关于脑机接口该如何实现的考虑

脑机接口,已经是最近最热门的科技热点了,因为埃隆马斯克的炒作和推动(炒作说的是他本人并不懂技术,宣传中有了很多夸大和不实之词,推动说的是因为他的炒作和带动,有了更多的资金进入了这个领域,实际上起到了对这个技术实现的推动作用),也因为大家希望能够获得更长久的生命或者更好更丰富的生命表现形式,换而言之就是人类想要得到永生。

本文分为几个部分:

、有创接入,直连模式

2、无创接入,感应模式

3、脑神经元接入与分析

4、Neuralink的做法与现状

5、朋友圈评论

6、外部肌体较长时间接入的一个例子

7、他人的分析

8、几个相关原理

阅读本文需要一段时间,不过,相对较为容易理解,基本上有初中的物理化学知识和生物学知识就可以阅读了。

首先我们从埃隆马斯克推动的就是脑机接口切入,这也是大家最容易想到的一种实现方式:

、有创接入,直连模式

为什么要在有创接入后面加一个直接连接模式呢?

因为如果是后面提到的无创接入,是不考虑或者没有办法做电路信号的直连的,毕竟隔着头皮和骨头。有创接入的优势就在于可以直连,也许能获得更强更准确的信号信息,进行读取或者交互(交互是一个存疑的点,为什么存疑,就是因为写入的目标无法确定)。

可以说,随着当代科技的发展,我们在很多地方看到了所谓脑机接口的表现形式,诸如这些

还有这样的(因为大家认为脑部的不同区域有着不同的作用和功能,于是就需要从不同的区域进行读取,但是,科学验证当一部分脑部发育不完善的时候,其他部分有可能会更强大一些而取代部分这个发育不完善的脑部原有的部分或者全部功能,所以,这真的是一个超级复杂甚至有可能是这个宇宙中最复杂的有机体,没有之一):

于是电影里面我们可以看到这样的:

这是头上的接口,外面要用头皮和头发覆盖。

然后看看芯片:

嗯,这是电影《终结者外传Sara前传》第二季第一集中的截图,芯片来自Cameron的芯片,Cameron是TOK75型机器人,被认为是T-的改良版本。以它为例,就是因为这是一种大家都相对比较认可的脑机接口的实现方式,虽然Cameron是机器人,但是,其主要数据都存储在这个芯片里,脑部主要是从这个芯片获取数据信息然后按照定义好的逻辑执行推进,完成她机器人的指令目标,甚至超指令目标(也就是超越指令以外的高层次的目标——电视剧编剧的需要,实现上未必不可能,但是一定是相当于类似彩蛋做法或者隐藏功能做法的特殊指令集才能达到这样的效果,实际上从剧本上来看,这个概率是很低的,天网skynet不可能自己写入这样的程序,反人类的人类程序员在这里并没有看到任何反抗天网的意愿因此还不可能提前进行这样的程序预设,关于机器人杀人的事情,青润曾经在过去的一篇文字中进行过相关的分析,如果有必要,后续还会写一篇进行补充,可能用到的标题就是:能够主动犯错的机器人如何实现)。

这些都是有创接入方式,而所有的有创模式都没有直接说明里面是如何连接脑神经细胞的,于是有了一些是使用很细的电线,也有一些其他的连接方式。

对于生命体来说,有创方式必须要考虑生命体自身的修复机制,以及神经系统和排异反应等问题。关于这几个点后面会做一些科普性的介绍说明,以帮助更多的朋友了解为什么是这样的,为什么需要这样。

除了有创接入模式以外,其实还有一种方式,就是无创的接入方式,通过无线电信号的获取捕捉脑电波并发送对应频率的信息获取与大脑脑电波之间的互动和干扰来取得交互,这也是科学界和产业界一直在推进的一种形态:

2、无创接入,感应模式

感应模式,也就是感应连接模式,或者说所有的无创接入模式,都是通过信号感应来实现读取,这里面涉及到的就是法拉第的电磁感应原理,甚至更多的进行交互的,当然,经过了几十年的研究,也仅仅是读取,而写入基本上还处于梦想阶段,虽然有些科学家进行了一些写入操作,但是也都仅仅是基于表象的浅层操作,短信号一发出就结束的方式,没有长连接的实现,毕竟是脑部神经系统,长连接什么时候可以实现,目前还是个未知数。

