如何评价伊隆·马斯克创办的脑机接口公司 Neuralink ？

以此为引，从定义和原理出发谈谈脑机接口的商业发展，会具体介绍约10家顶尖脑机公司。

全文约7000字，以下为文章内容结构：

一.脑机接口的定义与意义
二.脑机接口技术原理：实现步骤与其分析
三.前沿的脑机接口实验案例
四.脑机接口研究的困境
五.商业化应用方向及公司介绍
六.扩展阅读

技术原理部分，因为要脑机接口相关理论实在过于多和复杂，所以不会过分展开，但很重要，对于更好理解后面的内容比较重要，建议慢读。更多的技术相关的内容可参见扩展阅读部分

一.脑机接口的定义与意义

定义：

脑机接口的概念其实在很多科幻作品中你都见过了，你一定都映像深刻，回忆起来都可能是历历在目。

电影《阿凡达》：主人公利用一个机器直接将自己的心智移植到了另一个非人类身体上，能随心所欲就像操控自己的一样的操控这具非人类的身体，具备所有的感知能力与操控力。

动漫作品《刀剑神域》：通过头戴游戏机，直接登陆进入全新的虚拟世界，一切的法则遵从虚拟世界的设定，在这个虚拟世界里你可以把思想转化为有形的动作、印象或情感。与阿凡达的显著区别就是，这个世界中你交流的对象还有无数和你一样用这个方式进入的虚拟世界的玩家。

其他作品还有：漫画《机动战士钢弹》、漫画《攻壳机动队》、OVA动画《风暴战士ORGUN》、游戏《使命召唤：黑色行动III》等等

赛博格（机械化人）类科幻作品中脑机技术也是必备的技术支撑。比如前2年的明日边缘等，更别谈钢铁侠这个典型了。

脑机接口（英语：brain-computer interface，简称BCI）

问过一些对此感兴趣的朋友，什么是脑机接口案大多在范围上有一定偏差。

还是用算法式的方式解释更清晰店，弄清楚每个字的具体含义。理解深度也会更深刻

脑机接口是一门多学科交叉的研究领域，核心的学科涉及认知科学、神经工程、神经科学等。相对来说其实是更偏工程实践的，多学科知识都是工程实现的理论基础。若是想象力丰富，没有什么学科不能融入进来。

二.脑机接口技术知识：实现步骤与其分析

脑机接口基本的实现步骤可以分为四步：

采集信 >>信息解码处理>>再编码>>反馈

这是一周期性的循环过程，其实你控制你的身体也就是这样一套流程，你想象以下就应该能感觉到。

1.信息采集——脑机接口的划分形式一般也是看信息采集方式为主的，通常被分为侵入式和非侵入式。当然还有分法是按单向脑机，单向机脑和双向脑机的分法，但两种分法并不矛盾，就不展开了

侵入式：此类脑机接口通常直接植入到大脑的灰质，因而所获取的神经信的质量比较高。但其缺点是容易引发免疫反应和愈伤组织（疤），进而导致信质量的衰退甚至消失.。机器学习领域有句尽人皆知的真理——好的模型远不如好的数据。对于脑机接口领域基本上是一样的意义。侵入式能获取的信是直接的神经信。
部分侵入式：接口一般植入到颅腔内，但是位于灰质外。其空间分辨率不如侵入式脑机接口，但是优于非侵入式。其另一优点是引发免疫反应和愈伤组织的几率较小。

主要式基于皮层脑电图（ECoG）进行信息分析
非侵入式：就是不进入大脑类，就像帽子一样方便佩戴于人体，但是由于颅骨对信的衰减作用和对神经元发出的电磁波的分散和模糊效应，记录到信的分辨率并不高。这种信波仍可被检测到，但很难确定发出信的脑区或者相关的单个神经元的放电。
典型的系统有EGG（就像一个帽子一样，只是上面附着不少采集器，见下图可知）
脑电图（EEG）是有潜力的非侵入式脑机接口的主要信息分析技术，这主要是因为该技术良好的时间分辨率、易用性、便携性和相对低廉的价格。但该技术的一个问题是它对噪声的敏感，另一个使用EEG作为脑机接口的现实障碍是用户在工作之前要进行大量的训练。

2.信息分析——无疑收集好了足够多的信息后就要进行信的解码和再编码了

处理干扰，脑电信采集过程中的干扰有很多，如工频干扰、眼动伪迹、环境中的其他电磁干扰。这个具体怎么搞就不细说了。数学上一般会用做ML的人比较熟悉的PCA主成分分析和独立成分分析ICA这两种技巧。
分析模型这是信息解码环节的关键，根据采集方式的不同，一般会有EGG脑电图，皮层脑电图（ECoG），等模型协助你分析。

