采訪｜硅谷101 泓君
圖文｜Daisy
在頭骨上鉆個(gè)孔再植入一枚芯片，人機(jī)互通之后，你可能將擁有以前沒有的“超能力”，你愿意嗎？
對(duì)于普通人來說，腦機(jī)接口一直是一個(gè)充滿著科幻感的神秘概念。而近年來，隨著技術(shù)的進(jìn)步，“人腦與機(jī)器交互”的未來正在走入現(xiàn)實(shí)。其中，馬斯克與多名科學(xué)家一同創(chuàng)辦的腦科學(xué)公司Neuralink的相關(guān)進(jìn)展備受關(guān)注。
從2019年開始，Neuralink先后公布了其在猴子、豬身上所做的腦機(jī)接口的實(shí)踐，每一次都能引起巨大轟動(dòng)。而就在今年1月29日，馬斯克宣布Neuralink首次將芯片植入到了人類大腦之中。他還表示，未來腦機(jī)接口技術(shù)將運(yùn)用到幫助癱瘓患者恢復(fù)運(yùn)動(dòng)功能，治愈帕金森病、阿爾茨海默病等腦部疾病，以及幫助恢復(fù)失明患者視力等領(lǐng)域。
圖片來自馬斯克官方X個(gè)人賬號(hào)
人類大腦是世界上已知的最先進(jìn)和最復(fù)雜的器官，但隨著一代又一代科研工作者的努力，關(guān)于大腦的諸多謎團(tuán)如今也正在被正在被慢慢揭開。本期節(jié)目，我們邀請到了斯坦福電子專業(yè)博士在讀、從事視網(wǎng)膜腦機(jī)接口系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究的Pumiao Yan，她的合作導(dǎo)師Krishna Shenoy就曾親自幫助一位69歲高位截癱的患者進(jìn)行過腦機(jī)接口的手術(shù)。
那么，相比過去的腦機(jī)接口技術(shù)，Neuralink有哪些不同與進(jìn)步之處？人類離讓盲人重現(xiàn)光明的真正應(yīng)用還有多遠(yuǎn)？下面，讓我們一起走進(jìn)腦機(jī)接口的世界去一探究竟。
｜你將會(huì)聽到｜
02:14 Neuralink與猶他陣列技術(shù)的進(jìn)化：能夠跟更多神經(jīng)細(xì)胞交互、封裝安全性提升
06:15 腦機(jī)接口的三種形式：侵入式、半侵入式與非侵入式
07:38 Neuralink的設(shè)備升級(jí)：更小更精確，適合批量操作的手術(shù)機(jī)器人
10:49 人體實(shí)驗(yàn)里程碑：看設(shè)備穩(wěn)定性和安全性
11:21 介入式的Synchron：網(wǎng)狀電極比Neuralink更少
12:20 不同電極的技術(shù)，離神經(jīng)細(xì)胞的距離差別大
14:15 現(xiàn)在大部分腦機(jī)接口都是通過控制運(yùn)動(dòng)中樞實(shí)現(xiàn)的
16:05 讀取意念很遙遠(yuǎn)，不是一個(gè)大腦功能區(qū)
【視網(wǎng)膜腦機(jī)接口】
16:52 人工視覺：視網(wǎng)膜離體48小時(shí)內(nèi)還可以存活，對(duì)視網(wǎng)膜了解更精確
18:49 視網(wǎng)膜研究：不是單曲，是指揮交響樂團(tuán)
20:05 馬斯克Neuralink的三個(gè)目標(biāo)：打字、恢復(fù)運(yùn)動(dòng)能力、重現(xiàn)光明
21:20 Neuralink視覺組全體離職：醫(yī)療公司與創(chuàng)業(yè)模式巨大不同
24:17 封裝技術(shù)最關(guān)鍵：3-4家視網(wǎng)膜創(chuàng)業(yè)公司因?yàn)榉庋b問題倒閉
25:59 電能是腦機(jī)接口長久使用的瓶頸
27:10 Neuralink虐待猴子？關(guān)于腦機(jī)接口的安全風(fēng)險(xiǎn)
【斯坦福腦機(jī)接口】
31:25 Krishna Shenoy早年參與腦機(jī)接口時(shí)，研究方向很難歸類
33:25 斯坦福研究腦機(jī)接口：視網(wǎng)膜的研究、語言中樞的研究、電極材料、芯片設(shè)計(jì)、人工視覺
40:07 “我們要是真的知道神經(jīng)學(xué)的原理，這本書就不會(huì)這么厚了”
42:53 從發(fā)覺大腦系統(tǒng)到治病，需要一個(gè)個(gè)疾病去攻克
46:00 關(guān)鍵技術(shù)突破：如何設(shè)計(jì)系統(tǒng)能夠采集上千萬個(gè)數(shù)據(jù)
49:32 腦機(jī)接口是否適合創(chuàng)業(yè)——生物醫(yī)療器械與硅谷傳統(tǒng)創(chuàng)業(yè)不同
以下是部分訪談精選
01 Neuralink技術(shù)的進(jìn)步與不同之處
