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马斯克“大脑改造计划”,还需要突破哪几道技术门槛?

2019-08-10 点击:717
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硅谷秘密特工2天前我想分享

硅谷钢铁侠的深情安利让大脑 - 计算机界面成为热门话题。

在本月17日在旧金山举行的一次公开活动中,由Musk投资的神经科学公司Neraklink宣布了最新的脑机接口设备“非破坏性植入物”,“完整设备”和“成功应用”,突出显示。特别。

有一段时间,整个网络都在呼喊《黑客帝国》,这个话题曾经延伸到科学技术伦理和人机共生的哲学层面。但正如预期的那样,专业人士很快就出现了面对游戏,并认为该产品远未达到预期的预期。不要问,问是“画蛋糕”。

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必须承认,马斯克是一位公关天才,非常擅长打破障碍并将科幻小说变为现实。不幸的是,现实与科幻作品之间的最大区别在于艺术可以飞向大脑,但技术想要从0变为100,中间1到99是不能省略的步骤。特别是,脑 - 计算机界面涉及广泛的跨学科主题,并且不会跳过直接升级怪物的过程。

这也是为什么,马斯克描绘了人机共生的一个令人震惊的未来,但很难具体而清晰。那么,马斯克的成就与真正的脑科学之间的关系是什么?大脑 - 计算机界面的未来将演变为什么样的路线?

大脑界面的“马斯克形式”:科学还是形而上学?

事故发生后,只剩下大脑,可以操纵机械骨骼;颅神经用于指挥机械对抗敌人;甚至大脑中的意识也被提取和转移,以实现永生的另一个概念.

乍一看,你可能会觉得你走错了路。“这太多了!”,这是Musk和Neuralink为人类安排的未来。

根据马斯克的计划,他们建立了脑连接设备,包括用于脑 - 计算机接口系统的柔性线,穿线机器人(如缝纫机)和用于读取脑信号的电子芯片。安装后,他们可以通过USB连接到大脑。并使用iPhone进行控制。更接近可以帮助一些脑损伤(如中风,癌症或先天性疾病)改善他们的生活质量;长期目标是让每个人都能在移动,视觉和语言交流中实现“大脑操作”。

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对于上一个目标,我们已经看到了很多实际的应用案例。例如,使用神经冲动来恢复听力的人工耳蜗;一个BrainGate系统,帮助13个聋人控制四肢; Facebook依赖于大脑输出的语音文本界面.但如果你设置了一个高度可靠的大规模实施标准,“马斯克形式”大脑 - 计算机界面似乎只在实验室或科幻小说中。

首先要知道的是如何实现理想的脑机接口。

简而言之,该设备可刺激大脑神经元,捕获相应的感觉信号,读取并记录它们,然后将其转换为指令,以便传输到外部设备,如机器人手臂,电子屏幕甚至物联网设备。

因此,脑机接口技术的核心突破点在于三个关键指标:

1.大脑。

检测大脑活动并不困难,而MRI,EEG等可以检测到大规模神经元的表现。然而,为了通过人力资源重建大脑的结构和功能,需要一个完整的大脑路线图来确保准确触发和传递手动命令。

然而,在目前的大脑认知水平下,基于自发脑电图的任务识别率仅为80%,诱发脑电图的控制精度也达不到要求。难怪当Musk和Neuralink谈论他们自己的设备,他们能做什么,他们激发什么部分以及如何实现它们都是模糊的。

2.机器。

在脑 - 计算机接口设备收集脑电信号后,最关键的一步是处理它们并将它们转换成机器语言并由计算机接收它们,从而达到协助人类的目的。然而,脑机接口的通信速度仍然相对较低,不可避免地遇到环境干扰。由于需要在PC平台上处理信息,当前BCI产品的可移植性也非常差。

例如,基于视觉信号感应的BCI通信速率目前是最高的,但仅为60-100bitmin。例如,通过在计算机屏幕上跟踪虚拟键盘的视觉信号以显示相应的文本,当前技术每分钟只能输出10个字,并且还必须高度集中。这种信息转换效率,说一句话,递上一杯水都累了半死,远远没有正常的沟通和控制水平。

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3.界面。

件。然而,目前的技术方案存在许多问题,并且非植入装置在捕获脑电波信号时极不稳定,并且不能准确地读取和控制它们。植入装置(硬金属或半导体)很容易引起人体排斥;或Neualink使用的超细聚合物管道,其硬度不足,需要通过“缝纫机”机器人“编织”到大脑中。无论这种干预是否会导致胶质增生导致组织损伤,马斯克都没有提出足够令人信服的证据。

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这三个局限性反映了大脑 - 大脑神经云的工作原理和运动细节无法真正复制。现有的电子技术无法处理高清脑信号,工业系统无法实现安全,无创的移植。虽然大脑 - 计算机界面看起来很酷,但它只能位于应用程序的边缘。

如果我们把大脑智能视为一个拥有巨大财富的技术世界,今天的马斯克就像获得一张部分高分辨率的地图,并呼吁每个人和他一起去寻找宝藏.