3.再编码——将你分析后的信息进行编码

如何编码取决于你希望做成的事情。比如控制机械臂拿起咖啡杯给自己喝咖啡，就需要编码成机械臂地运动信。你别小看这件事，其实非常地复杂，在复杂三维环境中准确控制物体的移动轨迹是难点一，难点二力量的控制，力量的控制是很微妙的，一点点力量的失衡都会使得咖啡撒泼。为什么复杂三维那么难，因为现在的计算机视觉做不到三维空间的精确识别。（如图）

这也是为什么我在后面的案例里觉得明苏达大学的案例非常值得认同的原因。
编码形式主要是看你希望去完成什么事情，这也是为什么脑机接口可以几乎和任何工科学科去结合的原因。
复杂的比如输出到另一个生物体上，比如小白鼠身上，控制它的行为方式。已有好几例类似实验，成功按操控者愿望控制小白鼠行为

4.反馈——获得环境反馈信息后再作用于大脑

这一步其实是非常复杂的，人工智能发展了那么多年感知能力也远无法和人相比。也就是感知能力。感知能力分感受环境信息和传递给大脑两部分。
视觉感知——需要结合的知识就有计算机视觉，但目前的计算机视觉虽然识别上已经起来，但对实现三维空间的精确判断依然较困难。上面喝咖啡的例子已经说明了问题。

触觉感知——主难度在触觉难量化以及反编码的困难。人类在触摸物体的时候不只是感受到皮肤压力，更能感觉到材质等复杂物体属性。当然可以结合最新的柔性皮肤实现更细节化的感知。但怎么反馈成人能理解到的信呢
（也许用开车的方式说你更好理解：怎么把你在虚拟世界和妹子互相爱抚的感觉传递给你，我想你一定不希望这个反馈不真切把）

听觉感知——这个相对比较简单，有成熟的技术可以直接运用。
多模态感知的混合解析也是难点。因为反馈给大脑的过程可能不兼容。
可以实现丧失感知能力的再此获得，比如视觉，当然程度有限。
可以实现非人类感知力变为人类感知力，这其实是非常逆天的，比如对于超声波的感知能力（就像从蝙蝠身上获取这个能力一样），当然可能需要训练一下使用者。再比如感知磁场等。
更多感知类的脑机接口相关分析，可以参见@啸语的专栏@写给万分之一的创新者

三.前沿脑机接口案例

1.有里程碑式意义的实验

2012年巴西世界杯——机器战甲，身着机器战甲的截肢残疾者，凭借脑机接口和机械外骨骼开出了一球。这算是当年脑机接口领域的大事件了。（属于工程上的创新突破）
2009美国南加州大学的Theodore Berger小组研制出能够模拟海马体功能的神经芯片。该小组的这种神经芯片植入大鼠脑内，使其称为第一种高级脑功能假体。他们之所以选择海马体作为研究对象，是因为其高度有序的组织以及丰富的研究文献。
这个实验脑机接口医疗应用方向（增强方向）的重要实验。

2.最近的一些实验

非侵入类

明尼苏达大学———全新EGG BCI系统。
普通人在没有植入大脑电极的情况下，只凭借“意念”，在复杂的三维空间内实现物体控制，包括操纵机器臂抓取、放置物体和控制飞行器飞行。在第二部分已提到过此实验的困难之处何在。复杂三维真的很难！复杂三维真的很难！复杂三维真的很难！重要的说三遍

意义：这对于实现脑机接口的商业化应用又向前迈了一步。

通过脑机接口系统操控乌龟本能行为以进行远程导航。相比其他的用脑机接口控制动物的实验，这个用的是非侵入的方式。此实验属于工程突破，感觉有一点取巧的感觉，原理上没有什么突破

意义：开发这项技术可整合定位系统并提升增强现实与虚拟现实技术，催生出包括军事侦察与监测在内的多种应用。

非侵入类最近有工程创新上突破的实验较多，但涉及到原理创新的就比较少了，因此不一一列举了，自行搜索论文吧。

2.侵入类:

斯坦福大学电气工程教授KrishnaShenoy和神经外科教授JaimieHenderson成功让三名受试瘫痪者通过简单的想象精准地控制电脑屏幕的光标，这三名瘫痪患者成功通过想象在电脑屏幕上输入了他们想说的话，其中一名患者可以在1分钟之内平均输入39个字母。
这个速度基本是手机打字的一半了。商用前景基本已经明朗清晰了。
心灵控制类，人类控制小鼠行为，让其完成具有计划性的复杂任务。小鼠控制小鼠，一个小鼠用自己的偏好成功影响了另一只小鼠的偏好从而使其做出反常行为。
心灵控制类已经涉及到伦理层面，还有这个时代人类的信仰“自由意志”。意志并不自由。

