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    马斯克公布脑机接口系统:预计明年进行人体测试 脑机接口系统是什么?

    2019-07-18 10:04:50 来源: 新浪科技
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       马斯克公布脑机接口系统:预计明年进行人体测试 脑机接口系统是什么?

    马斯克 视觉中国 资料图

    科技狂人马斯克不仅想移民火星,还想“打开”你的大脑。近日,马斯克名下的脑机接口公司公布了最新的研究进展。

    美国当地时间7月16日,脑机接口创业公司Neutralink首席执行官,同时也是特斯拉、SpaceX公司掌门人的埃隆•马斯克(Elon Musk)召开发布会,Neutralink称已经找到了高效实现脑机接口的方法。

    马斯克宣布该公司已经开发出一套脑机接口系统:利用一台神经手术机器人向大脑内植入4-6微米粗细的线,就可以直接通过USB-C接口读取大脑信号,甚至可以通过iPhone进行控制。

    据介绍,该技术有望在2020年开始进行人体测试。当天,马斯克在视频网站Youtube上进行了直播演示,他说:“猴子已经能用大脑控制电脑了。”

    按照Neuralink的方法,将只有人类头发四分之一宽度的细线通过特殊的手术机器人 “缝”入大脑,由1024根线组成的“线束”附在一个小芯片上,其中10根将植入皮肤,每一根都可以无线连接到耳朵后面的一个可穿戴、拆卸、升级的设备,而这个设备可与手机无线通讯。

    要实现这样一套系统,涉及到三个核心技术:植入的大脑的“线”、用于植入的神经手术机器人以及用于读取大脑信号的芯片。

    科技媒体The Verge报道称,这套脑机接口第一个重大进步是“线”,线的宽度为4至6微米,相当于人头发丝的1/10,相比于目前使用的材料更不容易损坏大脑,并且可以传输更多的数据。这些线分布在96个线程中,每个阵列多达3072个电极。

    另一个重大进步是用于植入线的神经手术机器人。这一机器人被形象地命名为“缝纫机”,因为它的工作原理与缝纫机类似——一针一针地将线植入大脑。该机器人每分钟能够植入六根线,还可以精确地避开血管等其他组织。

    Neuralink的第三大突破是开发了一种定制芯片,能够更好地读取,清理和放大来自大脑的信号。芯片通过线束与大脑连接,每一根线束由1024根线组成。附着在芯片上的线束每一根都可以无线连接到耳朵后面的一个可穿戴的、可拆卸的、可升级的“吊舱”似的设备,并且这个设备可以与手机无线通信。

    不过现在,这一芯片只能通过有线连接传输数据(它使用USB-C),但最终的目标是创建一个无线工作系统。为此,Neuralink打算植入其中四个传感器,其中三个位于运动区域,另一个位于体感传感器区域。它将无线连接到安装在耳后的外部设备,后者将包含唯一的电池。

    不过,目前该公司仍在研究老鼠的阶段。技术如果有效,Neuralink还计划测试实现更高带宽的大脑连接,使用新型的“线”连接,记录更多神经元活动。

    按照Neuralink计划,他们将在2020年第二季度进行人体试验。

    Neuralink设计的电极不仅可以从神经元中读取大脑,还能将信号“写入大脑”。根据CNET报道,神经连接科学家菲利普•萨贝斯说,“你可以在大脑中使用这项技术来恢复触觉或视觉”。

    Neuralink 的短期目标之一,是要让肢体残障人士利用这套系统来做一些以前做不到的事情,从而大幅度提升他们的生活质量。

    Neuralink成立于2016年,最初马斯克以“医学研究”的名义在美国加州悄悄注册成立了这家公司。Neuralink最初目标是帮助人们处理大脑、脊髓损伤或先天性缺陷。这项技术可以帮助那些失去行动能力或感觉能力的截瘫患者。但其长期目标为建立一个“至关重要的超级智能系统”,将人类与人工智能结合。

    马斯克曾表示,该公司将致力于研究脑机接口技术,在人脑中植入电极,将人类大脑和计算机相连,未来可以直接上传和下载想法。他们的目标是消除大脑与机器之间的隔阂:无需通过手机把想法传达给另一个人,而是把想法直接从一个人的大脑转移到另一个。

    脑机接口,常被简称为BCI。它是指通过在人脑神经与具有高生物相容性的外部设备间建立直接连接通路,实现神经系统和外部设备间信息交互与功能整合的技术。简单来说,就是实现用意念控制机器。它意味着,人与机器的主要交互方式,除了手工输入,以及近几年兴起的人工智能语音交互之外,还可以直接通过大脑向机器发指令。

