Neuralink的腦機(jī)接口：目標(biāo)是破世界紀(jì)錄
Neuralink給你印象最深的是什么？
是在兩個(gè)月大的豬的大腦中植入硬幣大小的Neurallink設(shè)備，成功讀取它的大腦活動(dòng)？
△ 植入了Neuralink設(shè)備的「二師兄」Gertrude
還是那只用「意念」玩乒乓球游戲且水平爐火純青的猴子？
△ 「大師兄」Pager通過想象操縱桿的移動(dòng)來打乒乓球，打中了就有奶昔喝
不管哪一個(gè)，每次Neuralink的腦機(jī)接口（BMI）都能讓人「大受震撼」！
2016年6月，Neuralink成立之初，馬斯克曾經(jīng)探討過一個(gè)科幻小說概念：Neural lace（神經(jīng)織網(wǎng)）——一個(gè)無縫、穩(wěn)定、可以直接與大腦通信的全腦接口。
△ Iain M. Banks在硅谷廣受歡迎。馬斯克說，他對(duì)腦機(jī)接口的興趣部分源于Iain M. Banks的10部小說系列《文化》中的虛構(gòu)宇宙中的「neuro lace」科幻概念
歷來不羈放縱的馬斯克聲稱，Neuralink設(shè)備有朝一日能實(shí)現(xiàn)「人工智能共生」（AI symbiosis），人腦將會(huì)和人工智能融合。
或許大家已經(jīng)對(duì)馬斯克的「口出狂言」習(xí)以為常了，畢竟Neuralink設(shè)備仍在試驗(yàn)中，甚至還沒有獲得最基本的臨床安全性試驗(yàn)的批準(zhǔn)。
但是，在這種夸張的言辭背后，Neuralink的科學(xué)家和工程師們也的確一直在開發(fā)完全植入式的腦機(jī)接口。
那么，他們進(jìn)展如何，這背后又有什么不曾公開的神秘技術(shù)？
近日，Neuralink的神經(jīng)工程師兼大腦信號(hào)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Joseph O'Doherty接受了一場(chǎng)獨(dú)家問答訪談，向大家解釋了Neuralink的目標(biāo)、硬軟件設(shè)備、當(dāng)下的研發(fā)進(jìn)展以及研發(fā)的「上限」。
下面節(jié)選了本次獨(dú)家訪談的部分內(nèi)容:
Neuralink離創(chuàng)造世界記錄還有多遠(yuǎn)？
Q：馬斯克經(jīng)常提及Neuralink在未來的可能性，而在未來，人們可以自愿接受腦手術(shù)，并通過植入Link來增強(qiáng)能力。但在短期內(nèi)，這個(gè)產(chǎn)品是為誰設(shè)計(jì)的呢？
A：目前我們?cè)谘芯恳环N「通訊假體」（communication prosthesis），能讓癱瘓的人重新控制鍵盤和鼠標(biāo)?，F(xiàn)在也正在加快使用這款假肢后的打字速度。
BMI要有一個(gè)良好記錄設(shè)備，但也需要真正關(guān)注解碼器的細(xì)節(jié)，因?yàn)樗且粋€(gè)「閉環(huán)系統(tǒng)」。要注意閉環(huán)問題才能真正提高性能。
我們的內(nèi)部目標(biāo)是，在BMI 的信息率方面打破世界紀(jì)錄。我們已經(jīng)非常接近最佳性能了，但現(xiàn)在還有一個(gè)問題：我們還能走多遠(yuǎn)？
優(yōu)化軟硬件設(shè)備
Q：2019年的時(shí)候，每根「線」有128個(gè)電極，現(xiàn)在呢？
A：現(xiàn)在每根「線」有16個(gè)觸點(diǎn)，每個(gè)觸點(diǎn)間隔200微米，之前的觸點(diǎn)間隔更小。當(dāng)觸點(diǎn)間隔大約為20微米時(shí)，我們可以在多個(gè)相鄰?fù)ǖ郎嫌涗浵嗤纳窠?jīng)元，能夠很好地表征我們正在記錄的單個(gè)神經(jīng)元。但這會(huì)要求很高的密度，需要的功率更多，這樣做出來的產(chǎn)品效果會(huì)比較差。
所以我們改變了設(shè)計(jì)，將接觸分散在皮質(zhì)中，并將它們分布皮質(zhì)區(qū)域的「線」上，這樣就不會(huì)有多余的信息?，F(xiàn)在的設(shè)計(jì)是每根「線」 16 個(gè)通道，共有64 根「線」，可以將它們放置在皮質(zhì)區(qū)域內(nèi)的任何位置，共計(jì) 1,024 個(gè)通道。