四.脑机接口的研究困境

脑机接口是一门复杂的交叉学科，这种交叉学科一般都会有两种突破发展的一种是工程上的，另一种是原理上的突破。

工程上的突破：举个例子，就前面提到的巴西世界杯——外骨骼机械战甲来说，必备的理论基础在那时候已经基本足够了，但这件事情实际上想做好非常的难，其中涉及的机械动力学、机器学习、神经科学、认知科学、信息工程等一大票学科，你哪一方面薄弱了都会因为木桶效应而最终只能做出个没有实用价值的半成品。所以同理明苏达大学的那个一样表面上看简单，实际上极其复杂，是巨大的工程上的突破。
工程上的突破方向还有的就是能否开发更合理的流程去降低成本。其实现在很多实验室出的设备很多在效果少已经完全可以满足很多用户的需要了。但价格太高，降低成本这种事情更多的就需要企业家来和实验室进行协作了。这便是商业机会。
原理上的突破：原理上也就是此学科的核心神经科学和认知科学研究的本质性突破。
目前来说从脑到机已经有了一些头绪了，从机到脑却几乎是没什么头绪，基本可以说是一片漆黑仅有寥寥灯火。
从机到脑什么意思就是将感知反向编码成能被大脑读懂的信。举个例子，能否把你摸小猫时的触感或是你的一段想象记录并通过机器反向重现给你，帮失明者重建视觉也是个好理解的想象。

机到脑的研究相比脑到机一直要缓慢许多，原因就是目前神经科学对于神经编码的具体方式还处于未知状态。而由机到脑对神经编码知识的需求要远大于从脑到机。

神经科学在单神经元的研究也算是逐渐明朗了，但可惜的是而大脑各种神奇之处根本无法用还原论的方式去解释。用整体论的系统思维去解释又过于复杂，而复杂性科学又长期没什么发展，系统思维的研究方向虽然常常日新月异，却总感觉还是在雾里看花。
对于相对复杂的反馈，让使用者感知理解呢。目前解决的办法有点取巧，就是训练被试（人和动物都可以）让特定的反馈对应相应的意义，就和学编程差不多。

五.商业化应用方向及公司介绍

主流的商业化应用方向主要是：医疗和VR虚拟现实。

排名有先后（排名参考：现有市场大小，未来潜力）

1.VR方向：毫无疑问脑机接口是实现VR虚拟现实真实度的关键，个人偏激地认为无法应用脑机接口的VR全是扯淡，只有虚拟没有现实。

MindMaze：成立于2012年，目前正在构建一个结合VR、脑成像、计算机图形学和神经科学的平台。这家公司至今已经进行了两轮融资，总额为1.085亿美元。
他们开发的是一个集成到可穿戴式头显和3D动捕相机的用户界面，为神经系统疾病患者创造VR和AR环境。他们旨在为患有脑损伤的患者提供多感觉反馈，以在康复期间刺激运动功能。这是第一个通过意念驱动的VR/AR和动捕游戏系统。你就如同置身于一个模拟，通过自己的意念来操纵结果。

离刀剑神域又进了一步得感觉
Neurable：美国初创公司Neurable，不久前完成了200万美元的投资。这家公司正在研发如何通过大脑来操控设备，如玩具或甚至是汽车。Neurable的脑机接口使用脑电图（EEG）记录大脑活动，分析数据，并为用户提供实时的完整三维控制。对AR中诸如菜单导航和选项控制，这种免手操作的控制能够避免诸如语音命令和眼动跟踪的限制。最好的事情是这一切不需要使用缆线。Neurable针对的是AR/VR头显和内容开发商，其软件开发套件（SDK）已经兼容Oculus Rift、微软HoloLens、HTC Vive和其他领先的AR/VR头显品牌。

2.医疗方向：医疗方向说得有点大，可主要分为两个方向，分别是“强化”和“恢复”，这两个方向都有着极其远大的“钱景”，尤其是强化方向。现阶段以恢复类为主，因为更易实现。“强化”方向少是第一是因为实现难度高，第二是因为市场还未被充分教育，思维范式在短期类难以改变，付费意愿因技术能力不足而为达到临界值，但军用领域实际上已经有了不少的应用了，军方也投入了大量资金，因和大众离得较远就不具体介绍了。

Neuralink（增强方向）：这就Mask最近搞得那个创业公司，目标
制造可植入人脑的芯片，以增强记忆、推动人脑和计算设备的直接连接。
具体内容可参见

https://www.zhihu.com/question/57713553 有大高质量讨论。

大部人觉得是圈钱，实现困难，天方夜谭，但实际上就他的目标来说，已经有几家公司部分实现了他的目标，比如下面这家Kernel Co。当然下面这家更偏向与脑机，而不是机脑双向。
Kernel Co（强化方向）：Kernel瞄准的是负责长期记忆的海马体。他们正通过AI来“读取”海马体写进芯片的内容，而他们的准确率达到80%。够惊艳吧Mask想干的事情有异曲同工之秒
Kernel 公司的创建是基于南加州大学长达 15 年的学术研究至上的，由美国国立卫生研究院（NIH），美国国防部先进研究项目局( DARPA )等组织提供资助，并且将在未来几个月开始人体试验。资金极其充沛，成立初便有1亿美金投入。

