,因为人的视觉又与大脑有关,还与心有关,这些问题如何解决?例如,
· 视觉系统到底有几个通道?视觉系统的反馈通道在哪里?视觉通道中有没有无线传输通道?
· 视觉系统的宏观与微观的关系,怎么才能找到他们之间的链接?怎样解释这之间的运行机制?
· 视觉系统的细胞之间的同步运行机制,在引入诸多电极以后,这两者是什么关系?电极之间的同步与细胞的同步,是不是相同的运行机制?
· 脑电波与视觉之间的关系,这之间的细胞连接至今不清楚,神经元回路能不能够与实际细胞连接相同?尚未证实。
· 脑机接口能否让盲人复明?欧盟的脑计划还有三年时间,就可以知道他们解决了盲人复明问题没有?研究盲人复明问题,还有其他方法,这些方法之间,谁能解决?谁能搞清这之间的内在机制?马斯克认为10年内能解决,他的话能不能兑现?只能拭目以待!
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