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马斯克自称“大脑上云”,业内专家:可能需要扎上无数根针
最后更新: 2022-07-25 11:12:42在这个过程中,脑机接口技术主要的驱动力来自一些顶级实验室,前赴后继地去改善数据采集和解析的能力,并通过设备提高对人类大脑的认知。整个脑科学产业,是在近些年特别是2010年之后才开始密集发展,此前更像是一个沉默期,它需要硬件算力的增加以及材料学的突破,随后才有产业化体系的公司出现,包括Neuralink和BrainCo都是在2015年之后才开始脑科学方面的创业。
目前,脑机接口技术的发展主要围绕两大方向。
一是人们关心的脑疾病问题。在人类所有医疗花销中,与大脑相关的占比接近30%,但像老年痴呆、自闭症等与大脑相关的疾病目前并没有好的药物去根治,脑机接口技术被视为一个替代性的解决方案。例如,马斯克的Neuralink就致力于帮助重度瘫痪病人和帕金森病人恢复一些运动功能。BrainCo做的则是脑机接口中相对较难的一项技术,目标是重塑人类手部神经,让病人通过智能假肢实现灵活控制。
第二方向就是交互。人类对外输出其实是有很大限制的,例如语言功能需要使用人体进化中的100块肌肉,手部动作需要用到34块肌肉,这些功能背后是拥有860亿到上千亿神经元的大脑,所以脑机接口技术发展的另一个方向就是通过设备提高和增强人类的输出。
观察者网:脑机接口的技术路径大致可以分为侵入式和非侵入式,您认为这两种技术路径各有什么优势和缺点?哪种路径的发展速度更快?
韩璧丞:侵入式和非侵入式是解决同样问题的两种不同路径,但它们的应用方向有非常大的区别。侵入式技术主要应用在重度脑疾病领域,例如渐冻症以及重度昏迷的植物人,他们需要一个可以检测到大脑源头信号的设备,帮助他们与外界进行意识的交流。
另外,包括癫痫、帕金森等疾病也可能需要植入式的脑机接口设备对大脑进行深度的脑刺激。非侵入式涉及的领域更加广泛一些,例如自闭症、老年痴呆、抑郁症、睡眠调节以及智能假肢等,它与侵入式所覆盖的领域是不同的。考虑到非侵入式所能解决的问题以及产品化落地的速度,其市场规模应该可以达到侵入式的100倍以上。
2020年8月,央视报道Neuralink脑机接口技术
不过,从技术的角度来说,侵入式技术采集的信号一定是更加精准的,因为它采集的不是现在所说的脑电信号,而是叫做Spike的神经信号。例如,Neuralink是把电极放在两个神经元70微米之间的距离,然后去采集周边神经元的直接信号,所以这种方式是非常精准的。而脑电是一个±50微伏非常微弱的信号,如果在人的头皮采集,这个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。
更形象点来说,大脑可以被视作一个西瓜。侵入式技术就像扎一根针在西瓜中,但这根针所覆盖的区域是整个西瓜中非常小的一部分。如果真想让大脑去协同工作,需要扎无数根针。所以侵入式采集的信号虽然非常精准,但采集的范围及其有限。
非侵入式采集的信号没有那么精准,但可以采集全脑的脑电信息,并可以通过采集大量人体信息去寻找精准的信号。另外考虑到人体安全,侵入式目前在发展过程中已经遇到非常大的阻力,因为手术过程中存在脑感染的风险,甚至会出现严重的后遗症,网络上出现不少这样的案例。
观察者网:目前Neuralink还没有开展人体试验,是不是意味着非侵入式会比侵入式产业落地更快?
韩璧丞:这取决于两个不同的技术方向。非侵入式对人体几乎没有伤害性,它是一个采集和自反馈的干预过程。而侵入式的最大壁垒是需要做开颅手术,导致这种技术需要更严格的条件才能在人体上进行试验,小规模普及可能需要5-10年,大规模普及甚至需要30-50年。目前在侵入式领域,材料学和手术安全性是亟待解决的问题。从以往侵入式的试验来看,当一个电极植入大脑以后,由于人体的自我保护作用,被植入的电极之上会迅速结膜,这就会导致信号的急剧衰减。所以在以往的脑机试验中,并没有人会一直戴着脑机接口设备。
观察者网:您刚才讲到脑机接口除了在医学方面的应用,还有跟设备的交互,非侵入式技术将来会往交互的方向发展吗?
韩璧丞:Facebook之前曾耗资10亿美元收购一家脑机接口公司,主要用一个闭环检测人的肌电、神经电并在VR领域做控制,可以取代以前在元宇宙里用手柄进行控制的不自然的方法。而BrainCo在非侵入式领域,最初是做残疾人假肢的,通过在残疾人的断臂上放置一圈高密度传感器,可以感知出人类大脑的想法。经过六七年的研究,我们现在也已经做出给正常人使用的设备,使用者通过设备可以生成一个虚拟手,完全复刻真手的动作,甚至是一些大脑中想象而手臂不动的动作。
这一类技术一定会加强人们对外的输出,催生新一代的交互模式。从人类发展历史来看,交互革命的进展是相对迟缓的,从物理按键发展到触控屏再发展到目前比较热的语音控制。而语音控制技术存在非常大的一个掉档,很少有人真正使用语音交互,因为语音交互可能不是一个符合真实世界社交场景的交互。而手势控制则有很大不同,它可以在不惊扰别人的情况下输出很多指令,这也是接口交互未来发展的一个大方向。
观察者网:作为非侵入式技术的代表,BrainCo目前进展如何,形成产品和正在布局的方向有哪些?国际竞争力如何?
- 责任编辑: 吕栋 
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