目前实现的是脑机单向，但目标远不止如此，通过改写生命操作系统进化人类。
NeuroPace（恢复方向）：成立于1997年，总部位于美国加州山景城。这家公司完成了三轮融资，总金额为6700万美元，在开发一种能识别异常大脑活动的医疗装置，然后发送脉冲以抵消或破坏导致癫痫发作的异常信。
NeuroPace设备被称为RNS系统，它的功能非常像起搏器。RNS系统会监测和响应特定的大脑活动以防止癫痫发作。全世界共有6500万个癫痫病患者，他们每时每刻都在担心疾病的发作，而NeuroPace可能会给这些人带来一个急需的永久解决方案。你可以预估一下这个市场大小。
Cerêve（恢复方向）：成立于2008年，总部位于美国匹兹堡的初创公司Cerêve在本月从著名的投资公司Kohlberg Kravis Roberts＆Co那里得到了3800万美元的投资，用于开发一种帮助睡眠障碍或失眠症患者的设备。
据道，约有5千万至7千万美国人患有慢性睡眠障碍。Cerêve提供了一种解决睡眠障碍根本原因的技术，即睡眠期间的心理过敏。美国食品和药物管理局已经批准了Cerêve的睡眠系统作为处方药推出市场。

失眠领域的市场大小远远超乎你想象，你看看身边有多少人失眠和他们愿意花多少钱去解决这个问题你就知道了

同样做睡眠市场的还有：成立于2014年的 Rythm，去年从法国电信巨头Xavier Niel和一位极具影响力的法国生物技术投资者Laurent Alexandre博士那里获得了1100万美元的种子轮投资。公司的产品“Dreem”也是一个头带，可识别深层睡眠模式，并引入听觉或声音刺激确保你可以停留在这个阶段，从而提高你的睡眠质量。
InteraXon（保健方向）：一说到冥想相信大家会想到注意力、瑜伽、呼吸、姿势、饮食、甚至是生活方式。有一家公司正在努力把多年的练习浓缩为简单的即插即生效方式。该产品名为Muse。成立于2007年，并已经完成了1720万美元的融资。
InteraXon的Muse是一种脑波检测头带，可帮助用户通过实时音频反馈来提升冥想。在亚马逊420个评论中，其评分为4.1（总分是5分）。

老实说这个产品我朋友用过，据描述感觉很是坑爹，建议不要入手。
BrainCo（恢复方向）成立于2015年的BrainCo迄今已经获得了590万美元的投资，他们的目的是改善注意力跨度，通过可穿戴设备（结合脑机接口）和神经反馈训来帮助那些注意力不集中或患有学习障碍的人群。
BrainCo的产品包括一个集成的教室系统，通过可穿戴设备或头带来查看学生大脑中发生的事情。如果学生难以集中注意力，或如果学生很无聊，教师就可以得到反馈，从而帮助教师实时改变教学方法。把该技术从可控环境带向真正的课堂十分具有前景。这是否意味着不再需要adderol或利他林呢两者皆为精神兴奋性药物，用于治疗注意缺陷多动障碍）
BrainRobotics（恢复方向）：创始人在2015年拿了500万美元成立了BrainRobotics，旨在为手臂截肢者提供亲民的义肢产品，价格低于3000美元。
义肢运动功能由脑电图（EEG）驱动，这意味着四肢由大脑发送到肌肉的相同肌电信控制。是非侵入的，市场受众人群一下就翻了几番。

六、内容扩展

非脑机接口的专业研究者，若有不准确的地方欢迎指出，我会及时修正。

知乎上可以关注@ShiningObsidian 专门从事脑机接口研究的，有很多关于脑机接口的高质量答案，看了很有收获。@Voluntas Veritas最近的一篇答案质量也相当高。

图1 伊隆·马斯克。[2]

创立缘起

马斯克在企业家中堪称奇人。他创立的公司都有一个科幻式的、非常宏大的终极目标，力图解决人类会延续发展的某个重大问题；同时又有一个可以着手的近期目标，能够解决眼前问题，进行商业运作，为终极目标做技术上和资金上的准备。例如，SpaceX的长远目标是实现人类移民火星或其他星球，而近期目标则是开发可回收火箭技术，重复使用火箭，从事航天商业活动。

Neuralink采取的也是这种模式。Neuralink的创立缘于马斯克对人工智能飞速发展的忧虑。自2014年以来，马斯克在多种场合反复警告过人工智能的危险性，认为人工智能发展的速度太快，未来可能远超人类。

2014年8月：“我们对人工智能需要加倍小心。它有可能比核弹更危险。”

