工具一直是我們?nèi)祟惻c生俱來(lái)能力的延伸，計(jì)算機(jī)也沒(méi)有什么不同。網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)，就像那些通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)的計(jì)算機(jī)一樣，把人類能力的延伸帶到了另一個(gè)層次，在那里，數(shù)十億人的頭腦能夠在彼此之間分享思想和信息。

 

雖然網(wǎng)絡(luò)非常有用，但它仍然依靠一種古老的技術(shù)來(lái)解讀信息流：語(yǔ)言。我們認(rèn)為這是理所當(dāng)然的，但卻非常麻煩。互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施中真正的瓶頸不是任何電子部分，而是人類的大腦、神經(jīng)和眼球等，這些負(fù)責(zé)解讀和理解互聯(lián)網(wǎng)信息的器官。

 

如果有一種技術(shù)可以直接將頭腦連接在一起，繞過(guò)語(yǔ)言，那會(huì)是什么情景？毫不奇怪，伊隆·馬斯克(ElonMusk)是最早真正認(rèn)真對(duì)待這一想法的人之一。

 

2016年，他啟動(dòng)了Neuralink項(xiàng)目，該項(xiàng)目旨在大腦和計(jì)算機(jī)之間建立這樣的直接聯(lián)系，如果你愿意的話，可以創(chuàng)建一個(gè)腦機(jī)接口。自公司成立以來(lái)，人們對(duì)該公司的活動(dòng)了解不多，但圍繞將數(shù)字電子產(chǎn)品直接連接到大腦的技術(shù)挑戰(zhàn)進(jìn)行了一些有趣的討論，在這種方式下，信息也許可以更有效地交流。

 

1大腦的電子設(shè)備

 

在他的博客“Wait But Why”中，蒂姆·厄本（Tim Urban）詳細(xì)討論了這些技術(shù)挑戰(zhàn)，包括對(duì)大腦本身的“電子學(xué)”的調(diào)查。

 

大腦和神經(jīng)系統(tǒng)是由神經(jīng)元及其軸突和樹突組成的一系列生物電纜組成的，這些神經(jīng)和樹突接收和傳遞整個(gè)大腦和身體的電信號(hào)。正如Urban所指出的，科學(xué)理解這些系統(tǒng)是如何在宏觀層面上很好地工作的。

 

大腦本身的內(nèi)部運(yùn)作是另一回事，但令人驚訝的是，在神經(jīng)層面上找出大腦的電信號(hào)并不是構(gòu)建Neuralink特有的腦機(jī)接口最困難的部分。相反，最大的挑戰(zhàn)將是設(shè)計(jì)硬件本身。為什么會(huì)是這樣的挑戰(zhàn)，我們需要確切地了解Neuralink的特殊類型的腦機(jī)接口，以及當(dāng)今腦力接口的技術(shù)在什么地方。

 

 

2腦機(jī)接口的狀況

 

事實(shí)上，大腦與機(jī)器直接交流已經(jīng)有很長(zhǎng)一段時(shí)間了。生物假體的應(yīng)用已經(jīng)成為迄今為止最普及的腦機(jī)接口技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)使用戶能夠直接控制假肢的動(dòng)作，而不需要肌肉控制。這類設(shè)備還可以取代失去的聽力和視力等。

 

上世紀(jì)70年代，威廉·多貝爾(William Dobelle)博士將一種實(shí)驗(yàn)性生物兼容電極植入了病人的視覺(jué)皮層，當(dāng)受到刺激時(shí)，這種電極可以讓病人看到“壓眼閃光”或燈的閃光。

 

自20世紀(jì)50年代末以來(lái)，耳蝸植入物用于治療感音神經(jīng)性聽力損失。這些裝置將聲音轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電信號(hào)直接刺激耳蝸并恢復(fù)聽力。這種腦機(jī)接口技術(shù)在近70年歷史上穩(wěn)步發(fā)展和提高。

 

如今，來(lái)自包括Omnetics在內(nèi)的供應(yīng)商的納米微型連接器達(dá)到了小尺寸、高可靠性和耐用性的水平，既提高了現(xiàn)有設(shè)備的性能，也提高了其他腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展。

 

Omnetics研究和制造了一些超小型和納米級(jí)微型連接器，但正如我們所看到的，即使如此超小型設(shè)計(jì)也可能難以滿足像Neuralink這樣的項(xiàng)目的需要。

 

 

然而，并非所有的腦機(jī)接口都用于治療。2002年，英國(guó)讀大學(xué)的教授凱文·沃里克(Kevin Warwick)設(shè)計(jì)了一個(gè)叫做Braingate的腦機(jī)接口，允許體外的電子部分與他的中驅(qū)神經(jīng)相連。