《硅谷101》：關(guān)于腦機(jī)接口和腦電波的研究其實(shí)已經(jīng)持續(xù)了很多年，你的導(dǎo)師Krishna Shenoy也曾親自為一個(gè) 69 歲高位截癱患者做過腦機(jī)接口手術(shù)。我們了解到過去的腦機(jī)接口主要是基于一種叫做猶他陣列的技術(shù)，那么相比于此前的技術(shù)，Neuralink和新一代的腦機(jī)接口公司做芯片植入的原理跟過去的猶他陣列有什么不同嗎？
Pumiao Yan：的確關(guān)于腦機(jī)接口的研究可以追溯到上世紀(jì) 50 年代了，最早的技術(shù)就是以猶他陣列為主。猶他陣列是為數(shù)不多的FDA（美國食品藥品監(jiān)督管理局）已經(jīng)批準(zhǔn)可植入到人體的技術(shù)之一，并且允許能做長時(shí)間甚至超過10年以上的植入。但猶他陣列技術(shù)存在幾個(gè)問題：首先，它的電極的大小要比現(xiàn)在的這些技術(shù)大很多，所以會(huì)導(dǎo)致很多如神經(jīng)的疤痕增生等排異反應(yīng)。此外，猶他陣列的形態(tài)是不能夠做到完全可植入的，也就是說植入之后腦上還會(huì)有一個(gè)接口，每次在讀取大規(guī)模數(shù)據(jù)的時(shí)候需要接入一個(gè)接線，然后才能夠去做后面的解碼。
Neuralink目前則是在幾個(gè)緯度上向前發(fā)展了。首先他們讓神經(jīng)微纖能夠大規(guī)模地植入到人腦，目前已經(jīng)做到了上千個(gè)電極的規(guī)模，這樣就能夠獲取到更多陣列信號(hào)、跟更多的神經(jīng)細(xì)胞進(jìn)行交互，從而能夠?qū)崿F(xiàn)的功能也就更多。另外就是從工業(yè)的角度，他們能夠做到完全封裝，并以穩(wěn)定器件的形式完全植入到大腦，因此也減少了很多的安全風(fēng)險(xiǎn)，這是他門花了很多精力去做的。
《硅谷101》：也就是說以前腦機(jī)接口的信號(hào)可能不夠穩(wěn)定，但新一代的腦機(jī)接口的技術(shù)的信號(hào)更加穩(wěn)定清晰，此外就是技術(shù)的安全性相比于猶他陣列更好，對(duì)嗎？
Pumiao Yan：目前只從排異反應(yīng)的角度來說是這樣的，實(shí)現(xiàn)完全封裝能解決一些如炎癥反應(yīng)或者是感染的風(fēng)險(xiǎn)，相比半侵入式來說一定是減少了一部分的安全隱患。但并不能夠保證現(xiàn)在Brain chip是完全安全的，新技術(shù)是否會(huì)帶來其他問題，這個(gè)可能還要再繼續(xù)觀察，看它有沒有后續(xù)的長期實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
《硅谷101》：腦機(jī)接口目前包括非侵入式、侵入式、半侵入式等幾種不同模式。非侵入很好理解，就是沒有任何傷口，而是通過在腦部貼32-64個(gè)傳感器。侵入式也很好理解，就比如Neuralink這種挖掉一小塊頭骨再埋入芯片。那么，半侵入式是什么呢？
Pumiao Yan：半侵入式簡單來說就是還是會(huì)需要手術(shù)，無論是微創(chuàng)手術(shù)還是大型的開顱手術(shù)，但它不需要電極深入到你的大腦皮層里面，而是產(chǎn)生一種腦皮層電極，相比完全侵入，它產(chǎn)生的信號(hào)沒有那么高的信噪比，信號(hào)質(zhì)量相對(duì)來說要弱一點(diǎn)。目前還有一種比較新興的半侵入式技術(shù)叫介入式腦機(jī)接口，就是通過大的血管去把一個(gè)網(wǎng)狀的電極附著在這個(gè)血管周圍。
《硅谷101》：我們知道最近Neuralink宣布首次實(shí)現(xiàn)了人體實(shí)驗(yàn)，那么這次植入人體的是一個(gè)什么樣的設(shè)備呢？跟以前的設(shè)備比好在哪里？因?yàn)槲抑滥闶亲鲆暰W(wǎng)膜芯片的，也做硬件相關(guān)的設(shè)計(jì)。
Pumiao Yan：其實(shí)每次Neuralink網(wǎng)站上都會(huì)做很好的圖解，這次植入芯片叫The Brainchip，整個(gè)大小大概和一個(gè)硬幣差不多。設(shè)備內(nèi)部的核心是它的接口芯片CMOS chip，能夠支持大規(guī)模的讀取芯片去進(jìn)行信號(hào)采集、信號(hào)處理以及傳輸?shù)?。再往上就是有一個(gè)電池進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)供電，然后再把它們整體封裝起來。在做腦機(jī)接口的植入的時(shí)候，會(huì)把你大腦的顱骨切開一個(gè)跟設(shè)備比較接近的、硬幣大小的空口，然后把這個(gè)設(shè)備固定在里面，再對(duì)接到它的電機(jī)上。
