怎麼誇馬斯克都不為過,但腦機介面離讓人永生還有點遠

作者 | 發布日期 2020 年 09 月 01 日 8:15 | 分類 AI 人工智慧 , 尖端科技 Telegram share ! follow us in feedly


台灣時間 8 月 29 日,伊隆·馬斯克聯合創辦的 Neuralink 舉辦了新產品發表會,展示最新腦機介面裝置 Link V0.9、手術機器人及小豬實驗結果。

這次發表會獲得巨大的成功,熱度堪比新 iPhone 推出,大眾開始暢想《駭客任務》和《黑鏡》式未來,從儲存記憶到超級人類,再到駭客攻擊大腦,技術「奇點」似乎觸手可及,人類「永生」在望。

但 Neuralink 新腦機介面技術真能做到這些嗎?科幻般的未來如此接近現實了嗎?馬斯克個人光環讓這件事的意義失真多少?

當狂熱褪去一些,把 Neuralink 產品和實驗結果剝開來看,會發現未來依舊很遙遠。

工程能力確實強,但植入物能在人體待多久?

先來看 Neuralink 的工程能力。

Neuralink 共展示兩件產品:一台執行植入裝置的手術機器人,以及一個硬幣大小的植入元件 Link V0.9。

中國浙江大學教授、教育部 「腦與腦機融合前廊科學中心」副主任王躍明表示,Neuralink 的新品「封裝、整合、無線、電池等工程設計與達成很精緻,很厲害」,他所在的浙大求是高等研究院「腦機介面」團隊,於 2020 年 1 月完成中國第一例植入式腦機介面運動功能重建臨床轉化研究。

清華大學醫學院腦機介面專家洪波教授也認為,與 2019 年 7 月的展示品相比,Neuralink 團隊兩件新品均有顯著進展。Neuralink 縫紉機式的手術機器人大大改進,可在大型動物和人類大腦自動植入上千根電極絲,上次是一台只能用於大鼠的原型機。Neuralink 宣稱,採用手術機器人植入裝置,無需全身麻醉,全程不超過 1 小時,手術當天就能出院。

「但從展示影片看,還無法確定現場植入電極的小豬,是否是由這台手術機器人動刀的。」洪波說。

▲ 馬斯克展示新手術機器人。

另外一個重要進展是,植入零件的微型化和無線傳送設計。按照馬斯克說法,這是一個直徑 23 公釐、硬幣大小的圓片,可採集傳送上千(1,024 個)通道的神經放電訊號。

洪波表示:「上一版是 USB 有線介面,這版是無線接收甚至充電。無法確定的是,現場展示的小豬腦內放電訊號是否就由這裝置記錄。」

▲ Neuralink 上一版植入零件。

也就是說,Neuralink 手術和植入零件的努力可概括為:透過強大的工程能力,把實驗複雜且龐大的裝置微型化,讓腦機介面裝置變成和消費電子產品一樣──這確實是 Neuralink 的巨大貢獻。

馬斯克認為,之前侵入式腦機技術過於危險,患者需要動高風險的手術,且只能在醫生和專家監督下才能正常使用腦機產品。植入物的壽命可能很短,因大腦會將裝置視為入侵者,在周圍形成疤痕組織(即「植入感染」),擾亂電訊。而 Neuralink 嘗試創造更接近消費電子裝置的植入物,比現有產品更小、更便宜,對大腦組織影響更小,可以處理更多資料。

▲ 實驗室的腦機介面裝置通常較大。

但 Neuralink 暫時也無法拍胸脯說徹底解決了植入感染問題。植入大腦的零件帶有偵測訊號的電極,目前美國 FDA(食品藥物監督管理局)唯一批准用於臨床的腦波採集微電極是「猶他陣列」。Neuralink 認為這種陣列的探針較堅硬,會劃傷大腦組織,因此採用柔性聚合物。

▲ 猶他陣列。

柔性聚合物材質製造的探針直徑僅人類頭髮三分之一粗,柔軟且靈活,埋在皮質裡,隨大腦浮動,且不會磨損。理論上,柔性聚合物導致的損傷和排斥反應更小,確實能在人體內待更長時間。

然而,柔性聚合物能持續多久,是需要時間證明的問題。萊斯大學教授 Jacob Robinson 說,解決方式只有不斷測試,但很難加速動物對不同電極材料反應的速度。

狂熱之後要知道的是,即使投入再多錢,時間也不會過得更快。

美國 FDA 希望不易移除的醫療裝置能安全待在人體至少 10 年。「如果你想測試一樣東西能否持續 10 年,那就得等 10 年」,德州腦機介面公司 Paradromics  CEO Matt Angle 說。

總歸來說,Neuralink 雖然把植入零件做得非常小,且手術非常簡單,但依然無法保證植入物能在人體待多久。或許 Neuralink 會透過定期更換植入物解決這個問題。馬斯克在發表會也有提到,隨著時間推移,用戶可升級植入裝置。

小豬實驗其實沒那麼新鮮

發表會現場,Neuralink 特意帶來 3 隻小豬,其中一隻小豬植入電極,另一隻曾植入電極又取出來。

為什麼用小豬當實驗對象?Neuralink 研究人員的回答是「豬的胸部和人的肋骨很相似」,但一位有神經解剖經驗的中國科學院大學圖形辨識與智慧系統博士表示:「使用豬做實驗,主要在於豬腦夠便宜、夠大、夠簡單。這是比起猴子、猩猩和老鼠等傳統模式動物更高的優勢。使用豬腦可低成本快速更新」,且更能獲得成功。」

