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09月06日

专访清华邓志东:Neuralink“脑机接口”背后,我们离科幻场景还有多远?

作者 : admin | 分类 : 科技产品 | 超过 13 人围观 | 已有 0 人发表了看法
原标题:专访清华邓志东:Neuralink“脑机接口”背后,我们离科幻场景还有多远?

专访清华邓志东:Neuralink“脑机接口”背后,我们离科幻场景还有多远?

经济观察网 记者 宋笛 北京时间8月29日,马斯克旗下的脑机接口公司Neuralink 举办发布活动,公开了可实际运作的Neuralink设备和自动植入手术设备,同时展出了多头植入Neuralink的猪,演示了脑机接口的信号读取能力。

清华大学人工智能研究院视觉智能研究中心主任邓志东认为这次实验“迈出了关键的一步”,尽管在基本原理上与以往的实验并无太多区别,但其在工程层面的突破依然值得关注,包括性能改进的神经外科手术机器人和更可靠的植入设备,这也为未来的进一步突破做好了准备。邓志东在2006年曾推进过相关脑控技术的研发和实验。

在邓志东看来,目前“脑机接口”技术依然面临着一些关键节点的突破,特别是生物神经信息的解码方面,还有很远的路要走。

“这次还不是最重要的,关键要看明年针对人脑的实验进展”,邓志东对经济观察网表示。

以下为专访全文:

经济观察网:从您的专业领域出发,您是如何评估Neuralink 此次展现出的技术突破?

A:主要有两个方面的技术突破:1)性能较大改进的神经外科手术机器人,以“缝纫机”技术实现了零感染、高效和自动化的电极阵列与芯片的微创植入;2)具有高带宽无线传输能力、可无线充电的“硬币”大小的植入器件。这两方面的进展显著地降低了大型动物的成活风险,初步解决了植入手术的安全与健康问题,为下一步面向人类被试的侵入式植入手术,奠定了极其重要的基础。期待明年在人脑植入芯片的实验中获得真正的重大进展

经济观察网:“脑机接口”技术从提出到落地的技术路径是如何演进的?目前的最新发展趋势如何?目前尚未突破的节点包括哪些方面?

A:

1)技术路径的演进:

脑机接口(BCI)包括植入式与非植入式两种。最初的概念早在上个世纪70年代就已提出。非植入式的脑机接口技术包括脑电波(EEG)信号采集设备和fMRI(功能性磁共振成像),前者时间分辨率高,后者空间分辨率较高,但设备昂贵。

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空间分辨率低但成本较便宜的EEG脑电设备,主要由电极帽和脑电信号采集与放大器组成,早已商业化,2004年就已应用于屏幕光标上下左右的意念控制,2010年清华大学也利用SSVEP(稳态视觉诱发电位),实现了仿人机器人的意念控制,其中也采用了远距离无线传输技术。目前EEG设备也应用于通过脑电信号拨打电话、操纵游戏、操纵机械臂、意念控制无人机、无人车和助老助残等。这方面比较成熟落地的方法包括ERP(如P300)、SSVEP和运动想象等。

植入式脑机接口,在直接性和精确性方面的优势非常明显。不仅可以大大提高神经信号的信噪比,而且还可获得细胞水平的空间分辨率和微秒级别的时间分辨率,但安全风险较大。这方面的研究工作也开展得比较早、比较多。例如,1999年美国杜克大学的 Miguel Nicolelis 团队就已在猴子的大脑中植入电极,可据此控制光标的运动。又如Utah Array的植入式BCI技术,已可植入256个电极。事实上,早在1964年,就有了人工耳蜗,2008年也有了人工视网膜。这些都是早已商业化并已造福于人类的植入式脑机接口设备。

但相对于Elon Musk的Neuralink进展,以前的相关研发工作,植入的电极数偏少,通常从几个到数百,而且神经信号的采集与处理设备很大,被试的感染率高,成活率低,很难完成具有活体大脑功能的实时互链互通。

2)最新发展趋势:

受到先天缺陷的限制,非植入式的研究,目前进展不大。而植入式脑机接口,如果能有效解决生物体的安全和健康风险,无疑是一项真正的颠覆性技术。如果Neuralink公司,能够在明年成功地完成面向人脑皮层的微创自动植入,那就可以说是真正打开了“潘多拉魔盒”,但也可能是为人类带来了“福音”,必将为脑机交互、人类神经系统疾病的治疗、脑科学、神经认知科学和人工智能等的发展,开辟无限的可能。这是一项真正的颠覆性技术,是最具代表性的医-工结合及其与自然科学的交叉融合。Elon Musk具有足够的资源和魄力,有能力整合全世界最优秀的科学家、工程师与顶级临床医生,瞄准一个战略目标发力,因此我相信又一次成功改变世界的机会很大。

3)目前尚未突破的节点包括:

首先要解决人类植入手术的安全和长期健康风险问题。如果这一步成功迈出,必将成为人类发展史上的一个里程碑。其次,大脑皮层上一个小小的功能柱就有百万(10^6)到千万(10^7)个神经元,要通过不断的技术迭代,将电极阵列数量从10^3增加到10^6,甚至10^9,插密插深,就会带来一场真正的革命。最后,真正的挑战是生物神经信息的解码,特别是高级认知活动的解码。这方面确实需要从微观到宏观以及从宏观到微观的迭代闭环探索。鉴于大脑的极端复杂性,因此还有很长很长的路要走。

经济观察网:中国在这方面的研究情况如何?此前国内研究团队也曾经有类似的实验,比如2007年山东科技大学的“机器人鸽”,从原理上这些实验与此次Neuralink展示的技术有什么区别?

A:无论是非植入式还是植入式脑机接口技术,长期以来,中国在这方面的研究情况都非常不错。2007年山东科技大学的“机器人鸽”,原理上与Neuralink差别不大,但技术上差距不小,比如利用人工完成的植入手术感染率很高,成活率很低,术后的恢复期较长,而且插入的电极很少。

经济观察网:在产业层面,目前脑机接口技术是否有相关的应用空间?

A:人工耳蜗、人工视网膜作为植入式脑机接口产品,已形成产业,得到了广泛的临床应用,为广大患者带来了福音。在产业层面,EEG脑电设备也发展了很多年,具有广阔的应用空间。

经济观察网:Neuralink实验的披露引起了有关“人工智能”和“人类自我意识”的讨论,人们担心“脑机接口”或“脑控技术”会引发一些科学伦理方面的问题,您认为目前的技术离这种略带科幻色彩的设想还有多远的距离?学界是如何看到这种科技伦理的担忧?

A:确实存在严峻的科学伦理问题。Neuralink的远大目标是面向人类大脑,首先提供碳基-硅基两个世界之间互链互通的神经信息高速公路。这无疑打开了一扇通向人类感知、运动、认知,甚至是自我意识解码与调控的大门。技术迭代的速度是难以想象的,很多东西其实并不科幻。相信无论我们是强烈反对或是完全赞同,都不能影响Elon Musk改变世界的雄心。

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