圖片來自Neuralink官網(wǎng)
跟以前的設(shè)備相比，他們這次把設(shè)備做得更小、更緊湊、更精確。另外，因?yàn)樗麄兓撕艽蟮木θパ邪l(fā)手術(shù)機(jī)器人，所以目前也能夠在很短的時(shí)間內(nèi)做大規(guī)模的上千個(gè)電極、可能對(duì)應(yīng)幾十個(gè)微纖的精確植入，并且能夠批量地完成。也就是說，在手術(shù)機(jī)器人的幫助下，未來在做這種類型的腦肌接口手術(shù)的時(shí)候就可以不再完全依賴于某個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)生，而是由機(jī)器來完成。這其實(shí)也是創(chuàng)業(yè)公司會(huì)考慮的事情，因?yàn)樗麄兊娜藛T流動(dòng)性相對(duì)比較大，他如果想要對(duì)成百上千的患者進(jìn)行手術(shù)，就不能只指望某一個(gè)醫(yī)生一直來做所有的事情。
《硅谷101》：那這次的植入他們想要實(shí)現(xiàn)的也是讓病人用意念來打字嗎？
Pumiao Yan：他們這次的植入更多的是先看植入以后的穩(wěn)定性，就是證明能夠做人體實(shí)驗(yàn)。首先可能還是會(huì)從能不能夠讀取信號(hào)、以及這個(gè)信號(hào)的穩(wěn)定性怎么樣開始，接著再看這個(gè)患者能不能夠做屏幕打字或者是鼠標(biāo)控制這種簡單的任務(wù)，然后再去慢慢地做更多。這次的人體實(shí)驗(yàn)比較里程碑式的地方更多的在于它的安全性，以及看它的設(shè)備穩(wěn)定性。
《硅谷101》：除了Neuralink之外，Synchron公司是通過血管來做腦機(jī)接口，把一個(gè)設(shè)備打到血管里面。這種方式相較于Neuralink的腦部接口的方式有什么不一樣呢？
Pumiao Yan ：這其實(shí)就是我剛才講到的這種介入式的設(shè)備，也是屬于半侵入式。它是直接通過微創(chuàng)手術(shù)，把一個(gè)網(wǎng)狀的電極附著在大血管上，然后從大血管里面到腦部。但這種方式的植入的位置會(huì)受到血管位置的控制。只能夠是沿著血管，而不能更精確地達(dá)到大腦皮層的某一個(gè)功能區(qū)，因?yàn)槟莻€(gè)地方可能只有小血管。此外Synchron 這種網(wǎng)狀電極，目前所看到的電極數(shù)量相比Neuralink要少一些，它能夠?qū)?yīng)到的附近的細(xì)胞也就相對(duì)來說要少一些。
02 腦機(jī)接口如何能讓盲人重見光明？
《硅谷101》：你現(xiàn)在的主要研究方向是視網(wǎng)膜的腦機(jī)接口，目標(biāo)是讓一部分失明的人通過腦機(jī)接口技術(shù)看到光明。能不能講講現(xiàn)在的研究進(jìn)展到哪一步了？我們距離讓盲人重見光明還有多遠(yuǎn)？
Pumiao Yan ：我讀博的課題是人工視覺。原理其實(shí)就是把一個(gè)類似于腦機(jī)接口芯片的電極植入到視網(wǎng)膜上面，我們叫視覺解析，也就是把之前對(duì)光感的細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生的電信號(hào)用腦機(jī)接口去模擬出來，在視網(wǎng)膜上采集到對(duì)應(yīng)的電刺激以后再傳輸給大腦。
我之所選擇做視網(wǎng)膜研究，包括現(xiàn)在更多的創(chuàng)業(yè)公司也開始做視網(wǎng)膜研究的一個(gè)很大的原因在于，視網(wǎng)膜在完全離體的48 小時(shí)之內(nèi)可以保持存活，我們有很多的研究可以只針對(duì)視網(wǎng)膜組織去進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、刺激，然后看它的反應(yīng)，所以我們對(duì)于視網(wǎng)膜的了解要更精確。很多人可能會(huì)簡單地認(rèn)為我們的視網(wǎng)膜和一個(gè)相機(jī)很像，但其實(shí)不是的，我們的視網(wǎng)膜其實(shí)有不同種類的神經(jīng)細(xì)胞。比如有些視網(wǎng)膜細(xì)胞只對(duì)光的增強(qiáng)有反應(yīng)，有一些只有變暗的時(shí)候才會(huì)有反應(yīng)，或者只針對(duì)一些動(dòng)作才會(huì)有反應(yīng)。所以當(dāng)我們想去復(fù)制和模擬視網(wǎng)膜的信號(hào)的時(shí)候，我們要更多的研究能夠怎么樣分類這些視覺細(xì)胞，然后對(duì)應(yīng)地去進(jìn)行刺激。這就像是在指揮一個(gè)交響樂團(tuán)?，F(xiàn)在國際上已經(jīng)有幾個(gè)組開始做人體實(shí)驗(yàn)了。
