Neuralink “人机交互” 迎来关键时刻!

2023-11-08
无限向新力。

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编者按:本文来自微信公众号 有新Newin(ID:NewinData),作者: Ashlee ,创业邦经授权转载。

在 2016 年的一次旅行中,Elon Musk 用拇指在手机上打字,然后开始抱怨打字特别浪费时间,从大脑发出信息到在设备上完成打字输入,每秒的信息传输速度只有大约 100 比特。Musk 说:“想象一下,如果你能把思想融入机器,就仿佛在你的思想和机器之间建立了一种直截了当的高速连接。”他身体前倾,问一同乘车的同事:“你能找一个神经领域的科学家来帮我增进对脑机接口的理解吗?”

Musk 意识到,最终的人机界面会是一款能将计算机直连大脑的设备,比如在人的头骨内放置芯片,可以将大脑信号发送给计算机并接收信号回传,这样可以让信息往返流动的速度提高 100 万倍。“这样我们就可以实现真正的人机共生了。”—— Elon Musk,换句话说,这将确保人类和机器协同工作,更具体的细节在 Issacson 的《埃隆·马斯克传》有详细阐述。

如今,Musk 正为他职业生涯中最具影响力的一次启动做准备,不过这次不是 xAI、特斯拉或 Space X,而是 Neuralink。

彭博社在周二发布了关于 Neuralink的深度报道,多个公司和研究团队已经创建了可以帮助患者仅凭思维执行基本任务的植入物,例如使用光标在屏幕上点击物体。

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Neuralink 以 Musk 熟悉的方式,发出了更狂野的承诺。从公司首次公开演示开始的四年里,他让人感觉很快就会有无处不在的诊所,任何人都可以进去进行15分钟的机器人手术,然后变成人机混合体出来。

这些赛博格将能够像 Keanu Reeves 在《The Matrix》中一样下载知识,或者将他们的思维上传到存储设备,甚至是其他大脑中。“这听起来会很奇怪,但最终我们将与人工智能实现共生,” Musk 在 2019 年的第一次演示中说道,当时该公司表示人类试验可能在 2020 年开始。

不切实际的时间表是 Musk 喜欢的管理技巧之一。值得称道的是,他最终实现了几个看似不可能的梦想。但是,虽然火箭和汽车是严肃的事业,神经植入物需要完美的水平完全不同。人们不会急于将大脑植入物推向市场并抱最好的希望。

另外两家公司,Synchron 和 Onward,在人类试验中已经领先 Neuralink 一年多的时间。然而,Neuralink 比之前几十年的渐进、大多是学术研究引起了更多的关注,这并不总是对它有利。一些神经科学家表示 Neuralink 正在炒作这项技术。动物权益团体指责它对迄今为止测试植入物的猴子、猪和其他哺乳动物的残酷行为。穿越线是 Musk,他日益狂热和反应式的在线人格几乎没有表明他是大规模生产心灵控制装置的理想候选人。

所有这些担忧都是有道理的。然而,Neuralink 的试验也同样令人兴奋。该公司似乎已经在这个缓慢而稳定的领域加速了进展,现在已经建造了世界上最强大、最优雅的大脑植入物。如果该产品按预期工作,后续迭代可能会以奇迹般的方式改善患有瘫痪、中风、肌萎缩侧索硬化症以及听力和视力丧失的数百万人的生活。与此同时,其高调的形象已经让投资者开始寻找下一个 Neuralink。再一次,Musk 重塑了整个行业,这个行业可能是迄今为止最具变革性的。

前段时间 Neuralink 宣布正在寻找第一次临床试验的志愿者,他们需要的是一个愿意让外科医生移除头骨一部分,以便让一台大型机器人将一系列电极和超薄线材植入其大脑的人。机器人操作完成后,那块被移除的头骨将被一枚硬币大小的计算机替代,这枚计算机预计会在那里停留多年。它的工作是读取并分析人脑活动,然后将这些信息无线传送到附近的笔记本电脑或平板电脑上。

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为了这次试验,理想的候选人将是一位 40 岁以下、四肢瘫痪的成年人。这样的患者可能会在他们的运动前皮层中所谓的“手控区”植入 Neuralink 的装置,该区域控制着手、腕和前臂。目标是展示该设备能够安全地从患者大脑的那部分收集有用数据,这是 Neuralink 努力将个人的思维转换为计算机能理解的一系列命令的关键步骤。

