记者 宋笛 北京时间8月29日,马斯克旗下的脑机接口公司Neuralink 举办发布活动,公开了可实际运作的Neuralink设备和自动植入手术设备,同时展出了多头植入Neuralink的猪,演示了脑机接口的信号读取能力。
清华大学人工智能视觉智能研究中心主任邓志东认为这次实验“迈出了关键的一步”,尽管在基本原理上与以往的实验并无太多区别,但其在工程层面的突破依然值得关注,包括性能改进的神经外科手术机器人和更可靠的植入设备,这也为未来的进一步突破做好了准备。邓志东在2006年曾推进过相关脑控技术的研发和实验。
在邓志东看来,目前“脑机接口”技术依然面临着一些关键节点的突破,特别是生物神经信息的解码方面,还有很远的路要走。
“这次还不是最重要的,关键要看明年针对人脑的实验进展”,邓志东对表示。
以下为专访全文:
:从您的专业领域出发,您是如何评估Neuralink 此次展现出的技术突破?
A:主要有两个方面的技术突破:1)性能较大改进的神经外科手术机器人,以“缝纫机”技术实现了零感染、高效和自动化的电极阵列与芯片的微创植入;2)具有高带宽无线传输能力、可无线充电的“硬币”大小的植入器件。这两方面的进展显著地降低了大型动物的成活风险,初步解决了植入手术的安全与健康问题,为下一步面向人类被试的侵入式植入手术,奠定了极其重要的基础。期待明年在人脑植入芯片的实验中获得真正的重大进展。
:“脑机接口”技术从提出到落地的技术路径是如何演进的?目前的最新发展趋势如何?目前尚未突破的节点包括哪些方面?
A:
1)技术路径的演进:
脑机接口(BCI)包括植入式与非植入式两种。最初的概念早在上个世纪70年代就已提出。非植入式的脑机接口技术包括脑电波(EEG)信号采集设备和fMRI(功能性磁共振成像),前者时间分辨率高,后者空间分辨率较高,但设备昂贵。
空间分辨率低但成本较便宜的EEG脑电设备,主要由电极帽和脑电信号采集与放大器组成,早已商业化,2004年就已应用于屏幕光标上下左右的意念控制,2010年清华大学也利用SSVEP(稳态视觉诱发电位),实现了仿人机器人的意念控制,其中也采用了远距离无线传输技术。目前EEG设备也应用于通过脑电信号拨打电话、操纵游戏、操纵机械臂、意念控制无人机、无人车和助老助残等。这方面比较成熟落地的方法包括ERP(如P300)、SSVEP和运动想象等。
植入式脑机接口,在直接性和精确性方面的优势非常明显。不仅可以大大提高神经信号的信噪比,而且还可获得细胞水平的空间分辨率和微秒级别的时间分辨率,但安全风险较大。这方面的研究工作也开展得比较早、比较多。例如,1999年美国杜克大学的 Miguel Nicolelis 团队就已在猴子的大脑中植入电极,可据此控制光标的运动。又如Utah Array的植入式BCI技术,已可植入256个电极。事实上,早在1964年,就有了人工耳蜗,2008年也有了人工视网膜。这些都是早已商业化并已造福于人类的植入式脑机接口设备。
但相对于Elon Musk的Neuralink进展,以前的相关研发工作,植入的电极数偏少,通常从几个到数百,而且神经信号的采集与处理设备很大,被试的感染率高,成活率低,很难完成具有活体大脑功能的实时互链互通。
2)最新发展趋势:
受到先天缺陷的限制,非植入式的研究,目前进展不大。而植入式脑机接口,如果能有效解决生物体的安全和健康风险,无疑是一项真正的颠覆性技术。如果Neuralink公司,能够在明年成功地完成面向人脑皮层的微创自动植入,那就可以说是真正打开了“潘多拉魔盒”,但也可能是为人类带来了“福音”,必将为脑机交互、人类神经系统疾病的治疗、脑科学、神经认知科学和人工智能等的发展,开辟无限的可能。这是一项真正的颠覆性技术,是最具代表性的医-工结合及其与自然科学的交叉融合。Elon Musk具有足够的资源和魄力,有能力整合全世界最优秀的科学家、工程师与顶级临床医生,瞄准一个战略目标发力,因此我相信又一次成功改变世界的机会很大。
3)目前尚未突破的节点包括:
首先要解决人类植入手术的安全和长期健康风险问题。如果这一步成功迈出,必将成为人类发展史上的一个里程碑。其次,大脑皮层上一个小小的功能柱就有百万(10^6)到千万(10^7)个神经元,要通过不断的技术迭代,将电极阵列数量从10^3增加到10^6,甚至10^9,插密插深,就会带来一场真正的革命。最后,真正的挑战是生物神经信息的解码,特别是高级认知活动的解码。这方面确实需要从微观到宏观以及从宏观到微观的迭代闭环探索。鉴于大脑的极端复杂性,因此还有很长很长的路要走。
:中国在这方面的研究情况如何?此前国内研究团队也曾经有类似的实验,比如2007年山东科技大学的“机器人鸽”,从原理上这些实验与此次Neuralink展示的技术有什么区别?
A:无论是非植入式还是植入式脑机接口技术,长期以来,中国在这方面的研究情况都非常不错。2007年山东科技大学的“机器人鸽”,原理上与Neuralink差别不大,但技术上差距不小,比如利用人工完成的植入手术感染率很高,成活率很低,术后的恢复期较长,而且插入的电极很少。
:在产业层面,目前脑机接口技术是否有相关的应用空间?
A:人工耳蜗、人工视网膜作为植入式脑机接口产品,已形成产业,得到了广泛的临床应用,为广大患者带来了福音。在产业层面,EEG脑电设备也发展了很多年,具有广阔的应用空间。
:Neuralink实验的披露引起了有关“人工智能”和“人类自我意识”的讨论,人们担心“脑机接口”或“脑控技术”会引发一些科学伦理方面的问题,您认为目前的技术离这种略带科幻色彩的设想还有多远的距离?学界是如何看到这种科技伦理的担忧?
A:确实存在严峻的科学伦理问题。Neuralink的远大目标是面向人类大脑,首先提供碳基-硅基两个世界之间互链互通的神经信息高速公路。这无疑打开了一扇通向人类感知、运动、认知,甚至是自我意识解码与调控的大门。技术迭代的速度是难以想象的,很多东西其实并不科幻。相信无论我们是强烈反对或是完全赞同,都不能影响Elon Musk改变世界的雄心。
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