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神经连接让人与机器结合猴子已经过了,人 [复制链接]

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当我第一次听到神经连接这个设想时,以为是天马行空的科幻想象。但在看了马斯克的演讲并收集了一些资料后发现,其实很多事情都是以前做过的,并不是什么开创性的创造,只是这一次我们能够做得更好。下面就让我们看看什么是神经连接?它是如何工作的?以及会为人类带来什么样的机遇。

年7月,埃隆·马斯克对神经连接项目做了一次详细说明的演讲,从那时起,神经连接的未来离我们越来越近了。那么、什么是神经连接呢?人类的感知系统主要由两个系统构成,大脑边缘系统处理我们的情感、需要和欲望,然后是大脑皮层负责思考和计划。神经连接的最终形式是在这个基础上建立第三层,一个数字化的超级智能层,用计算机、乃至最终用人工智能来增强我们自身。

实际上,其实我们已经有了这一层,就是我们日常使用的手机和电脑。我们应该都听说过这样一句话,世界上所有的信息都在我们的指尖。但是,这里的瓶颈是我们和信息的交互过程。无论是手指还是语音的速度都太慢,导致我们与设备之间的沟通效率非常低。更快速的信息沟通方法就是直接对话。这就是所谓的脑机接口。神经连接就是要解决这个问题。

这需要多学科领域的协同努力,包括科学家、医生、电气工程师、外科医师等等。那么它是如何工作的呢?我们的大脑是由神经元组成的,当我们看、听、走路、说话或思考时,都会发出电信号,神经元就会对这些电信号不断的做出反应。每一次神经元的激发,都会产生一个微小的电磁场。神经连接将接入这些微小的电磁场,并扮演转换器的角色,将模拟信号转换为数字世界中使用的1和0。神经元脉冲的探测是通过微小的线实现的,这些线直径大约只有人类头发横截面的十分之一,跟神经元一般大小。这些线会由精密的机器人来安装,以避免破坏血管或造成创伤。安装所用的针头直径为24微米,远小于目前最先进的深度脑部刺激中使用的针头。此类手术以前曾被用于帕金森病患者的深度脑部刺激治疗之中。虽然传统的方法只有百分之一的几率导致严重的脑出血,但新的技术会让这个过程更加安全。

目前、帕金森治疗中的深度脑部刺激会采用大概10个电极,而神经连接却需要数千个电极。这些电极需要在不到60微米的距离内才能探测到神经元的活动,并充当从大脑读取数据以及将数据发送到大脑的接口。完成这些工作的处理器叫做N1芯片。N1芯片读取大脑中的模拟信号、放大、数字化、经过处理后,发送到佩戴在耳朵后面的一个装置中。这个装置是唯一可以升级的设备,而其他任何脑部的植入物都会一直保持原样。如果将装置拿掉,一切都会关闭。N1芯片的尺寸为4x5毫米,功耗极低,内置了处理大脑信号的硬件。它每秒可以采样2万个大脑信号,这些是真正的大脑原始信号,通过神经连接传递出来。

科学家在寻找的,是神经元激发时电压的峰值。这是大脑交流中最基本的组成部分。通过算法可以实时的探测这些峰值,并进行解码,让这些大量的原始数据变得有意义。该系统不仅可以从大脑中读取数据,还可以写入数据。要做到这一点,一个信号在神经元附近的一个电极中通过,促使神经元的激发。这种技术其实并不是第一次出现,早在20世纪50年代末就有了,是帮助失聪患者植入人工耳蜗的基本技术。

由于神经的可塑性特性,输入大脑的信息并不需要是完美的。这意味着大脑将学会如何使用新的信息。从大脑中读取数据以及将数据输入大脑已经被用来治疗帕金森病和癫痫,未来的应用领域还将包括抑郁症和慢性疼痛。甚至进一步可以用来增加感知功能和记忆力。神经连接最初的设计是通过4个N1芯片,连接数千个电极。信号将通过蓝牙发送到耳朵后方的装置中,并由手机控制。第一个目标是让患者能够操控移动设备,一个电话、鼠标或电脑的键盘。神经连接也将扮演一个蓝牙键盘或者鼠标的角色,让患者可以不需要看护者的协助、自主控制。

这听起来很高大上,但其实在此之前、一种叫做多通道神经电极的技术已经能做到了。只用了个电极,患者就可以用意念给别人发短信,或者操控平板电脑。神经连接可是有数千个电极,这将为更复杂的应用提供了更清晰、更可靠的信号。神经连接的第一个应用是进入初级运动皮层,这是大脑向脊髓和肌肉发出信号以驱使运动的部分。它可以从操控鼠标和键盘这样简单的事情开始,将来也可以用来读取所有动作的信号,甚至说话,最终可以用来恢复人体的运动机能。材料科学小组希望利用特殊的材料,使大脑不仅接受神经连接,而且还要让它认为这是自身的一部分。研究小组已经发表了论文,内容是通过他们的N1芯片、读取、记录和学习大脑中的数据。虽然还没有被所有人信服,但对猴子的前期测试是成功的。人体的临床试验将于年底开始。目标人群是脊髓损伤导致四肢瘫痪的患者。目前正在等待美国食品药品监督管理局FDA对植入设备的批准。

神经连接将分为三个阶段。第一阶段是理解和治疗脑部疾病,从有医疗需求的重症患者开始。第二阶段,维护和增强大脑。第三阶段,全功能脑机接口。在未来,它甚至可能成为一种程序的应用商店,你可以下载程序和控制你的大脑。其他的可能性还包括新的交流方式,比如心灵感应或者下载熟悉某个城市的人的记忆,这样当你去那个城市的时候,你也会感到熟悉。可能性是无限的。

不过当然,现在才刚刚开始,我们对大脑还几乎一无所知。尽管对神经连接的基础研究已经在医学领域做了几十年,但是现在的计划依旧是在所有这些之上的一个巨大飞跃,只是要达到这一目标还有很长的路要走。比如说一些明显的伦理道德问题仍然存在,我们应该这样做吗?风险呢?虽说目前治疗帕金森的深度脑部刺激和其他类似的手术,其实风险也很大。尽管人们还不太清楚神经连接、最终将以何种形式全面发展,但不妨碍我们对它的持续

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