《硅谷101》：視網(wǎng)膜的腦機(jī)接口是直接把芯片植入到眼睛里嗎？
Pumiao Yan：其實(shí)是分兩個(gè)大的不同方向，有些組會(huì)選擇直接對(duì)視覺的大腦皮層進(jìn)行刺激，帶來的效果可能更多的是能夠看到光點(diǎn)或者是光柱。但如果想要做更精確的，比如我們組對(duì)重見光明定義是能夠重新看到你的親人伴侶，所以如果想要這種級(jí)別的精度的話，以目前的技術(shù)來說，就只能靠針對(duì)直接在視網(wǎng)膜上的這種腦機(jī)接口能夠去實(shí)現(xiàn)這種級(jí)別的精度。其實(shí)現(xiàn)在的很多人體實(shí)驗(yàn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)像讀書、看到字母這個(gè)級(jí)別。
《硅谷101》：實(shí)際上馬斯克對(duì)Neuralink也是有幾個(gè)階段的設(shè)想。最初他產(chǎn)生做這家公司的想法是來源于他覺得我們可不可以用意念直接去打字，而不用通過手機(jī)這么麻煩，所以一開始他做腦機(jī)接口的方向就是要用意念去打字，用意念去控制機(jī)械手臂，或者讓高位截癱的人他能夠控制自己的四肢。除了在頭骨上去做的腦肌接口，他之后好像還想在脊髓上去做腦機(jī)接口來恢復(fù)人的運(yùn)動(dòng)能力。但在 2022 年 11 月底的一場發(fā)布會(huì)上，他又提到的Neuralink新的方向就是要去做視網(wǎng)膜的腦機(jī)接口。你剛剛也提到了目前視網(wǎng)膜的腦機(jī)接口研究有不同的幾個(gè)方向，那么Neuralink是屬于什么方向？
Pumiao Yan：Neuralink屬于還沒有開始做。但有一部分Neuralink的原始員工現(xiàn)在獨(dú)立出來做了一個(gè)叫做Science Corp的創(chuàng)業(yè)公司，他們現(xiàn)在更專注于做視網(wǎng)膜芯片。其實(shí)生物醫(yī)療方向的創(chuàng)業(yè)本身跟創(chuàng)業(yè)這個(gè)模式還是有一定的矛盾。很多創(chuàng)業(yè)在拉到融資之后，就需要在短期內(nèi)做出一個(gè)成果，但涉及到醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)和硬件開發(fā)的時(shí)候，節(jié)奏就不太可能像做一個(gè) APP這么快，尤其是三期實(shí)驗(yàn)這種長期的工作。醫(yī)學(xué)醫(yī)療方向是很嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，首先需要?yàn)證它的安全性，就算事驗(yàn)證安全，還需要有1-2年的觀察期。所以像我之前去參觀 Science Corp，他們的節(jié)奏就要慢很多，大家的理念不太一樣。
圖片來自Science Corp官網(wǎng)
《硅谷101》：關(guān)于植入人體的芯片設(shè)備，這些設(shè)備是由什么材料組成的？嵌入到人體會(huì)有安全性風(fēng)險(xiǎn)嗎？
Pumiao Yan ：所有的這種可植入設(shè)備，不管是做心臟支架還是什么，更多的其實(shí)是涉及到材料的安全性問題。比如Neuralink這次植入的這個(gè)芯片，它外面也是進(jìn)行完全封裝的，所以它只用保證封裝的這個(gè)材料、也就是真正跟人體接觸的這個(gè)材料是完全安全的， FDA批準(zhǔn)就沒有問題。一般他們采用的封裝材料都是此前已經(jīng)被FDA批準(zhǔn)過了的。而這次完全植入的人體實(shí)驗(yàn)，大家更關(guān)注的其實(shí)是在于它的封裝效果怎么樣。就比如我們現(xiàn)在用的手機(jī)還有手表都涉及到一個(gè)防水功能的問題，那這次他們植入的芯片里的CMOS芯片其實(shí)對(duì)水或是對(duì)濕度的敏感性非常高。以前很多問題都出在這個(gè)上面，包括我們之前聊到視網(wǎng)膜芯片，其實(shí)從10年就有幾家視網(wǎng)膜相關(guān)的腦機(jī)接口創(chuàng)業(yè)公司，但最后全部都是因?yàn)榉庋b問題而倒閉了。因?yàn)橐坏]有封裝好，隨著時(shí)間的推移就會(huì)有水分子侵入，或者是甚至更嚴(yán)重的情況有腦液去腐蝕它，發(fā)生滲入之后芯片就不能工作了。所以目前最關(guān)鍵的其實(shí)是封裝材料和封裝技術(shù)。
《硅谷101》：這次植入大腦的芯片是藍(lán)牙傳輸?shù)?，它需要充電嗎，如何充呢?/p>