在过去的三年里,彭博记者 Ashlee Vance 已经去 Neuralink 在硅谷的设施和在奥斯汀不断增长的业务中旅行了10次。与 Musk 急躁的要求并行, Ashlee看到他的团队深刻地推进了他们的技术和雄心。随着他们为试验做准备,成功的压力是即使 Musk 也未曾见过的。毕竟,Tesla Inc. 花了很多年时间才大规模生产其汽车,SpaceX 的前三枚火箭都爆炸了。在大脑方面,“我们不能让前三个爆炸”,Neuralink 的特别项目总监 Shivon Zilis 说,“在这里没有这个选项。”

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大脑植入物的现代历史始于 20 世纪 90 年代的技术进步。简化来说,思考会引起神经元以特定模式发射,这些模式在不同大脑间具有一定程度的一致性。事实上,当人们想要移动手臂和手指时,大约相同的神经元会发射,无论他们能否物理上移动它们。当人们想要移动鼠标光标在电脑屏幕上点击某处时,大脑也以类似、一致的方式亮起。语言也是如此:如果你能想到说一个字母或单词,你就会使相同的神经元发射,就像你通过物理说话一样。即使你不能说话,一个训练有素的计算机理论上应该能够辨别你的意图,并为你“说话”。

挑战在于弄清楚神经元到英语字典中的每一个条目,这需要收集和研究许多人大脑信号模式的大量数据。为了获得最清晰的信号,你想要将传感器尽可能地靠近神经元放置。一些研究人员试图通过将设备保持在人的头骨外部来避免手术,但增加的距离和干扰导致了结果的减弱。最精确的数据通常来自紧贴脑细胞的电极。

在过去的 20 年中,犹他阵列一直是被挑战的植入物。它是一个可以放在儿童指甲上的小小的、平坦的硅片。其边缘突出导线,在芯片的一面是大约100个硬刺的床。要植入犹他阵列,外科医生必须进行开颅手术,在患者头骨中切一个大洞,然后轻轻地将小刺锤入大脑。导线被定位以连接到一个金属端口,这个端口在开口缝合后明显地从头皮中突出。术后要使用该设备,一个冰块大小的计算机被附在患者的头上。

研究人员已经在犹他阵列上取得了重大进展。他们使用它们来读取和翻译瘫痪和其他病状人士的大脑活动。用这些信息创建的软件允许患者与护理人员和亲人交流,或者操纵机械臂拿起物品。问题是硬件的笨重设计,在20多年来基本上没有变化。阵列还需要一堆由训练有素的人员操作的电脑和其他设备以及大量的医疗护理,这使得它们主要局限于研究实验室。

Musk 在 2016 年与七位科学家共同创立了 Neuralink,并投入了他自己的 1 亿美元。他对这项技术基础的宏大承诺和投资的轰动效应,对风险资本家来说不可抗拒。Neuralink 此后已筹集超过 5 亿美元,包括今年的 2.8 亿美元,关注度也帮助吸引了投资者对其他脑-计算机接口努力的关注,包括长期的大学项目以及较新的初创公司。据研究公司 PitchBook 称,去年有 37 家此类公司筹集了超过 5.6 亿美元。

这些企业大多有相同的主要目标:构建一个可以离开实验室的大脑扫描装置。理想的植入物将具有足够的计算力来记录和输入大量数据,也能通过强大的无线信号传输数据。这一切必须在尽可能少使用电池电力的同时完成,而且不会运行过热,这可能会刺激或伤害患者。除了硬件,脑-计算机接口公司还需要严肃的机器学习软件技能,并进行成千上万次测试。

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Neuralink 的植入物隐形地位于头皮下,与头骨齐平。它还配备了足够的计算马力,能够处理远超思考和点击的任务。在不远的将来,这项技术旨在实现高速打字以及无缝使用光标。Neuralink 还一直在研究旨在恢复瘫痪人士运动和感觉的补充脊髓植入物。“公司的短期目标是构建一个通用的大脑接口,恢复那些有严重神经病症和未满足医疗需求者的自主能力,”Neuralink 的联合创始人兼工程副总裁 DJ Seo 说。“然后,真正的长期目标是让这个设备为数十亿人所用,解锁人类潜能,超越我们的生物能力。”

尽管一些竞争对手已经在 Neuralink 之前开始了人类试验,但该公司的原始技术最接近于大脑中的通用计算机。相比于竞争对手的设备中的16个左右电极,该植入物拥有 1000 多个电极用于收集大脑数据。Neuralink 的硬件是一个处理系统、通讯系统和充电系统的组合体,包括一个电池和信号放大器。与此同时,竞争者们仍然必须通过导线将他们的植入物连接到通常需要植入患者胸部的笨重起搏器大小的电池和放大器单元。Neuralink 的电池持续数小时,并能通过一个定制的棒球帽在几小时内无线充电。

另一个 Musk 喜欢的举措是将关键制造工序内部化,这显然增加了财务风险,但节省了时间。Neuralink 甚至自行制造半导体,在医疗设备行业中这是极为罕见的步骤。它专门为自己的低功耗、低热量需求量身定制它们。在奥斯汀,它将一个前斧头投掷酒吧变成了一个 12000 平方英尺的植入物制造线和测试中心。除了常规的铣床、车床和激光切割机外,该车间还包括更奇特的设备,例如一个冰箱大小的柜子——装满一种合成脑液——它加热、冷却并晃动植入物以模拟多年的磨损。

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手术的优先事项是避免在患者大脑中造成任何出血或疤痕组织。为此,Neuralink 还建造了自己的外科机器人。它是一个高7英尺的白色庞然大物,一个稳定的立方体基座支撑着一座电子和设备塔。

一旦人类外科医生在患者头骨上切了一个洞,机器人就会执行将电极缠绕的线——Neuralink 称之为线程——放入大脑的超微妙任务。机器人配备有相机、传感器和一个微小的激光铣削针,它挂在每个线程末端的环上。针一一推动64个线程,每个线程都排列着 16 个电极,进入大脑,同时小心翼翼地避开血管。没有人会被允许尝试这样做,因为每个线程的厚度为 5 微米,大约是人类头发直径的 1/14。为了进一步避免损伤组织,这些线程被设计成既薄又柔韧且坚固,并且已经涂上了一种特殊的聚合物以防止它们多年来的退化。

2021年,Neuralink 的十几个机器人进行了 155 次这样的手术,包括在羊、猪和猴子身上,去年进行了 294 次。在人类受试者身上,外科准备和颅骨切除预计需要几个小时,然后是大约 25 分钟的实际植入时间。“过去两年一直都在专注于打造一个适用于人类的产品,”Seo 说。“是时候帮助一个真正的人类了。”

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在 Ashlee的一次访问中,Musk 推动 Seo 和其他工程师做得更多、更快。他希望机器人能在更短的时间内完成手术,理想情况下不需要人类外科医生的帮助。他希望半导体专家忘记他们在学校学到的东西,尝试更简单的制造技术。他希望植入物看起来更时髦,使用寿命更长,嗯,也许每个人都需要重新考虑几乎所有事情。Ashlee 看到科学家们脸上露出痛苦的表情,他们在考虑他们的老板的要求与他们硬件的物理能力之间的距离。但 Ashlee 也看到 Musk 进行了一种他特别擅长的模式匹配,提前考虑一系列设计调整将如何影响后续的大规模生产。他的经验之谈似乎给了员工们信心,他是对的——他有一些他知道他们可以完成的总体规划。

Musk 的管理风格有它的优势。它产生了世界上最成功的火箭和最有价值的汽车公司。当然,正如任何搜索过“Cybertruck 窗户”的人都会告诉你,他的初稿可能是一团糟。而且,当他自己围绕着 X 崩溃时,他表明了工程师敲打鞋子并不总是导致合理的产品选择。

“我们需要在人工智能接管之前到达那里。我们希望带着疯狂的紧迫感到达那里。疯狂的。”

Seo 和 Musk 是唯一仍在 Neuralink 的创始人。(其他六人因为自愿离开或对公司方向的分歧离开;其中一些人已经开始了类似的公司。)Seo 负责植入物和外科机器人的开发。距离斯坦福大学毕业仅两年的计算机科学家 Jeremy Barenholtz 已经成为主要的高管之一,并管理了艰巨的美国食品和药物管理局审批流程。Musk 偶尔会进进出出,但他作为最终权威和首席执行官而显现。2022年7月对公司位于加利福尼亚州弗里蒙特的总部的访问显示了这在实践中是如何运作的。

Musk 召集高管和工程师向他汇报人类试验的最新进展。团队在办公室主要工作区的一个矩形、宜家风格的桌子旁聚集。这是一个开放式的大空间,里面满是在电脑前工作的人、机器人原型和测试设备。Musk 穿着黑色西装,手拿红牛站在桌子的一端开始询问竞争对手的情况。当员工们更新情况时,他不断用技术问题向他们提问。他特别关注 Synchron,它已经获得了监管批准开始人类试验。

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Synchron 开发了一种称为 “stentrode” 的类支架产品,可以通过病人的血管系统滑入大脑血管。这项硬件不能紧贴神经元以获取最佳信号,但瘫痪患者已使用它来浏览网页和发送 WhatsApp 消息。Musk 说:“我们应该远远超过 stentrode。他们现在正打败我们。Ashlee希望明年能在几十人身上使用。” 他的下属们同步皱起了眉头。Barenholtz 面临着一个不愉快的任务,他需要向 Musk 解释,FDA 想要在公司进行首次手术后至少等待一年,然后才尝试植入更多个体。

