马斯克的脑机接口公司Neuralink透露了一个原型，显示了使用植入头骨下的硬币形状的设备从猪的大脑中读取数据的原型

在几乎在Neuralink旧金山总部举行的一次会议上，埃隆·马斯克(Elon Musk)公司的科学家给出了最新进展。一年多前，该公司首次向世界展示了其愿景、软件和植入式硬件平台。该公司成立于2016年，目标是创造脑机接口。今天讨论的内容几乎没有什么令人惊讶或必然出乎意料的，但它提供了保证，大流行并没有阻止Neuralink朝着其雄心勃勃的目标缓慢前进。

Neuralink的原型可以同时从多个神经元提取实时信息。在现场演示中，Neuralink显示了猪大脑的读数；当猪用鼻子触摸物体时，Neuralink的技术(两个月前嵌入到猪的大脑中)捕捉到的神经元在电视监视器上的可视化画面中被激发。这本身并不是什么新鲜事--Kernel和Paradromics是开发颅下读脑芯片的众多机构之一--但Neuralink独一无二地利用软性玻璃纸一样的导线通过“缝纫机”插入组织中。马斯克说，它在7月份收到了突破性设备的指定，Neuralink正在与美国食品和药物管理局(FDA)合作，未来将对截瘫患者进行临床试验。

来自加州大学蒂姆·汉森(Tim Hanson)和菲利普·萨贝斯(Philip Sabes)的Neuralink成员与加州大学伯克利分校(University of California，Berkeley)教授米歇尔·马哈比兹(Michel Maharbiz)一起开创了这项技术，今天展示的版本比去年展示的版本有所改进。马斯克称其为“V2”，他相信有一天它会在不到一小时的时间内植入人脑。他还说，如果患者希望升级或丢弃Neuralink的界面，拆卸起来很容易，而且不会留下持久的损害。

Neuralink与总部位于旧金山的创意设计咨询公司Wake Studios合作设计了缝纫机。一年多前，Wake开始与Neuralink合作开发一款耳后概念，Neuralink于2019年提出了这一概念，不久后，两人就外科机器人重新接洽。

唤醒的头部设计师Afshin Mehin通过电子邮件告诉VentureBeat，这台机器能够看到整个大脑。

梅因说：“设计过程是我们在Wake Studios的设计团队、Neuralink的技术专家和著名的外科顾问之间的密切合作，他们可以为手术本身提供建议。”“我们的角色具体来说就是利用现有的可以进行脑部植入的技术，并将其与我们的医疗顾问的建议以及这类设备的医疗标准相违背，以创造出一种可以进行大脑植入的非恐吓性机器人。”

这台机器由三个部分组成。有一个“头”，里面有自动化的手术工具、脑扫描摄像头和传感器，病人可以靠它来定位自己的头骨。首先，一个装置移除一部分头骨，然后一个装置替换掉被移除的那部分头骨。然后，计算机视觉算法引导一根含有5微米厚的导线束和6毫米绝缘材料的针进入大脑，避开血管。(Neuralink表示，从技术上讲，这台机器能够钻到任意长度。)。这些导线-测量人类头发直径的四分之一(4到6μm)-连接到不同位置和深度的一系列电极。在最大容量下，机器每分钟可以插入包含192个电极的6个螺纹。

一次性使用的袋子在机器的头部周围贴上磁铁，以保持无菌并允许清洁，内立面周围有角度的翅膀确保在手术插入期间患者的头骨保持在适当的位置。机器的“身体”附着在一个底座上，底座为整个结构提供了加权支撑，隐藏了使系统能够运行的其他技术。

当被问及原型是否会进入诊所或医院时，梅欣避而不谈，但指出该设计旨在“广泛”使用。“作为工程师，我们知道什么是可能的，以及如何以一种可以理解的方式传达设计需求，同样，他们的团队能够发送高度复杂的原理图，我们可以与之合作，”他说。“我们设想这是一种可以生活在实验室之外的设计，可以在任何数量的临床环境中使用。”

正如Neuralink去年详细描述的那样，第一个设计用于试验的设备-N1，或者称为“Link0.9”-包含前述芯片、薄膜和可与多达1024个电极对接的密封基板。最多可以在一个大脑半球放置10个，最好是至少4个位于大脑的运动区，一个位于躯体感觉区。

马斯克表示，与2019年展示的概念相比，该设备得到了极大的简化。它不再需要坐在耳朵后面，它有一个大硬币的大小(23毫米宽，8毫米高)，所有电极连接所需的线路都在设备本身一厘米的范围内。