Pumiao Yan：需要。從Neuralink現(xiàn)在公布出來的消息的話，它采用的是硬幣大小的電池，充電模式和Mega safe有點(diǎn)像，就是用微波無線傳能進(jìn)行充電。電池可以使用 11小時(shí)左右，然后就需要再次重新充電了。不過沒電也沒有太大影響，就只是導(dǎo)致腦機(jī)接口不可用，但假設(shè)電池壞掉了，就需要取出來。其實(shí)電能問題也是為什么這么多年沒有很多人去嘗試做完全產(chǎn)品化的創(chuàng)業(yè)公司。像視網(wǎng)膜芯片大部分都是選擇無線傳能，沒有辦法放一個(gè)電池進(jìn)去，因?yàn)闊o法保證電池可以使用多長時(shí)間，反復(fù)充放都沒問題，如果想要換電池的話，就必須要再做手術(shù)。
03 腦機(jī)接口的安全性爭議
《硅谷101》：說到安全性，之前Neuralink其實(shí)是有爆出來一些負(fù)面新聞的。比如在做猴子實(shí)驗(yàn)時(shí)一些猴子出現(xiàn)了比較詭異的反應(yīng)，有一些猴子會(huì)直接抓撓頭部表現(xiàn)出很痛苦的表情，而且有消息稱有幾只猴子很快就讓他們安樂死了。關(guān)于他們的實(shí)驗(yàn)情況，現(xiàn)在有沒有什么公開的材料來披露其中的安全風(fēng)險(xiǎn)？
Pumiao Yan ：截至目前其實(shí)還沒有任何公開的消息。但即便是從學(xué)術(shù)實(shí)驗(yàn)研究的角度來說，做猴子實(shí)驗(yàn)的首先我可以想到的就是這種手術(shù)本身肯定會(huì)有術(shù)后的恢復(fù)疼痛，以及比如說像癲癇反應(yīng)這種情況的發(fā)生。這一直都是一個(gè)腦機(jī)接口還沒有完全解決的問題，之前很多人就會(huì)擔(dān)心植入這個(gè)腦機(jī)接口產(chǎn)生的電刺激會(huì)不會(huì)導(dǎo)致癲癇以及一些排異反應(yīng)。關(guān)于導(dǎo)致Neuralink猴子實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)這些問題的確切原因目前還不太清楚，但很多人還是對(duì)這種趕工期的做法持觀望態(tài)度，它和學(xué)界這種非常嚴(yán)謹(jǐn)求證的方式可能是有一點(diǎn)矛盾的。
圖片來自Neuralink
《硅谷101》：你的導(dǎo)師之前做的那個(gè)病人現(xiàn)在的恢復(fù)情況怎么樣？他還在使用腦機(jī)接口嗎？
Pumiao Yan：那個(gè)病人本身已經(jīng)高位截癱很長一段時(shí)間，目前已經(jīng)有超過10年以上的植入的經(jīng)歷。他目前更多的是在一個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)條件下去做一些對(duì)應(yīng)如打字、鼠標(biāo)控制的操作，但在生活中可能還沒有達(dá)到我們想象的那種情況，而是作為我們實(shí)驗(yàn)的志愿者在持續(xù)幫助我們做研究。
《硅谷101》：像 Neuralink 這類比較前沿的公司，它會(huì)跟大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室有大范圍的深度合作嗎？
Pumiao Yan ：有一些教授自己想要做的創(chuàng)業(yè)公司肯定就會(huì)和學(xué)校有很密切的關(guān)系。但很多的創(chuàng)業(yè)公司來找高校教授其實(shí)更多的是出于在領(lǐng)域內(nèi)的相互背書，就是有專家是了解你的技術(shù)，也認(rèn)為你的技術(shù)是可行的。因?yàn)槿绻胍フ襐C融資，還是需要一定的就是行業(yè)內(nèi)的認(rèn)可。
04 斯坦福大學(xué)關(guān)于腦機(jī)接口的研究
《硅谷101》：非常遺憾聽到你的導(dǎo)師 Krishna Shenoy此前因癌癥離世的消息。過去這些年，Krishna Shenoy一直是腦機(jī)接口領(lǐng)域的最權(quán)威專家之一，他此前的主要研究方向是什么以及對(duì)腦科學(xué)領(lǐng)域有著哪些貢獻(xiàn)？
Pumiao Yan：我的導(dǎo)師是在2000年前后加入斯坦福的，那個(gè)時(shí)候其實(shí)腦機(jī)接口還并不是一個(gè)受人關(guān)注的熱點(diǎn)領(lǐng)域。甚至當(dāng)時(shí)他在我們電子系申請教職的時(shí)候，學(xué)校都有一點(diǎn)不確定這到底是屬于神經(jīng)學(xué)還是屬于電子領(lǐng)域。所以他后來很多的工作都是圍繞著搭建腦機(jī)接口的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)展開，致力于研究大腦神經(jīng)對(duì)運(yùn)動(dòng)中樞的控制模型以及相應(yīng)的理論研究和實(shí)驗(yàn)。最近這幾年他開始轉(zhuǎn)向語言中樞，也是最早開始做寫字解碼的研究者，后來關(guān)于語言中樞的大規(guī)模實(shí)驗(yàn)基本上都是他在領(lǐng)導(dǎo)。
