在今天淩晨舉行的新聞發佈會上，伊隆·馬斯克（Elon Musk）旗下的的 Neuralink 科學家們提供了最新的進展。該公司成立於 2016 年，目標是創建腦機介面，距此僅一年多時間。該公司首次向世人展示了其願景，軟體和可植入硬體平臺。

今天討論的內容很少有令人驚訝或未曾預料到的，但它提供了確保大流行不會阻止 Neuralink 朝著其宏偉目標邁進的保證。

Neuralink 的原型可以一次從許多神經元中提取即時資訊。在現場演示中，Neuralink 展示了豬腦中的讀數；當豬用口鼻部接觸物體時，Neuralink 技術捕獲的神經元會在電視監視器上以視覺化方式發射，這本身並不是新鮮事，Kernal 和 Paradromics 就是開發頭骨下的大腦讀取晶片技術的眾多公司之一。但和他們不一樣的是，Neuralink 獨特地利用了通過“縫紉機”（sewing machine）插入組織中的類似玻璃紙的柔性導線。馬斯克說，它在 7 月獲得了突破性設備稱號，Neuralink 正在與美國食品和藥物管理局（FDA）合作進行一項針對截癱患者的未來臨床試驗。

加利福尼亞大學蒂姆·漢森（Tim Hanson）和菲力浦·薩比斯（Philip Sabes）是 Neuralink 的創始人，而伯克利大學的教授蜜雪兒·馬哈比斯（Michel Maharbiz）則率先開發了這項技術，今天展示的版本是對去年的改進。馬斯克稱其為“ V2”，他有信心將有一天不到一個小時的時間就能嵌入人腦。他還說，如果患者希望升級或放棄 Neuralink 的介面，將很容易移除並且不會造成持久的損害。

Neuralink 與位於三藩市的創意設計諮詢公司 Woke Studios 合作，設計了縫紉機。一年多以前，Woke 開始與 Neuralink 合作研究 Neuralink 在 2019 年提出的耳後概念，然後不久兩人就重新投入手術機器人的工作。

Woke 的首席設計師 Afshin Mehin 通過電子郵件告訴 VentureBeat，該機器能夠看到整個大腦。 

Mehin 說：“設計過程是由 Woke Studios 的設計團隊以及 Neuralink 的技術人員合作完成的，在此器件，他們還與享有盛名的外科顧問之間的密切合作，後者可以為手術本身提供建議。” “我們的職責特別是採用可以執行該程式的現有技術，並根據我們的醫療顧問的建議以及此類設備的醫療標準，將其視為一種可以執行該程式的非威脅性機器人。腦植入。”

機器包括三個部分。有一個“頭”，裡面裝有自動手術工具，腦部掃描照相機和感測器，病人可將頭顱靠在頭上。

首先，設備移除了頭骨的一部分，而設備替換了移除的頭骨的一部分。然後，電腦視覺演算法將包含 5 微米厚的線束和 6 毫米絕緣層的針頭伸入大腦，從而避開血管。（Neuralink 說，該機器在技術上能夠鑽任意長度的鑽頭。）這些導線（占人發直徑的四分之一（4 至 6μm））連接到位於不同位置和深度的一系列電極。在最大容量下，機器可以每分鐘插入 6 條包含 192 個電極的線。

一次性袋在機器頭部周圍附有磁鐵，以保持無菌並進行清潔，內立面周圍成角度的“翼”確保在手術插入過程中患者的頭骨保持在原位。機器的“主體”附著在基座上，該基座為整個結構提供了加權支撐，隱藏了使系統運行的其他技術。

當被問及原型是否會進入診所或醫院時，Mehin 繞開了這個問題，但指出該設計旨在“大規模”使用。他說：“作為工程師，我們知道可行的方法以及如何以一種易於理解的方式傳達設計需求，同樣，他們的團隊也能夠發送可以運行的高度複雜的原理圖。” “我們認為這是一種可以存在於實驗室之外並適用於許多臨床環境的設計。”

N1 晶片

正如 Neuralink 去年詳細介紹的那樣，第一個設計用於試驗的設備-N1，也稱為“ Link”，在它裡面包含上述晶片，薄膜和可與多達 1,024 個電極連接的密封基板。一個大腦半球最多可以放置 10 個，最好在大腦運動區域至少放置 4 個，在軀體感覺區域至少放置 1 個。

馬斯克說，與 2019 年的概念相比，該設備得到了極大的簡化。它不再需要坐在耳朵後面，它是一個大型硬幣的大小（23 毫米寬，8 毫米高），所有必要的佈線都連接在一個設備本身的釐米。