Musk 回应说:“不可接受。” 他继续说:“通常,监管机构的工作方式是,他们会说一件事,实际上他们只是想看看会发生什么。如果病人是设备的倡导者,并说设备令人难以置信,我们看不到任何并发症,他们会很快批准下一个。” 他将其比作 SpaceX 获得联邦批准进行更多火箭测试:“如果东西运行良好,并且你发起一场写信给 FDA 的运动, Ashlee保证他们会采取行动。”

几个月后的另一个 “更新 Elon” 会议上, Musk 的关注点更多地放在 Onward 公司上,该公司生产的植入装置紧贴脊柱。它们的设备发送电脉冲,帮助重新激活肌肉,并使瘫痪患者再次行走。他们的步态可能有点生硬,但对于那些瘫痪的人和他们的亲人来说,站立和行走的行为可以类似于一次宗教体验。

Musk 还在那里为一个重要的演示做准备。Neuralink 正计划宣布,它已经开始研发自己的脊柱植入装置,以与其大脑植入装置配对。这一次, Musk 看起来更加焦虑,并且更加强硬地推进。

Musk 在会议上对工程师 Joseph O’Doherty 强调公司需要更快地取得进展。“进展的速度太慢了。”他说。O’Doherty 简洁地回应了几次“好的”和“了解”, Musk 不断地催促:“加快速度。我们走。”这些交流并不是玩笑,O’Doherty 沉稳地接受并转而详细介绍了 Neuralink 在早期脊柱技术方面的进展,展示了植入装置被用来刺激猪的腿部,使它们在跑步机上行走的视频。讨论覆盖了大脑不同部分、脊柱、尖峰格子、关节角度、机器学习模型等多个主题。Musk 虽然没有正式的医学培训,但他跟上了所有的讨论,并提出了一些建议,如何调整植入装置以产生较少生硬动作的动物步态。

他的想法有时偏离实际,但也常常一针见血。在一次访问后,半导体工程师根据 Musk 的建议重新调整了他们的工艺,将线材与公司芯片的结合速度提高了 50%,同时缺陷降低,芯片部门的大脑接口负责人 Zack Tedoff 说。负责脊柱植入装置的团队回到了绘图板,试图让他们的猪以更符合实际的方式行走,而 Barenholtz 几乎开始在办公室生活,以满足 Musk 的所有要求。

关于 FDA 的事情, Musk 被证明是对的。Neuralink 收到了数千名潜在病人的浓厚兴趣,FDA 最近允许它在 2024 年进行额外的植入试验,无需一年的评估期。公司估计每次植入手术的成本约为 10,500 美元,包括检查、零件和劳动力,将向保险公司收费约 40,000 美元。它预计五年内年收入高达 1 亿美元。Neuralink 计划在 2024 年进行 11 次手术,在 2025 年进行 27 次,在 2026 年进行 79 次。然后事情真正开始加速,从 2027 年的 499 次手术增加到 2030 年的 22,204 次,根据提供给投资者的文件。

在 2022 年 9 月的会议结束前, Musk 强调了一个完全不同层次的速度,“就像世界即将结束一样”。他说,员工需要以戏剧性的速度工作的原因,是为了确保与理论上的人工超级智能竞争的混合人类植入大脑保持竞争力,否则可能会消灭人类。“我们需要在 AI 接管之前到达那里,”他说。“我们希望带着疯狂的紧迫感到达那里。疯狂。”

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在动物身上测试医疗设备并不令人愉快。在某种程度上,这种做法是在科学的祭坛上对动物的一种牺牲,增加它们的痛苦,希望能减轻人类的痛苦。然而,Neuralink 因其对动物测试对象的处理而受到特别关注,尤其是今年。《连线》、路透社和其他媒体的报导详细介绍了手术并发症、行为副作用和长期痛苦,特别是 Neuralink 的灵长类动物试验对象。据报导,一些植入猴子刮伤并扯掉它们的头部直到流血,或者表现出沮丧或痛苦,直到它们被安乐死。《连线》最近的故事,描述了猴子的死亡为“可怕”和“恐怖”,这是基于它获得的公共记录和与研究人员的访谈。