《硅谷101》：所以目前腦機(jī)接口分類還挺細(xì)的，包括運(yùn)動(dòng)中樞、語言中樞、視覺中樞等。那斯坦?，F(xiàn)在研究腦機(jī)接口主要分為哪些板塊呢？
Pumiao Yan：因?yàn)槟X機(jī)接口是一個(gè)存在很多學(xué)科交叉的領(lǐng)域，所以下面的細(xì)分類別很多。比如我現(xiàn)在的合作導(dǎo)師，他以前就是純做眼科學(xué)只專門針對(duì)視網(wǎng)膜進(jìn)行研究，后來才轉(zhuǎn)向做視網(wǎng)膜的腦機(jī)接口。我將來畢業(yè)還是算在電子工程的博士，但是我真正日常做研究的合作者其實(shí)有很多是神經(jīng)科學(xué)方向以及眼科的導(dǎo)師。
但其實(shí)每個(gè)組都會(huì)有一個(gè)比較專精的方向。有很多組偏向于理論研究，比如猴子實(shí)驗(yàn)、模型研究，有一些組更傾向于去做新的中樞，像Krishna雖然他離開了但lab 還一直在，這幾年技術(shù)開始支持大規(guī)模的數(shù)據(jù)采讀之后，他們很多人就在做語言中樞和更大規(guī)模的大腦皮層的研究。另外如果把腦機(jī)接口的系統(tǒng)拆開看的話，下邊就有更多的分類。比如很多化工專業(yè)、材料專業(yè)方向的組在做純光電極，主要是研究到底怎么樣的材料能夠更微創(chuàng)，或者是什么樣的材料能夠更柔軟，更能夠減少疤痕組織的產(chǎn)生，信號(hào)能夠更穩(wěn)定，包括怎么能夠把規(guī)模做得更大，或者是做得更精確等等。就我自己本身來說我們組是做芯片設(shè)計(jì)的，所以我最早的出發(fā)點(diǎn)可能更多的是在數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理的角度去研究腦機(jī)接口大的系統(tǒng)。而接下來封裝、植入等又會(huì)分別涉及到單獨(dú)的研究領(lǐng)域。
《硅谷101》：所以我們看起來是一個(gè)手術(shù)，但它其實(shí)可能橫跨了很多個(gè)學(xué)科。
Pumiao Yan：是的，關(guān)于腦機(jī)接口的研究的范圍是很大的，目前斯坦福計(jì)算機(jī)系對(duì)面那棟樓基本上大家都或多或少是在做這個(gè)方向。
05 人類對(duì)大腦的認(rèn)知進(jìn)展
《硅谷101》：挺好奇的一個(gè)問題，就是目前我們對(duì)人類大腦的理解到底有多少？
Pumiao Yan：想要做腦機(jī)接口，就一定要對(duì)神經(jīng)有基本的了解，也一定會(huì)去學(xué)一些神經(jīng)學(xué)的課。當(dāng)大家隨便拿出任何一本叫做神經(jīng)學(xué)原理或者這種類型的教科書的時(shí)候，它都是非常厚的一本書。當(dāng)時(shí)Krishna就開玩笑說，我們要是真的知道神經(jīng)的基本原理，這本書就不會(huì)這么厚了。
其實(shí)現(xiàn)在學(xué)界對(duì)于最微觀層面的一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞甚至它的整個(gè)蛋白質(zhì)通路都很了解了，對(duì)于小規(guī)模的神經(jīng)回路也是了解的比較好的，以及跳到非常宏觀層面大的分區(qū)也是有很多了解。但是中間層這部分，就比如說一些神經(jīng)細(xì)胞和運(yùn)動(dòng)中樞到底實(shí)際上是怎么樣的一個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系，以及一個(gè)個(gè)針對(duì)的機(jī)理，其實(shí)還是并不是很了解。之前馬斯克一開始想要拉融資的時(shí)候他曾經(jīng)講到，Neuralink想要做的事情是你能夠把一本書直接下載到你的大腦里。這其實(shí)涉及到人的記憶系統(tǒng)，或者是人的學(xué)習(xí)功能到底是怎么形成的。但這個(gè)問題其實(shí)學(xué)界到現(xiàn)在都沒有那么確定能在一個(gè)細(xì)胞的這個(gè)級(jí)別了解這個(gè)過程到底是怎么樣的，所以這也是為什么當(dāng)時(shí)很多人覺得他的這個(gè)愿景講得非常宏大。