    硅谷明星马斯克因为脑机接口系统再度成为科技圈的焦点。该系统由一个类似缝纫机的机器人和一些粗细只有4至6微米、比人类头发丝还细的线路组成。Neuralink的目标是在瘫痪患者体内中植入脑机接口设备,使他们能够用大脑控制手机或计算机。

    马斯克声称,这套装置将是对当前技术水平的重大改进。这个设备与大脑连接的电极数量是FDA批准的、用于帕金森氏病患者装置的1000倍。他希望,未来,植入脑机接口芯片的过程可以像眼科的准分子激光手术一样简单。

    据悉,Neuralink将寻求美国食品药品监督管理局(FDA)的批准,最早于2020年开始对人类进行临床试验。

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    缝纫机器人

    柔性电线和缝纫机器人

    7月16日,在旧金山的一个公开活动中,马斯克带来了神经科学公司Neuralink在脑机科学领域的最新突破。为了这次重要发布,6天前,Neuralink特地在推特上做了预告,表示公司将在本周二宣布近两年的工作成果。

    首先被公布的是Neuralink为脑机接口系统特制的、由微小电极或传感器连接的柔性电线(thread)。据称,这种电线宽度仅为4至6微米,对大脑损害小且能传输更多数据。Neuralink脑机接口系统共有3072个电极,分布在大约100根柔性电线上,每根电线都由一个定制的、类似缝纫机的外科机器人单独插入老鼠的大脑中。

    为了把如此细微的电线精准地植入大脑,Neuralink研制了一款配套的神经外科机器人系统。我们可以把它想象成一个“缝纫机”,在高端光学设备的帮助下,“观察”头骨上人为制造的、4个直径为8毫米的微小孔洞,把电线“精准”植入大脑。

    此外,Neuralink还定制了一款微小芯片,可以通过 USB-C 的有线连接方式传输数据。

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    脑机接口系统:一个完全植入式的神经接口通过细线与大脑相连。

    据Neuralink称,该装置一次可以监测1000多个神经元的活动。而且,这些元件足够坚固,能够通过大脑组织。与此同时,在镜片和计算机视觉软件的帮助下,机器人可以避免撞击血管,减少大脑损伤和疤痕组织的形成。

    目前的手术方案是采用钻孔的方式在头骨打洞,但Neuralink的科学家在接受《纽约时报》采访时表示,未来,他们希望使用激光技术制造手术所需的孔洞。

    已完成19次动物实验,最早2020年开始人类临床试验

    据Neuralink在7月16日发布的白皮书显示,目前,这个系统已经对老鼠进行了动物实验。研究人员完成了至少19次手术,并在87%的情况下成功地放置了电线。

    马斯克在问答环节中透露,Neuralink还与加州大学戴维斯分校的科学家合作,对猴子进行了实验。他表示,已经发现灵长类动物能够通过大脑来控制计算机。

    Neuralink的神经外科主任Matthew McDougall博士对英国《卫报》介绍,Neuralink计划就其设备的一个版本向FDA申请批准,以期最早在2020年开始人类临床试验。该版本的设备“只适用于严重的未被治疗的疾病患者”。第一个临床试验将针对因脊髓上部损伤而完全瘫痪的人群,并将在患者的大脑中钻4个8毫米的孔,共安装4个Neuralink的植入物。这些植入物会记录大脑活动,将大脑信号传递给植入在耳后的一个小装置。该装置能够把数据传输到计算机。

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    Neuralink的第一个脑机接口效果图

    Neuralink联合创始人兼总裁马克斯·霍达克(Max Hodak)表示,第一次手术将在全身麻醉的情况下进行,但他希望未来可以使用局部麻醉。

    脑机接口技术与Neuralink

    脑机接口指的是将大脑以某种形式与外部设备连接,实现脑电波信号与相关指令信号间的转换。这种方式已经被证明可以用来控制外部机械设备。

    脑机接口主要分为侵入式和非侵入式两种形式。侵入式的脑机接口系统,需要通过手术在脑部植入芯片和电极。这种操作方式需要大量的医学知识,通常只能应用于少数临床病例。

    马斯克此次推出的就是侵入式系统。这意味着,这项系统在植入过程中需进行开颅手术,因而可能会有脑部感染的风险。

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    脑机接口系统:用于将电极插入大脑的Neuralink机器人系统

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