這些「線」會(huì)放進(jìn)一個(gè)微型設(shè)備，這個(gè)設(shè)備具有算法、脈沖檢測(cè)、電池、遙測(cè)等功能。除了 64x16，我們還在測(cè)試128x8 和 256x4 配置，看看性能有沒有提升。
每個(gè)Link設(shè)備有4個(gè)芯片，每個(gè)芯片有256個(gè)通道，加起來就是1024個(gè)通道。
Q：好像很多脈沖檢測(cè)都在芯片上完成的，幾年前我以為它是在外部設(shè)備上完成的，這是隨著時(shí)間的推移而優(yōu)化的嗎？
A：沒錯(cuò)。我們有一種略有不同的脈沖檢測(cè)方法。在神經(jīng)科學(xué)，你通常想檢測(cè)脈沖，然后根據(jù)神經(jīng)元生成脈沖對(duì)脈沖進(jìn)行排序。如果在通道上檢測(cè)到脈沖，就會(huì)意識(shí)到，我其實(shí)可以在這里記錄五個(gè)不同的神經(jīng)元。這個(gè)脈沖來自哪個(gè)神經(jīng)元？怎么找到產(chǎn)生每個(gè)脈沖的神經(jīng)元？這是一個(gè)很難計(jì)算問題。
還有另一種極端情況：在電壓上設(shè)置一個(gè)閾值，每次超過這個(gè)閾值時(shí)，就形成一個(gè)脈沖，只需計(jì)算其中發(fā)生了多少個(gè)。
這兩個(gè)極端都不是好事。第一種情況下要進(jìn)行大量計(jì)算，而這在小程序包中可能是不可行的。在第二個(gè)極端情況對(duì)噪聲和偽影非常敏感，因?yàn)楹芏喾矫娑紩?huì)導(dǎo)致非神經(jīng)元放電的閾值交叉。所以我們?cè)谡铱雌饋硐裆窠?jīng)元產(chǎn)生的信號(hào)的形狀。
這些之前是設(shè)備外部做的。在我們驗(yàn)證該算法時(shí)，因?yàn)樗且粋€(gè)有線系統(tǒng)，所以帶寬更高，能夠傳輸大量數(shù)據(jù)。芯片團(tuán)隊(duì)采用了這個(gè)算法，放在了硬件里，所以現(xiàn)在這一切都在芯片上自動(dòng)發(fā)生。它會(huì)自動(dòng)調(diào)整參數(shù)，然后檢測(cè)脈沖，將脈沖信號(hào)發(fā)送到解碼器。
學(xué)會(huì)了乒乓球，那水果忍者呢？
Q：之前提到Neuralink團(tuán)隊(duì)要么創(chuàng)造紀(jì)錄，要么找出不能創(chuàng)造紀(jì)錄的原因。那么，不能創(chuàng)造紀(jì)錄的原因可能會(huì)是什么？
A：2D 光標(biāo)控制不是一個(gè)非常高維的任務(wù)，可能存在與意念和速度相關(guān)的限制。
想象一下移動(dòng)光標(biāo)到命中目標(biāo)需要多長(zhǎng)時(shí)間: 用戶從 a 點(diǎn)到達(dá) b 點(diǎn)需要多長(zhǎng)時(shí)間，在 b 點(diǎn)時(shí)做選擇需要多長(zhǎng)時(shí)間。并且，如果他們做錯(cuò)了或按錯(cuò)按鈕，那結(jié)果就非常棘手了。所以他們必須在 a 和 b 之間走得更快，他們必須更確信地點(diǎn)擊那些按鈕，不能犯出現(xiàn)錯(cuò)誤。
在某種程度上，我們將會(huì)達(dá)到一個(gè)極限，因?yàn)榇竽X無法跟上。如果光標(biāo)移動(dòng)太快，用戶甚至看不到它在移動(dòng)。我認(rèn)為這時(shí)就會(huì)出現(xiàn)局限——不是神經(jīng)接口，而是移動(dòng)光標(biāo)的意義。
因此，我們必須想出其他方法，與大腦接觸，超越這一點(diǎn)。還有其他更好的溝通方式，也許包括十指打字。我認(rèn)為天花板在哪里仍未可知。
Q：此前猴子玩的兩個(gè)游戲都是光標(biāo)控制：在乒乓球游戲中，猴子找到目標(biāo)并使用光標(biāo)移動(dòng)球拍。對(duì)于其他非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物，是否會(huì)有所突破？
A：非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物可以學(xué)習(xí)其他更復(fù)雜的任務(wù)。訓(xùn)練時(shí)間可能會(huì)更長(zhǎng)，因?yàn)槲覀儾荒芨嬖V他們?cè)撟鍪裁?；我們必須向它們展示逐步變得?fù)雜的事情。隨便挑一個(gè)游戲：現(xiàn)在我們知道猴子可以玩乒乓，但是它們能玩水果忍者嗎？這里存在訓(xùn)練負(fù)擔(dān)，但我認(rèn)為這在他們的能力范圍之內(nèi)。