《硅谷101》：人腦有 860 億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞，但是目前能夠采集到的電極都只有幾百上千的規(guī)模。所以目前我們對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的了解可能還只是九牛一毛。
Pumiao Yan ：是的。就是我可以微觀地看一個(gè)，或者是看一片誰亮起來了，但是連接還沒有建立，更不要說證明因果關(guān)系了。所以這也是為什么我覺得現(xiàn)在是科學(xué)技術(shù)和理論研究的相輔相成。因?yàn)槲覀內(nèi)绻胍偻叭?duì)大腦的理論有新的了解，肯定也是需要技術(shù)能夠采取更多的數(shù)據(jù)去幫助理解大腦的功能和內(nèi)部的工作方式。
《硅谷101》：那從目前我們開始研究腦機(jī)接口到揭開大腦的一部分原理去真正治病，比如說治療阿茲海默癥或抑郁癥，它還有多遠(yuǎn)呢？
Pumiao Yan：這個(gè)可能還是要分疾病種類。比如針對(duì)癲癇，現(xiàn)在有很多的創(chuàng)業(yè)公司現(xiàn)在其實(shí)已經(jīng)做得挺不錯(cuò)的了。但不同種類的精神疾病，因?yàn)樗某梢虿煌?，所以方向也不太一樣。比如抑郁癥的成因可能是維生素缺乏或者是多巴胺分泌的中樞出了問題，腦機(jī)接口也不是能夠解決所有問題。不過對(duì)于腦機(jī)接口在這個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用我整體還是很樂觀的。比如在上個(gè)世紀(jì)，我們對(duì)于神經(jīng)系統(tǒng)的了解還非常非常少，但科學(xué)家能夠做聽覺的人工耳蝸系統(tǒng)，幫助很多的聾啞患者恢復(fù)他們的聽覺，所以其實(shí)這個(gè)過程也是在一點(diǎn)點(diǎn)推進(jìn)的。
《硅谷101》：你自己對(duì)大腦最好奇的一個(gè)問題是什么？
Pumiao Yan：我比較好奇當(dāng)我們在做一些邏輯運(yùn)算的時(shí)候，到底大腦究竟是怎么工作的。電腦和人差別最大的點(diǎn)在于所有的數(shù)字電路它的這個(gè)邏輯是非常清晰的，但比如在解答25* 25到底等于多少這個(gè)問題的時(shí)候？大腦究竟是一個(gè)完全的邏輯計(jì)算，還是有多少是記憶功能參與的，這些都是還未知的問題。
《硅谷101》：你覺得在你的研究領(lǐng)域或者你知道的這些跟大腦相關(guān)的研究領(lǐng)域，未來哪些技術(shù)是最有可能引發(fā)腦科學(xué)研究突飛猛進(jìn)的一些技術(shù)奇點(diǎn)呢？
Pumiao Yan：我可以圍繞我現(xiàn)在研究的領(lǐng)域來聊一下。針對(duì)視網(wǎng)膜，如果想要跟每一個(gè)視網(wǎng)膜上的神經(jīng)細(xì)胞去做一對(duì)一刺激的話，可能需要上萬甚至上千萬的細(xì)胞，才能夠做到一個(gè)像素比較不錯(cuò)的視覺表現(xiàn)，這就涉及到一個(gè)數(shù)據(jù)采集的問題，也是我目前正在研究的方向。這具體會(huì)要求我們對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃和制定采集策略，然后才能去設(shè)計(jì)硬件芯片。如果能在這個(gè)方向有所突破的話，就能夠真正的做到能夠?qū)ι锨先f的細(xì)胞同時(shí)的進(jìn)行采集和研究。
但我覺得涉及到硬件和生物醫(yī)療，一定是一個(gè)長周期、高投入的事情，這個(gè)周期可能會(huì)在 10年到15年以上。比如我們現(xiàn)在的課題已經(jīng)做了有六七年的時(shí)間，到現(xiàn)在芯片是可以工作的，接著就要開始考慮下一步怎么去進(jìn)行人體實(shí)驗(yàn)。但這個(gè)過程對(duì)人力和資源的要求其實(shí)是很大的，如果純靠學(xué)界十幾個(gè)人的科研項(xiàng)目組是有一定的困難的。這也是為什么現(xiàn)在大家對(duì)于 Neuralink、Science Corp 這樣的公司有非常高的期待，希望當(dāng)他們得到了足夠多的資源支持之后，能夠有所突破。
《硅谷101》：所以對(duì)于創(chuàng)業(yè)公司來說，他們需要解決如果10到15年技術(shù)不能商業(yè)化，要如何去融資拿錢的問題。