前面提到的这头名为“格特鲁德”的猪在另两头猪的围栏旁边的围栏里开玩笑地用鼻子抚摸它的饲养员，其中一头猪安装了芯片，后来又拆下了。(另一个用作控制；它没有芯片。)。马斯克解释说，猪的硬脑膜和头骨结构与人类相似，它们可以被训练在跑步机上行走，并进行其他在实验中有用的活动。这使它们成为理想的豚鼠-因此Neuralink选择它们作为继老鼠和猴子之后第三种接受植入的动物。

电极将检测到的神经脉冲中继到处理器，该处理器能够从多达1536个通道读取信息，大约是目前嵌入人体的系统的15倍。它达到了科学研究和医疗应用的基线，并有可能优于比利时竞争对手Imec的NeuroPixents技术，后者可以同时从数千个独立的脑细胞收集数据。马斯克声称，Neuralink的商业系统可以在96个线程中，每个阵列包含多达3072个电极。

该芯片包含惯性测量传感器、压力和温度传感器、可“全天”供电和感应充电的电池，以及在将神经信号转换为数字比特之前对其进行放大和滤波的模拟像素。(Neuralink声称，模拟像素至少比已知技术水平小5倍。)。一个模拟像素可以以10位的分辨率每秒捕获20,000个样本的全部神经信号，从而为记录的1,024个通道中的每个通道产生200 Mbps的神经数据。

一旦信号被放大，它们就会通过芯片上的模数转换器进行转换和数字化，这些转换器可以直接表征神经元脉冲的形状。根据Neuralink的说法，N1只需要900纳秒就可以计算输入的神经数据。

N1将通过皮肤无线配对长达10米，通过蓝牙连接到智能手机。Neuralink表示，植入物最终将可以通过应用程序进行配置，患者可能能够控制按钮，并将手机的输出重定向到计算机键盘或鼠标。在猪的演示过程中，Neuralink显示N1能够以“高精度”预测动物所有四肢的位置。

Neuralink的理想目标之一是让四肢瘫痪患者以每分钟40个单词的速度打字。最终，马斯克希望Neuralink的系统最终能被用来创造他所说的“数字超智能(认知)层”，使人类能够与人工智能软件“融合”。他说，一个N1传感器就可以影响或写入数百万个神经元。

可以预见，高分辨率脑机接口(简称BCI)非常复杂--它们必须能够读取神经活动，才能辨别出哪些神经元正在执行哪些任务。植入的电极非常适合这一点，但从历史上看，硬件的限制导致它们接触到大脑的不止一个区域，或者产生干扰的疤痕组织。

随着优良的生物相容性电极的出现，这种情况已经改变了，这种电极可以限制瘢痕形成，并可以精确地瞄准细胞团(尽管关于耐用性的问题仍然存在)。没有改变的是对某些神经过程缺乏理解。

很少有大脑区域的活动是孤立的，比如前额叶和海马体。相反，它发生在大脑的不同区域，因此很难确定。然后是将神经电脉冲转换成机器可读信息的问题；研究人员还没有破解大脑的编码。来自视觉中心的脉冲与形成语音时产生的脉冲不同，有时很难识别信号的起始点。

Neuralink也有责任说服监管机构批准其设备进行临床试验。脑机接口被认为是需要FDA进一步同意的医疗设备，获得同意可能既耗时又昂贵。

也许是预料到了这一点，Neuralink已经表达了在旧金山开设自己的动物实验设施的兴趣，该公司上个月发布了一份工作清单，面向在手机和可穿戴设备方面有经验的候选人。去年，Neuralink声称它在动物身上进行了19次手术，大约87%的时间成功放置了电线。

所有这些挑战都没有打消Neuralink的信心，该公司拥有90多名员工，已获得1.58亿美元的资金，其中至少有1亿美元来自马斯克。然而，STAT新闻在一份报告中将其描述为“混乱的内部文化”，这可能会加剧这些问题。Neuralink的一位发言人通过“纽约邮报”的一项调查回应了这一报道，称STAT的许多发现“要么部分错误，要么完全错误。”

虽然Neuralink预计插入电极最初需要在头骨上钻孔，但它希望很快就能用激光穿透带有一系列小孔的骨头，这可能会为缓解帕金森氏症和癫痫等疾病以及帮助身体残疾的患者听、说、动和看的研究奠定基础。

这并不像听起来那么牵强。哥伦比亚大学神经学家已经成功地将脑电波转换成可识别的语音。加州大学旧金山分校的一个研究小组建立了一个虚拟声道，能够通过利用大脑来模拟人类的言语。2016年，一种脑植入物允许截肢者使用他们的思想来移动假手的单个手指。实验界面允许猴子控制轮椅，仅用大脑就能以每分钟12个单词的速度打字。