發表會現場,Neuralink 用植入電極的小豬展示神經訊號讀取和寫入。中國科學院大學博士介紹,這是因為解決腦機介面實用化問題的根本,在於形成循環控制系統,這需要直接神經訊號讀寫兩種功能。

神經訊號讀取方面,Neuralink 示範用讀取的神經訊號預測實際行走姿態。「這方面功能使用非侵入且便宜的腦波機就能達成,侵入式大量電極沒有理由做不好。且使用便宜得令人髮指的肌電波機也可達類似效果。如果只是為了動作資訊預測讀取,確實沒有必要這麼做(安全風險和裝置成本及維護成本)。」中國科學院大學博士說。

簡而言之,Neuralink 的預測行走姿態示範,無法體現侵入式腦機介面的優勢,最多只能說明植入裝置的有效性。

神經訊號寫入方面,活體神經元經電刺激後的放電反應也不新鮮。中國科學院大學博士介紹,這也是實驗偵測神經元活性的標準程序。從神經元經電刺激後放電反應,到神經訊號寫入之間的距離,恐怕比學會爬行到超光速跨時空蟲洞旅行距離還遠。

他同時指出:「整體對業界人士來說,並沒有什麼新鮮或意外的東西。」

洪波也表達相似觀點:「這次發表會讓人失望的是神經訊號解碼沒有任何進步,只簡單示範小豬四肢運動和腦神經放電的關係,離植入腦機介面與手機通訊還有很長的路要走。」

神經訊號編解碼,是腦機介面實用化的重中之重,也是真正困難的地方。要達成大眾想像的意識上傳、記憶移植和超級人類,首先要過這一關。Neuralink 的新技術聚焦於植入微型電極採集神經訊號,外界看起來很酷,但遠遠談不上腦機介面實用化。

洪波表示,從馬斯克的演講,可感受到他對神經編碼原理不是很關注,對難度認識不夠,他大部分精力都在兩個機器方面(手術機器人和植入元件微型化)的工程設計和達成,目前團隊安排也能看出這點。王躍明也同意洪波說法,「馬斯克對神經環路的解析干預難度預估不足」。

Google DeepMind 神經科學家 Adam Marbelstone 博士把 Neuralink 比喻成裝備精良的登山隊,用更大的團隊和更好的裝備(工程)攀登高山,但真正需要的應該是直升機(科學突破)。

「神經系統太複雜了。」中國科學院大學博士表示,「過去幾十年,我們看到腦機介面技術使用的電極/探針越來越精細,密度也越來越高,但數量相對人腦複雜性來說,再提高十個等比級數也不到九牛一毛。也就是說目前還遠不到能用腦機介面技術『解讀』人腦的時候。」

總結來說,Neuralink 這次小豬實驗,神經科學和腦科學領域並沒有多少新鮮事。不可否認,Neuralink 工程實力十分強大,且也交出實實在在的產品,但能達成的應用卻沒有突破,離真正產業應用還有相當長的距離。

Neuralink 到底能否做人體實驗?

不少媒體報導發表會時,把 Neuralink 獲批人體實驗放在標題,但其實他們並沒有獲得美國 FDA 正式批准。Neuralink 發表會確實宣布一項 FDA 批准,但只是獲得「突破性裝置稱號」,而人體植入實驗「尚待所需批准和進一步安全測試」。

▲ 發表會 PPT 黑紙白字寫著沒有通過人體實驗批准。

據美國 FDA 官網介紹,突破性裝置項目是自願性計畫,主要針對治療或診斷危機生命或不可逆轉的疾病或病症的新裝置。獲批進入此項目,確實更能與 FDA 專家互動,以及提交內容得到優先審核,但這無法和進行人體實驗劃上等號。

「先用猴子做實驗,然後以截肢或癱瘓病人做實驗,這是基礎路線。」中國科學院大學博士稱,「全世界能做猴子實驗的只有幾組人馬」。

2019 年 7 月的發表會,馬斯克提到和加州大學合作,用猴子做實驗,且結果較樂觀,猴子已能透過大腦控制電腦,但並沒有透露更具體的資料和細節。

目前能在截肢或癱瘓病人做實驗的機構屈指可數,匹玆堡大學、加州理工大學、BrainGate 公司及浙大求是高等研究院「腦機介面」團隊,是少數能成功在截肢或癱瘓病人身上做到大腦控制機器手臂。

▲ 匹玆堡大學用腦機介面讓截肢或癱瘓病人控制機器手臂。

總而言之,Neuralink 有強大的工程能力,並交出產品,但腦機介面真正困難的神經訊號編解碼,並沒有展示突破性結果,且依然沒有獲得美國 FDA 的人體實驗批准。這場發表會與其說是開啟未來的鑰匙,不如說是一場人才招聘會。

馬斯克在不被外界看好的情況下,讓特斯拉和 SpaceX 成功。當他再挑戰更高難度的工作時,大眾也傾向相信他能做到。其實仔細研究就能發現,特斯拉和 SpaceX 的達成路徑相通:原理不難,透過強大的工程能力,把事情做好──這確實是馬斯克比大多數人強的地方。

但 Neuralink 的問題不僅是工程方面,更多還是科學理論方面。腦機介面領域當然需要微型化裝置,但這遠遠不夠,還得在理論對大腦有更深刻的理解,對大腦神經訊號更深入解讀,腦科學和神經系統科學領域的理論基礎,還不足以支撐馬斯克描繪的未來願景。

馬斯克和 Neuralink 做了一個夢,但這個夢還沒有到可以實現的時候。

(本文由 PingWest 授權轉載;首圖來源:影片截圖)

延伸閱讀: