工具一直是我們人類(lèi)與生俱來(lái)能力的延伸，計算機也沒(méi)有什么不同。網(wǎng)絡(luò )計算機，就像那些通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)的計算機一樣，把人類(lèi)能力的延伸帶到了另一個(gè)層次，在那里，數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。我們認為這是理所當然的，但卻非常麻煩?；ヂ?lián)網(wǎng)基礎設施中真正的瓶頸不是任何電子部分，而是人類(lèi)的大腦、神經(jīng)和眼球等，這些負責解讀和理解互聯(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)是最早真正認真對待這一想法的人之一。

 

2016年，他啟動(dòng)了Neuralink項目，該項目旨在大腦和計算機之間建立這樣的直接聯(lián)系，如果你愿意的話(huà)，可以創(chuàng )建一個(gè)腦機接口。自公司成立以來(lái)，人們對該公司的活動(dòng)了解不多，但圍繞將數字電子產(chǎn)品直接連接到大腦的技術(shù)挑戰進(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大腦的電子設備

 

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

 

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

 

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

 

 

2腦機接口的狀況

 

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

 

上世紀70年代，威廉·多貝爾(William Dobelle)博士將一種實(shí)驗性生物兼容電極植入了病人的視覺(jué)皮層，當受到刺激時(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50年代末以來(lái)，耳蝸植入物用于治療感音神經(jīng)性聽(tīng)力損失。這些裝置將聲音轉換為電信號，電信號直接刺激耳蝸并恢復聽(tīng)力。這種腦機接口技術(shù)在近70年歷史上穩步發(fā)展和提高。

 

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

 

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

 

 

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

 

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

 

3全新的腦機接口

 

現在可以直接與人腦對接的電極能夠以不同的精度監測或刺激1到100個(gè)單位神經(jīng)元。其他監測以及與神經(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，都不夠敏感或反應在顆粒細胞層、單神經(jīng)元水平上測量整個(gè)大腦的活動(dòng)。然而，Neuralink的目標是與整個(gè)大腦建立神經(jīng)元級的接口。

 

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

 

納米連接器

 

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

 

考慮到人腦中含有1000億神經(jīng)元的球行結構，并且這個(gè)結構處在不斷變化中。建立有效的腦機界面與每一個(gè)神經(jīng)元的工程挑戰立即變得清晰。與100個(gè)神經(jīng)元精確對接，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)元直接對接有巨大的差別，即使利用這相連的成千上萬(wàn)中的數十個(gè)神經(jīng)元，也能使腦機接口應用產(chǎn)生更大的價(jià)值。

 

Neuralink團隊希望電極技術(shù)將符合摩爾定律，就像晶體管技術(shù)一樣。包括Blackrock微系統公司在內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電極陣列設計靈活，可以連接到不同的連接器上，用于不同的應用。

 

例如，Blackrock的Cereport連接器和相關(guān)的電纜組件適用于人類(lèi)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(kāi)發(fā)出一種能夠將4到6μm寬的電極“螺紋旋轉”插入大腦而不破壞腦血管的機器人。

 

雖然這是這家高度保密的公司發(fā)布的一項重大技術(shù)聲明，但馬斯克承認，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，現在已經(jīng)宣布的微米級電極技術(shù)，預示著(zhù)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希望能對電極和其他腦機接口產(chǎn)生類(lèi)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療電子設備中的持續創(chuàng )新肯定是這幅遠景中的一部分。

 

來(lái)源：深圳市連接器行業(yè)協(xié)會(huì )