两个月后：“如果要我推测对我们最大的生存威胁是什么，可能就是人工智能。”

2017年7月：“我一直在敲响警钟，但在看到机器人上街杀人之前，人们不知道该如何反应，因为这听起来太缥缈了。”

2018年4月：“[AI是]一个非常重要的主题。它将以我们现在都无法想象的方式影响我们的生活。”

马斯克还认为，美国政府正在输掉控制人工智能的战争。他说：“监管到位的方式是缓慢而线性的，而我们正面临着指数级的威胁。如果你对指数级威胁只有一种线性的反应，那么指数级威胁非常可能赢。这就是问题之所在。”[3]

在马斯克看来，人因为高智能等才成为星球的主宰。一旦人工智能在这方面超过人类，那么它们就会像今日我们对待宠物那样对待我们。但是，要想完全限制人工智能的发展是做不到的，因此他开出的药方是开发可植入脑的脑机接口，在人工智能全面超越人类之前，让二者融合为一体。

终极目标

Neuralink的终极目标是打造出 “全脑接口”（whole-brain interface），使脑中几乎所有的神经元都能够与外界顺畅沟通。这种设备将完全融入脑，以至于在感觉上，全脑接口就是 “身体的一部分” 。这种接口能让脑无线连接到云，从而能和计算机、甚至和其他拥有同样接口的脑连接。这样，脑和外界之间的信息交流就会变得轻而易举，感觉就像是在自己头脑中所进行的思考一样。

创建全脑接口的目的是使人得以 “与人工智能共生”，成为超人。马斯克认为，到了那个时候，“当人死亡时，他已经有了自己的电脑扩展和在线扩展，就像一个在线幽灵”，“你更多存在于‘云’里面，而不是在你的身体里面”——这也就是一些人所说的数字永生。

困难所在

真要对每个脑神经元都建立起“微观层面的电极-神经元接口”，不仅要考虑到脑中庞大的神经元数量（800亿以上），还要考虑当前的技术极限——仅能在脑内安置几百个电极，每个电极一次最多同时测量大约五百个神经元。这样算下来，要想同时测量800亿个神经元是不可能的。所以，能同时记录的神经元数（马斯克称之为“带宽”）就成了全脑接口的瓶颈。

Neuralink计划遇到的第二个困难是如何把电极植入脑内。目前所有无创记录脑活动的技术，要么空间分辨率方面很差，远远达不到记录单个神经元活动的层次，要么时间分辨率极差，不能实时记录变化迅速的脑活动（图2）。不用说单神经元记录，即使是少量神经元记录，目前的技术都需要带有创伤性的开颅手术，而这只有当病人面临生命危险时才可能接受。但是Neuralink的长远目标是人机融合，这就要求健康人也接受开颅手术。如此一来，安全问题就成了一大障碍。另外，颅内植入手术价格昂贵，而且只有技术高超的神经外科专家才能做，故而难于普及。按照马斯克的设想，这种技术应该和激光矫正近视眼一样方便才行。

即使克服了上述两大瓶颈，Neuralink也还面临着其他严重阻碍：脑机之间的交流应该是无线的；植入物需要具有良好的生物相容性，不引起排异反应，而且能在脑内环境长期使用；如何在有限的颅内空间安置大量电极；如何实时处理海量数据并由此获取有用信息。[4]

近期目标

按照马斯克创办公司的一贯策略，Neuralink的近期目标定位于开发医用可植入的脑机接口，既可以在当前取得实际应用，又能为长期目标做技术准备和筹措资金。

这类装置可以应用在癫痫患者，癫痫发作前给出预警，提醒病人及时服药。或者帮助四肢瘫痪的病人利用脑信控制机器手或计算机屏幕光标。Neuralink计划在2023年左右将这样的设备推向市场。

马斯克的时间表

2020年底前：把脑机接口植入人脑，首先用在四肢瘫痪的病人身上。

8-10年内：有可能把脑机接口设备植入正常人脑中，虽然这在 “很大程度上取决于监管部门的批准时间，以及我们的设备在残疾人身上的工作情况”。

10年内：希望能在健康人之间实现“传心”（telepathy），即都植有脑机接口的两个人可以用脑信直接沟通。

25年内：有望开发出全脑接口，即一个人所有的神经元都将能和人工智能的载体联结在一起，并把人工智能当做自己脑力活动的扩展。另外，拥有全脑接口的健康人的脑可构成了彼此可以直接交流的巨脑，这样的巨脑会产生出怎样的新现象，我们现在还无法想象。

已有成就

马斯克和Neuralink在2019年8月初发表的论文中，介绍了他们迄今为止所取得的三大主要成就：[1]