比“大脑改革”更重要的是大脑认知和大脑模拟“两朵花”

要在人脑上“做任何你想做的事”,真正的,可靠的,高度准确的技术路线图是必不可少的。在这里,脑 - 计算机接口的存在非常低,主要依靠两个关键区域来理解路径,即了解大脑的结构和功能,以及神经信息处理的机制;创造道路,通过智能技术模拟大脑运动,并促进信息产业。发展。

其中,对大脑认知的认识推动了基础脑科学的突破,这是每个国家大脑计划中最重要的。例如,美国大脑计划提出了一个口号来记录神经回路中每个神经元的每个尖峰,填补了宏观意识和微观电子之间的“明显差距”。 2016年发布的“中国脑项目”也将研究大脑认知的神经学原理作为该学科的制高点。

类似脑的智能为人类从算法角度探索大脑提供了一种方法。核心在于“模拟大脑”的超级能力,其中包含一系列应用技术和硬件系统。脑 - 计算机接口的计算技术和设备,新模型和脑 - 计算机融合的新方法等只是大脑智能的分支之一。

换句话说,大脑认知和大脑模拟是智能的“片面双方”。在未来,你想要占据智力的制高点。这在很大程度上取决于哪个国家或企业可以带头真正整合这两个领域。只有当两者在真实场景中意外相遇时,脑 - 计算机界面的“脑重建计划”才有可能实现梦想。

接下来,大脑机器接口应该照亮哪些技能树?

从这个角度看脑 - 计算机界面,会发现其在现阶段更合理的作用是成为大脑认知和大脑模拟辅助技术的一员,而不是直接对“大脑指挥官”。

当然,“脑 - 计算机界面”的终极版本是如此神奇和迷人,我们不禁想象到达大脑的“无辜海洋”需要什么:

1.人脑图。

传统的脑成像技术,如核磁共振,使人们能够理解大脑的宏观结构和功能块,并实现复杂的多任务目标的脑 - 计算机接口,依靠细胞水平分辨率(微米级)神经网络具有时间分辨率(毫秒)的神经元簇的地图和高电活动图。这是无人区域的高精度地图,可用于平滑汽车。

目前,所有国家都在加强这一领域的布局。日本脑图MINDS为“普通猿”进行了结构和功能图谱绘图; 2016年,中国科学院绘制的新人脑图包含246个精脑区子区域。未来研究结果的改进和扩展揭示了脑电图与脑功能之间的因果关系,并且可以实现对脑 - 计算机界面的精确操纵。

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2.微电极技术。

传统的脑 - 计算机接口尚未开发的关键原因之一是没有微电极阵列可以在诊所记录和处理大量信息。现有的半导体尺寸非常大,一些脑器械需要专家操作。如果必须将神经病学硕士放在患者旁边帮助他,这种技术显然没什么用处。真正有机会的最后一件事是微电极损坏甚至没有损坏。

3.半导体技术。

传统的脑计算机芯片计算效率低,只能处理一小部分神经元信号。在实验室中,科学家可以花费大量时间通过PC等外部设备进行数据的离线处理。然而,在实际应用中,实时脑机接口需要最大的解码效率,同时消耗尽可能少的能量。出来充电吧。 Neuralink自行开发的芯片的最终选择也可能是为了考虑这个问题,但仍有待测试的持久性。

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4.人工智能算法。

而不是依靠大脑自己完成操作,并受到无限波动的脑波信号的困扰,最好将解决方案的希望放在算法上。与人脑相比,该算法更具有可塑性。斯坦福大学使用机器学习模型来预测用户眼球运动的意图,帮助光标自动移动到特定位置,从而提高大脑输入的效率。由于临床实验的局限性,此类算法的当前数据量仍然相对较小,准确率需要提高。热衷于通过脑机+人工智能改造人类的马斯克将专注于此处的研究,并可能具有更大的可行性和商业价值。

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通过上述技术突破不难看出,马斯克设想的“半机器人”时代对基础科学,材料科学,通信技术及相关硬件和软件有着强烈的需求。也许是爆发并且远离大脑 - 计算机界面的“大风”,这些相关技术的连续爆炸是真正的“金矿”。

而不是渴望围绕“黑客”的梦想,最好是按照枯燥和真实的技术发展路线逐步磨练和磨练。

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