Neuralink 承认在探索性手术中犯了错误,但它将这些错误归咎于人为错误,而不是设备问题。公司强调,最令人不安的报告来源于其早期年份,在它建造自己的测试设施位于 Fremont 之前,而且公司已经付出了巨大努力在那里提供更好的生活条件。“ Ashlee总会找到办法保护 Ashlee面前的动物,”负责 Neuralink 非人类测试对象的 Autumn Sorrells 说,她此前在加州大学旧金山分校监督实验室动物福利。“我们被称为‘杀手’和‘虐待动物者’,然后不得不来工作,拥抱一只羊,确保它们有美好的一天。这非常艰难。”她说,Neuralink 的动物拥有比她在其他实验室环境中见过的更大的笼子、更多的食物和娱乐选择,以及更多的社交活动。

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这与 Ashlee的报道相符。Ashlee已经看到同一群猕猴在 Fremont 生活了三年。它们所有人在不同时间点都在大脑中植入了设备。这些设备可以被移除,有几个已经升级到了新型号。十七只猴子仍然活跃、健康,为 Neuralink 提供现场大脑数据;三只退休到了保护区;一只在计划的终止程序中被安乐死。

在你进入动物设施之前,你必须穿上手套、隔离衣、鞋套、口罩和护目镜。你还会得到一个简报,告诉你如何接近动物:慢慢地、小心地,避免眼神接触。如果你直视猴子的眼睛,这是侵略的信号,猴子可能会受到惊吓。里面,宽敞的游戏场地里充满了玩具、假树和游乐场设备。整个设施经常播放音乐,电视机随手可得,大多数时候播放自然节目。

猴子的主要角色是证明设备和手术机器人能按预期工作。当它们愿意的时候,它们还会通过玩电脑游戏,为公司的思维翻译器做出贡献。

是的,Neuralink 有一个房间充满了坐在电脑前的猴子,并读取它们的思维,这比听起来更怪异。每天几个小时,它们盯着轮到笼子外的笔记本电脑屏幕。它们可以选择涉及操纵杆和触摸屏的游戏(如追踪字母和拼写单词),或依赖大脑控制点击的游戏。在一个例子中,屏幕上会出现一个 35 x 35 的小方块网格,然后一个方块突然亮起。猴子的目标是仅通过思考就将光标移动到亮起的方块上。随着时间的推移,猴子在任务上变得更快,预期人类也会如此。

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合同研究中心常常通过扣留动物的食物和水,以及将它们的头骨固定在金属架上以保持头部位置来执行类似的工作。与经历这种《发条橙》式的折磨不同,Neuralink 的猴子在工作时可以吃水果和冰沙,并且可以随时停止。“任何时候它们离开我们所说的同意区域,那意味着它们完成了,我们需要退后,”Sorrells 说。(动物从 iPad 上选择它们的食物,很快也会选择它们的电视节目。)如果这意味着人类可以更快得到改变生活的设备,她对 Neuralink 想要快速行动并不感到歉意。“不全力以赴关注这个是不道德的,”她说。

公司开始将其动物测试和大部分运营从加州转移到德克萨斯州,在奥斯汀郊外的 37 英亩牧场地上有一个更新、更大的校区。这个位置有一个带有多个手术室的手术设施、谷仓、病理建筑和一个科幻主题的员工酒吧。Neuralink 说,它计划为其灵长类动物建造一个室内外空间。如今,那里圈养了几十只羊和猪。在最近的一次访问中,猪们戴着小背包,里面装有电池,并为头顶的补丁提供电力,以保持它们的植入装置充电。动物们还有笼子里的按钮,它们可以用鼻子按下来请求食物或外出谷仓。

从猪鼻子上的按钮到 22,000 个人类植入装置,这是一个漫长的过程。就像火箭故障一样,一场手术的失误或一个向某人大脑中泄漏化学物质的植入装置将使公司倒退数年。而除了基本安全之外,设备还必须兑现其承诺。人类将能够告诉世界关于植入装置的事情,这是猴子做不到的,包括它的极限在哪里。到目前为止,将功夫下载到你的大脑,更不用说与邪恶的超级人工智能战斗,仍然是科幻小说。

Seo 说,未来的植入装置可能会有 128 个或更多的线程,Neuralink 的下一版自定义芯片应该能将电池寿命延长到最长 11 小时。“目标是达到整整一天,”他说,届时病人将能够通过嵌入枕头的充电垫在夜间为他们的植入装置充电。

所有这一切与 Elon 有关,这让许多事情变得更加困难。然而,如果他的吹嘘在这里得到回报,他将在大幅改善许多人生活中发挥核心作用。即使是 Synchron 或 Onward 或其他某些公司成为行业标准,他也应该得到一些功劳。如果这个想法让你翻白眼,那就尽量不要想得太多。