柔性的多”丝”电极阵列

这种丝非常细而柔软，宽度大概只有4-6μm，内含金电极覆以多聚体绝缘层，每个电极都在丝外伸出一小片以接收信，这些小片沿丝排列成一串。与目前脑机接口通常所用的电极相比，这种电极非常柔软，能随脑的微小活动而活动，因此对脑造成的损伤较小。同时，与目前一般所用的多电极阵列中的电极数相比，多”丝”电极阵列的电极数提高了一个数量级，每个阵列的96股丝中多达3072个电极。

（a）

（b）

图2 电极“丝”。每个丝中包括32根电极。（a）电极丝外观，电极伸出丝外的小片排成一列，小片中心距离为50 μm。（b）放大后的电极丝。[1]

植入电极的手术机器人

电极丝既细又柔软，而且数量众多，需要在短时间内准确植入脑内，要靠手工植入显然是不可能的。马斯克的团队开发了一种像是把显微镜和缝纫机结合在一起的神经外科手术机器人。该机器人具有自动植入模式，每分钟最多可以植入6根丝（192个电极）。每股丝都能以微米级的精度单独植入脑中，并得以避开表面血管，瞄准特定的脑区。

虽然整个植入过程可以自动进行，但外科医生依然保留了完全的控制权，如果需要，可以在每次植入皮层之前对电极丝的位置进行手动微调。利用该系统，团队在19次手术中取得了87.1±12.6％（平均值±s.d.）的植入成功率。

图3 Neuralink开发的手术机器人。[1]

图4 脑内植入电极丝后的照片。[1]

可植入脑机接口的芯片

Neuralink的第三项成就是开发出一种可植入脑机接口的芯片。电极阵列被封装在一个小型的可植入设备中，其中有一块低功耗的定制芯片，可对3072个电极上记录到的信进行放大和数字化。整个3072个通道封装后只占用不到（23×18.5×2）mm3的体积。一根USB-C电缆就能传送所有通道同时记录到的数据。

（a）

（b）

图5 Neuralink可植入脑机接口的芯片。（a）芯片外观和大小；（b）芯片结构。A.单个神经处理应用专用集成电路（application specific integrated circuit , ASIC），它由以下部分组成：256个独立可编程放大器、片上模数转换器（ADC）以及用于串行化数字化输出的外围控制电路，能够处理256个通道的数据。这种特殊封装的器件包含12个这样的芯片，总共有3,072个通道。B.在聚对苯二甲酸乙二醇基底上的聚合体电极丝。C. 钛合金外壳（盖子已拆）。D. 用于供电和数据传输的数字USB-C连接器。[1]

马斯克团队已把这套系统安装到大鼠脑中，读取3072个电极的信息，这比目前在人脑中埋置的脑机接口至少要高出一个数量级。后来他们又将类似系统应用到猴子上，实现了猴脑控制计算机。

图6 长期植入大鼠体内的脑机接口装置。[1]

下一个目标

目前已开发成功的原型机传输脑信时，只能使用安置在动物头上的USB接口，相当不便。因此，下一步目标就是实现无线传输。

Neuralink把拟议中的无线传感器称为“N1传感器”。他们打算植入4个N1传感器，其中3个在运动区，1个在体感区，这样不仅能用脑信控制外设备，而且还能接受感觉反馈，实现脑与外部设备之间的双向通信。传感器将与安装在耳后的外部设备实现无线连接，可通过手机应用程序进行控制。

公司认为这样能够较快地帮助人类解决一系列医疗问题，并希望在2020年底之前在5名瘫痪患者身上进行测试，观察该技术能否帮助患者用大脑移动鼠标光标并打字。新冠疫情当前，公司向美国食品与药物管理局（FDA, U.S. Food and Drug Administration）申请的许可能否获批尚不得而知。

目前在安置这套系统时，外科医生必须在头骨上钻洞才能植入线头，会给病人带来不适。公司希望将来能使用激光束在头骨上打出一系列微小的孔洞，并能像目前的激光治疗近视手术那样自动、无痛和便捷。

图7 拟议中植入人体的无线脑机接口示意图。[2]

科学界的质疑

尽管Neuralink的已有成就令人印象深刻，但许多科学家对其提出的终极目标深表怀疑。2019年7月，播客《裁决》（Verdict）上发表的一篇文章[5]对马斯克的宏愿提出质疑。文中，人工智能和机器人学名誉教授夏基（Noel Sharkey）认为，马斯克为了跟上人工智能的步伐而对脑横加干涉是可笑的，没有任何研究或证据能支持马斯克所谓的“人工智能将崛起并杀死我们”的观点，AI只是一种工具，决定如何使用它的是人。

新南威尔士大学人工智能和数据教授托比·沃尔什（Toby Walsh）认为，人类需要与人工智能融合来获得拯救的观点值得怀疑，我们无法跟计算机比速度和记忆力，但我们拥有的情商和交能力、创造力和适应能力，就是人类能够一直领先于机器的地方。他还表示，马斯克以不能按时实现承诺而闻名，针对健康人的神经联结或许要等到几十年以后。