Pumiao Yan：是的，這個(gè)是一個(gè)很大的問題，這也是Neuralink現(xiàn)在的一個(gè)矛盾所在。因?yàn)閺膶W(xué)界的角度來說，所有的侵入式的設(shè)備它都要至少要符合醫(yī)學(xué)的基本原則，就是必須要有這個(gè)需求才會(huì)做這種有傷害的手術(shù)。雖然說Neuralink有很多宏大的愿景，但它也必須要證明為什么是值得去做這個(gè)侵入式手術(shù)的，畢竟有這么多的手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。所以最早很多人都認(rèn)為這個(gè)領(lǐng)域沒有什么市場前景，主要原因就在于它是一個(gè)純粹的生物醫(yī)療器械方向，它相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益可能和商用產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)就完全不是一種計(jì)算方式。所以我也很好奇是不是因?yàn)轳R斯克個(gè)人的號(hào)召力，才能夠有這么多的資源投入進(jìn)去，也希望他能夠做得很好吧。
《硅谷101》：我覺得Neuralink做得挺了不起的一件事情是，他們其實(shí)一開始就不是在考慮說怎么只做一個(gè)人的人體實(shí)驗(yàn)，而是開發(fā)手術(shù)機(jī)器人，想用機(jī)器的方式讓這件事情可以批量化。在他們的實(shí)驗(yàn)規(guī)劃里，2024年他們大概希望進(jìn)行11例的設(shè)備植入手術(shù)，2025年是27例，然后到2030年這個(gè)數(shù)字會(huì)超過22000人。
Pumiao Yan：這其實(shí)也是創(chuàng)業(yè)這個(gè)模式會(huì)逼著你去探索的一個(gè)方向。畢竟要拉到這么多的融資，他一定就要能夠解決規(guī)模化這個(gè)問題的。
《硅谷101》：你同學(xué)畢業(yè)之后他們的去向都是去做什么了？
Pumiao Yan：看每個(gè)人的興趣點(diǎn)。有很多同學(xué)會(huì)選擇自己去做創(chuàng)業(yè)公司或者是加入這種大的創(chuàng)業(yè)公司去做Project Management。有些只對(duì)理論或者基礎(chǔ)研究感興趣的人會(huì)選擇去向?qū)W術(shù)屆。當(dāng)然很多人也會(huì)選擇去工業(yè)界，比如雖然我是做這種大規(guī)模的腦機(jī)接口的芯片，但其實(shí)很多的信號(hào)處理、信號(hào)采集的技術(shù)其實(shí)是完全可以應(yīng)用到相機(jī)、Lighter system等其他的系統(tǒng)，只是不同的傳感器而已。
【相關(guān)補(bǔ)充信息】
猶他陣列（Utah Array）：是猶他大學(xué)的 Richard Normann 為了應(yīng)用于視覺假體而發(fā)明的高通道數(shù)微電極陣列。隨著時(shí)間的推移，它已經(jīng)被神經(jīng)工程界廣泛采用。該陣列可從每個(gè)設(shè)備的多達(dá) 100 個(gè)通道收集神經(jīng)信號(hào)。它是唯一一種在人體中具有長期穩(wěn)定性和安全性的腦機(jī)接口植入物，迄今為止已在數(shù)十名患者構(gòu)成的樣本中進(jìn)行了總計(jì)超過30000天的研究。猶他陣列已獲得FDA的商業(yè)許可，可監(jiān)測大腦中的電活動(dòng)長達(dá)30天。
CMOS芯片：是一種低功耗、低噪聲的集成電路技術(shù)，常見于數(shù)字電路和微處理器等電子設(shè)備中。CMOS芯片具有功耗低、噪聲小、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，另外還能快速切換電壓狀態(tài)。在移動(dòng)設(shè)備領(lǐng)域，CMOS發(fā)揮著越來越重要的角色。例如手機(jī)攝像頭和傳感器便是基于CMOS技術(shù)制造。由于CMOS功耗非常低，因此可以輕松實(shí)現(xiàn)便攜移動(dòng)的設(shè)計(jì)。
Synchron公司：成立于2012年的新興的BCI（腦機(jī)接口）創(chuàng)企之一。Synchron通過血管植入BCI，使身體癱瘓或活動(dòng)能力非常有限的患者能夠利用大腦操作光標(biāo)和智能家居設(shè)備等技術(shù)，到目前為止，這項(xiàng)新技術(shù)已在美國的三名患者和澳大利亞的四名患者身上使用。2022年12月，Synchron宣布了一輪7500萬美元的融資，其中包括來自微軟創(chuàng)始人比爾·蓋茨和亞馬遜創(chuàng)始人杰夫·貝佐斯的投資公司的資金。
Science Corp：成立于2021年的新興腦機(jī)接口創(chuàng)業(yè)公司，創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)成員大多來自于Neuralink。目前的主要研究方向包括視網(wǎng)膜腦機(jī)接口，于2022年8月獲得種子輪融資。