 

Warwick能夠在互聯(lián)網(wǎng)上控制機(jī)器人手臂。Warwick的項(xiàng)目在腦機(jī)技術(shù)上有一定的進(jìn)展，但離的Neualink的最終目標(biāo)，還差得太遠(yuǎn)。

 

3全新的腦機(jī)接口

 

現(xiàn)在可以直接與人腦對(duì)接的電極能夠以不同的精度監(jiān)測(cè)或刺激1到100個(gè)單位神經(jīng)元。其他監(jiān)測(cè)以及與神經(jīng)元相互作用的方法，如功能性磁共振成像(FMRI)掃描和腦電圖(EEG)等，都不夠敏感或反應(yīng)在顆粒細(xì)胞層、單神經(jīng)元水平上測(cè)量整個(gè)大腦的活動(dòng)。然而，Neuralink的目標(biāo)是與整個(gè)大腦建立神經(jīng)元級(jí)的接口。

 

Elon Musk的Neuralink項(xiàng)目可以推動(dòng)納米連接器技術(shù)的創(chuàng)新。連接器越小，它在醫(yī)用腦機(jī)接口應(yīng)用中的功能就越強(qiáng)大. 我們也期待全新的腦機(jī)接口早日誕生。

 

納米連接器

 

納米連接器是開發(fā)腦機(jī)接口的關(guān)鍵部件，它的體積不斷縮小，功能不斷增強(qiáng)，可幫助開發(fā)能夠直接與人腦中大約1000億個(gè)神經(jīng)元直接連接的腦機(jī)接口。

 

考慮到人腦中含有1000億神經(jīng)元的球行結(jié)構(gòu)，并且這個(gè)結(jié)構(gòu)處在不斷變化中。建立有效的腦機(jī)界面與每一個(gè)神經(jīng)元的工程挑戰(zhàn)立即變得清晰。與100個(gè)神經(jīng)元精確對(duì)接，即使是刺激視覺(jué)皮層以產(chǎn)生光的感覺(jué)的情況下，也和1000億神經(jīng)元直接對(duì)接有巨大的差別，即使利用這相連的成千上萬(wàn)中的數(shù)十個(gè)神經(jīng)元，也能使腦機(jī)接口應(yīng)用產(chǎn)生更大的價(jià)值。

 

Neuralink團(tuán)隊(duì)希望電極技術(shù)將符合摩爾定律，就像晶體管技術(shù)一樣。包括Blackrock微系統(tǒng)公司在內(nèi)的一些公司正在這一領(lǐng)域進(jìn)行創(chuàng)新，而且Blackrock公司的Utah Array電極陣列設(shè)計(jì)靈活，可以連接到不同的連接器上，用于不同的應(yīng)用。

 

例如，Blackrock的Cereport連接器和相關(guān)的電纜組件適用于人類的“慢性病”治療。

 

2019年7月，Neuralink在舊金山加州科學(xué)院(California Academy Of Sciences)做了一次演講，該公司在會(huì)上概述了其技術(shù)的一些初步階段。Neuralink已經(jīng)開發(fā)出一種能夠?qū)?到6μm寬的電極“螺紋旋轉(zhuǎn)”插入大腦而不破壞腦血管的機(jī)器人。

 

雖然這是這家高度保密的公司發(fā)布的一項(xiàng)重大技術(shù)聲明，但馬斯克承認(rèn)，此次活動(dòng)主要是為了招聘人員，而Neuralink 公司面臨的絕大多數(shù)技術(shù)工程障礙仍有待克服。不管馬斯克的介紹的目的是什么，現(xiàn)在已經(jīng)宣布的微米級(jí)電極技術(shù)，預(yù)示著來(lái)自Neuralink的微型電子產(chǎn)品取得了巨大的創(chuàng)新進(jìn)展。

 

看起來(lái)這個(gè)技術(shù)可能就像40年代的真空管。Musk的公司似乎給行業(yè)帶來(lái)了世界變化技術(shù)的推動(dòng)力。Neuralink希望能對(duì)電極和其他腦機(jī)接口產(chǎn)生類似的創(chuàng)新，但沒(méi)有人知道未來(lái)將是什么樣的技術(shù)。無(wú)論如何，在微米尺度上的小型化連接器和電纜組件以及特別是柔性醫(yī)療電子設(shè)備中的持續(xù)創(chuàng)新肯定是這幅遠(yuǎn)景中的一部分。

 

來(lái)源：深圳市連接器行業(yè)協(xié)會(huì)