2020年5月13日，Facebook人工智能部门负责人、卡耐基梅隆大学计算机科学家佩森蒂（Jerome Pesenti）发布推文，批评马斯克在人工智能方面不知所云，并认为现在还根本不存在人工通用智能这样的事物，人工智能的发展离人类的智能还差得很远。

显然，对马斯克人机融合的思想，人们的看法还存在很大的分歧。究竟孰是孰非，还有待检验。

笔者点评

就SpaceX和Tesla的情况来看，马斯克在创办公司时把近期目标和长远目标结合起来的做法是有启发性和有希望的。

在笔者看来，Neuralink的近期目标也有望为残疾人带来福音，尽管在时间表上未必能如马斯克所设想的那样乐观。但其远期目标从原则上和实际可行性上来说都颇成问题，非常可能成为空中楼阁。

SpaceX和Tesla的远期目标虽然宏大，但基本上是纯粹工程技术性的，都有坚实的理论基础作为后盾。相比之下，Neuralink的远期目标是“建立全脑接口和脑机融合”——而我们对人脑的认识还非常肤浅，至今都还没有任何有关脑功能机制的理论框架，可预见的未来也难以发现。因此，Neuralink的远期目标并非是纯粹的工程技术问题，也牵涉到科学问题。而科学上的关键问题往往难以完全凭借大量的人力、物力投入就能按计划实现，有时也要靠机遇和运气，靠天才的灵光一闪。

Neuralink远期目标的问题究竟在哪里/p>

首先，脑中有860亿个神经元，要想同时测量如此巨量神经元的活动，目前看来还没有实现的可能。

退而求其次，Neuralink 团队把长远目标定为同时记录一百万个神经元（笔者不知道这个数字是怎么估计出来的，就其抽样比例来说，相当于称如果对8万个人作调查，就掌握了全世界人的情况，这个预设令人怀疑。）虽然“史蒂文森定律”表明，迄今为止我们能够同时记录的神经元数量似乎每过7.4年就会翻一倍。[4]但这是一条经验定律，是否能永远灵验大成问题，即使一直保持这个速度，也要到本世纪末才能达到一百万的数目，到 2225 年才能记录大脑中每一个神经元。不过，任何按指数规律增长的过程，到了某个时候必然因其他因素的制约而显著放缓，甚至变平坦。

此外，由于颅内容积有限，即使是用比电极丝更细的电极，要在颅内植入860亿根电极也是不可能的。当然全脑接口的支持者也可以争辩说，将来也可能发展出完全不同的新型电极，例如利用2011年左右发展起来的神经尘（neural dust）技术，神经尘是一种一百微米大小的硅传感器，可以撒进大脑皮层，利用附近软脑膜上方一个三毫米大小的设备通过超声波与神经尘进行沟通。但是神经尘本身已经和大的神经元体积相当，所以要在脑中撒进等量的神经尘依旧不大可能。也有人提出可以采用光遗传学或者使用碳纳米管之类的新方法，但到目前为止都还只是一些设想。

即使实现了同时记录所有神经元的电活动，如何处理这样超海量的数据也是个大问题，并且光记录神经元的电信也未必能反映脑的全貌。因为脑本质上是一种电-化学机器，除了电活动之外，像神经递质、神经调质之类的化学物质在脑活动中也极其重要，而全脑接口完全没有考虑这些因素。另一个被忽略的因素是，脑中比神经元数更多的神经胶质细胞的作用尚不明确。关于这些问题以及所谓的“心智上传”和“数字永生”都只是一种迷思，笔者在和卡尔·施拉根霍夫博士的讨论中对此已有详细的分析[6]，此处不再赘述。

全脑接口的支持者争辩说：“未来总会有一些过去的人难以相信的普适技术出现……人总是低估人类的群体力量。”此话虽有一定道理，但我们不能把可能性绝对化成必然性。尽管人的群体智慧无与伦比，技术的发展也常常出乎一般人的预料，但是这并不等于说无论什么样的设想一定都能实现，特别是在有限的时间内实现。

笔者观察到一个有趣的现象，那就是在关于揭开脑的奥秘方面，神经科学家往往非常谨慎，而技术专家则往往心雄万夫、气冲斗牛。这可能是技术专家对脑不够了解的缘故，“无知者无畏”。其实，马斯克本人也说过：“没有对技术的充分理解，我认为很难做出正确的决策。”[4]他也承认自己是团队中对神经科学了解最少的人，那么由他来对整个项目作出决策是否正确呢/p>

在Neuralink创办之初，知名科技博客Wait But Why的博主厄本（Tim Urban）受马斯克的邀请，到该公司做过长时间的访问，并与其创始团队的大部分人进行了深入交谈。据此经历，厄本撰写了一篇长文。[4]