電極將檢測到的神經脈衝中繼到處理器，該處理器能夠從多達 1,536 個通道讀取資訊，這大約是當前嵌入在人體中的系統的 15 倍。它符合科學研究和醫學應用的基準，並且可能優於比利時競爭對手 Imec 的 Neuropixels 技術，後者可以一次從數千個獨立的腦細胞中收集資料。馬斯克聲稱，Neuralink 的商業系統可以在 96 個執行緒上每個陣列包含多達 3072 個電極。

該晶片包含慣性測量感測器，壓力和溫度感測器，以及一個可以“全天”持續充電和感應充電的電池，以及類比圖元（analog pixels），該圖元在將神經信號轉換為數位位元之前對其進行放大和過濾。（Neuralink 聲稱，類比圖元比現有技術小至少 5 倍。）一個類比圖元可以每秒捕獲 20,000 個樣本的整個神經信號，解析度為 10 位元，從而為每個圖元提供 200Mbps 的神經資料記錄的 1,024 個頻道。

信號放大後，將通過片上模數轉換器對信號進行轉換和數位化，該晶片可直接表徵神經元脈衝的形狀。根據 Neuralink 的說法，N1 僅花費 900 納秒來計算傳入的神經資料。

N1 可以通過藍牙無線穿過皮膚連接遠達 10 米外的智能手機。Neuralink 說，植入物最終將可以通過應用程式進行配置，患者可以控制按鈕並將輸出從手機重定向到電腦鍵盤或滑鼠。在豬演示過程中，Neuralink 顯示 N1 能夠“高精度”預測動物所有四肢的位置。下一步是寫神經元。馬斯克說，單個 N1 感測器可能會影響數百萬個神經元。

馬斯克說，Neuralink 的理想目標之一是使四肢癱瘓者以每分鐘 40 個單詞的速度打字。最終，他希望 Neuralink 的系統將最終用於創建他所描述的“數位超智慧 [認知] 層”，從而使人類能夠與人工智慧軟體“融合”。

潛在障礙

高解析度的腦機介面（簡稱 BCI）異常複雜，它們必須能夠讀取神經活動，以選擇哪些神經元組在執行哪些任務。植入的電極非常適合此操作，但是從歷史上看，硬體限制已使它們與大腦的一個以上區域接觸或產生干擾性疤痕組織。隨著精細的生物相容性電極的出現，這種情況發生了變化，這種電極可以限制疤痕形成，並可以精確地靶向細胞簇（儘管有關耐久性的問題仍然存在）。不變的是缺乏對某些神經過程的瞭解。

很少在大腦區域（例如前額葉和海馬）中分離活動。相反，它發生在各個大腦區域，很難固定。然後是將神經電脈衝轉換成機器可讀資訊的問題。研究人員尚未破解大腦的編碼。視覺中心產生的脈衝不同于語音形成時產生的脈衝，有時很難識別信號的起源點。

Neuralink 也將有責任說服監管機構批准其設備進行臨床試驗。腦機介面被認為是需要獲得 FDA 進一步同意的醫療設備，而獲得同意可能是耗時且昂貴的。

也許可以預料到這一點，Neuralink 對在三藩市開設自己的動物測試設施表示了興趣，並且該公司上個月發佈了一份具有手機和可穿戴設備經驗的候選人的工作清單。去年，Neuralink 聲稱對動物進行了 19 次手術，並在大約 87％的時間內成功放置了電線。

前方的路

所有這些挑戰並沒有阻止 Neuralink，Neuralink 擁有 90 多名員工，已獲得 1.58 億美元的資金，其中至少包括 Musk 的 1 億美元。然而，他們被 STAT 新聞在一份報告中描述為一個“混亂的內部文化。” Neuralink 發言人在接受《紐約郵報》的詢問時回應了這個故事，他說許多 STAT 的發現“部分或完全錯誤”。

雖然 Neuralink 預計插入電極最初將需要在顱骨上鑽一些孔，但它希望很快使用鐳射在骨骼上鑽出一系列小孔，這可能為減輕帕金森氏病和癲癇病等病症的研究奠定了基礎，並有助於身體殘疾患者可以聽，說，移動和看。

這聽起來可能不那麼牽強。哥倫比亞大學的神經科學家已經成功地將腦電波轉換為可識別的語音。加利福尼亞大學三藩市分校的一個團隊構建了一個虛擬聲道，該虛擬聲道能夠通過進入大腦來模擬人類的言語表達。2016 年，大腦植入物使截肢者得以利用自己的思想來移動假肢的各個手指。實驗介面使猴子能夠控制輪椅，並且只用他們的頭腦就能以每分鐘 12 個字的速度打字。

來源:半導體觀察  編譯自「venturebeat」

原文網址: https://venturebeat.com/2020/08/28/neuralink-demonstrates-its-next-generation-brain-machine-interface/