他在博文中说道：“AI 会自行运行，因为与人的对话太慢了。通信的速度越快，你与 AI 的结合度就越高——通信的速度越慢，结合度就越低。我们与 AI 的结合越差——AI 越独立——它背叛我们的可能性就越高。如果 AI 完全独立，并且拥有远远高于我们的智能，你如何保证它们的最优化功能不会与人类的利益相背…如果我们实现了与 AI 紧密共生，AI 就不会独立出来——它会成为你，并且与你大脑皮层的关系会类似于大脑皮层和边缘系统的关系。”“为了最小化来自 AI 的生存威胁，他（马斯克）的策略本质上是让 AI 力量变得‘民有、民治、民享’。”

And since Elon sees AI as the ultimate power, he sees AI development as the ultimate “play it safe” situation. Which is why his strategy for minimizing existential AI risk seems to essentially be that AI power needs to be of the people, by the people, for the people.

以上也许总结了马斯克创办Neuralink的核心思想，不过在笔者看来，这些话本身并不成立。首先，人工智能并不是一个主体，它并没有主观性或自我观，既没有意识，更没有意志。而这些到目前为止，这些特质都还只是脑所独有。然而，脑为什么会具有这些特质，科学家现在还毫无所知，更谈不上让人造物具备这些特质。所以在可预见的未来，人工智能只能是一种工具，其为善或为恶都只取决于使用它的人。笔者同意一些人工智能专家的观点，根本不应该发展有自我意识的人工智能，何况根本还谈不上存在发展的可能性。

退一万步讲，即使人工智能有了自我和意志，马斯克开的药方也解决不了问题。他一厢情愿地认为，只要人和人工智能融合起来，人工智能再强大也是人的一部分，受到人的控制。实际上，如果两者联合，一强一弱，极有可能是强者占主导地位。马斯克既然担心人工智能超过人类，那么两者融合的结果未必不能是人工智能成为联合体的灵魂，人则成了傀儡，成了人工智能的工具。其他没有和人工智能融合的人，则沦为这种联合体的奴隶或宠物，这种命运与成为人的奴隶并没有多大区别。至于马斯克说到，只要让所有人都和人工智能融合就可以就可以避免这种危险，也纯粹是痴人说梦。同一时间实现所有人的人工智能融合是不可能的。考虑到一开始时植入全脑接口必定价格昂贵，必定是少数像马斯克这样的富人才能负担，这样催生出的优势集团将有能力统治芸芸众生，这种前景和马斯克所恐惧的人工智能专制同样可怕。

笔者认为，在可预见的将来并不存在马斯克所描述的危险，他开的药方对一般人也不解决任何问题。至于在这个问题上，马斯克究竟是拯救人类的先知，还是又一个危言耸听的炼金术士，请读者自己判断吧！

参考文献

[1] Elon Musk & Neuralink (2019) An integrated brain-machine interface platform with thousands of channels. bioRxiv 2019年8月2日

doi: https://doi.org/10.1101/703801

[2] Matthew Griffin (2019) Elon Musk unveils Neuralink’s brain implants that will help humans merge with AI. Fanatical Futurist（25/07/2019）

Elon Musk unveils Neuralink’s brain implants that will help humans merge with AI

[3] Jonathan Chadwick (2020) The terrifying ‘Neuralink’ machine that Elon Musk will use to turn humans into cyborgs by putting a chip in their BRAIN gets an ‘awesome’ upgrade, the tech billionaire claims. Daily Mail 07/02/2020

https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-7977943/Elon-Musk-promises-awesome-update-Neuralink-brain-implant.html

[4] Tim Urban (2017) Neuralink and the Brain’s Magical Future. Wait But Why 2017年4月20日https://waitbutwhy.com/2017/04/neuralink.html

[5] Robert Scamme（2019）Neuralink: Do we really need to merge our brains with AIVerdict 19/07/19https://www.verdict.co.uk/neuralink-merge-brains-ai/

[6] 顾凡及、卡尔·施拉根霍夫著，顾凡及译（2019）脑与人工智能：一位德国工程师与一位中国科学家之间的对话。上海教育出版。

这一书系包括下列三本书：

（1）顾凡及，施拉根霍夫（Karl Schlagenhauf）著，顾凡及译（2019）《脑研究的新大陆：一位德国工程师和一位中国科学家之间的对话》，上海教育出版

（2）顾凡及，施拉根霍夫（Karl Schlagenhauf）著，顾凡及译（2019）《意识之谜与心智上传的迷思：一位德国工程师和一位中国科学家之间的对话》，上海教育出版。

（3）顾凡及，施拉根霍夫（Karl Schlagenhauf）著，顾凡及译（2019）《人工智能的第三个春天：一位德国工程师和一位中国科学家之间的对话》，上海教育出版。