具体的比如我们可以看到下面这些表现形式:

还有这样的:

以及这样的:

可是,深入思考一下会发现,这些可能都不靠谱,上面的很多都是一个一个的传感单元,用此来获取脑电波的各种信息,而这样获取的信息应该是所有脑电波的综合波形,而不是一个一个具体的脑电波的信息,脑电波中的所有信息综合起来的波形,其中被去除的干扰项,应该而不是有可能,就是一个一个的小的独立的脑电波信息,而不是什么所谓的干扰项,因为脑细胞本身的复杂性加上脑电波的多样性和繁冗性,使得我们无法简单的通过一个波形来确定这样的脑波代表着什么样的行为,而人类的任何一个行为或者感受也都是伴随着很多的人体行为以及思考并行的,比如说,青润的多个发明都是在走路锻炼身体的过程中产生并定下来的,走路的时候,四肢的动作,加上眼睛看到的内容,而大脑里却在思考一个乃至十几个需要思考的问题,每一个问题又伴随着几十个甚至上百个可行性以及需要解决的问题,任意一个时刻,脑电波里面的电路信息都是复杂多样,甚至都无法用复杂来形容的复杂才能说明这个东西的复杂性。当这个问题得到阶段性解决的时候,青润会打开手机,进行录音,描述确定下来的信息过程,然后看一下佩戴的运动手表记录的心率、步行姿态和数据,确定是否要立刻回去进行整理还是继续运动思考后面的问题,而继续运动思考后面问题的过程中偶尔还是会想到前面这个问题,对其进行一些再次思考和弥补,修订其中可能又会出现的被发现的新的此前思考不足的问题——这句话很拗口,不过,确实是复杂性的表现之一。

3、脑神经元接入与分析

我们先来看一个谷歌AI自动重构3D大脑的最高精度绘制神经元的动图:

青润认为:脑神经元电波的反应有可能会是这个世界上唯一没有无效干扰信息的自干扰信号复杂系统。

也就是说,里面的每一个扰动应该都是有效的信息,而不是无用的信息,而且是多个信息的互相叠加,如果要精确解读,那么每一条信息都必须分离出来,必须解析清楚,只有到这个时候,脑机接口才是真正可以接近实用阶段的产品。当然,有人会说可以同步进行,是的,是可以同步进行,但是,空中楼阁一定会有人吹其多么好,却因为其抢占了更多的资源而让基础不得不延迟更久一些(这个对比,应该都能看懂吧)。

脑电波神经元的反应有可能会是这个世界上唯一没有无效干扰信息的自干扰信号系统,也就是说,里面的每一个扰动应该都是有效的信息,而不是无用的信息,必须分离出来,必须解析清楚,只有到这个时候,脑机接口才是真正可以接近实用阶段的产品。

而在信号读取中,脑电波的每一个波动都会是多个信号载体的叠加,要从这里面把所有的信号都有效的剥离出来,至少目前还没有看到有效的操作原理方面的可能。

所以,所有的科学家在研究的时候,都是先把复杂问题简单化,简化为动一动手指,动一动眼球,听到某一个简单具体的声音后,看脑电波的变化来捕捉差异。这都需要反复大量的数据信息的采集和不断地反复验证,因为绝对是一个超长投入周期,甚至几十年仍然不可能有有效成果出现的产品方向。

于是也有了一些小的成果,比如帮助行动障碍人士,完成对轮椅的行动控制:

另外还有通过大脑活动来进行人体四肢操作的实验探索:

上面这些功能到目前为止仍然处于测试阶段,应该还没有能够全面实用化,可见脑电波数据的读取,哪怕仅仅是一个对人类很简单的前进后退转向的动作,都何其复杂。

(另外,注意一下,以上操作都是脑电波信号读取,不涉及到写入的问题。)

也基于对此的考虑,青润曾经批评过埃隆马斯克,因为他不太懂技术,因此,他的很多产品设想是因为技术积累到了这个阶段才能得到实现,如果他再早五年来提出此前他已经成功的这些技术构想,他一定是一个失败者,而不是现在这样的世界首富之一,也不会被称为硅谷钢铁侠——关于这个观点,有朋友赞同,也有朋友不反对(其实就是未必赞同了),极少有朋友直接提出质疑,毕竟,历史是不能假设的。

历史虽然不能假设,但是历史是可以验证的,因为很多成功者的想法,并不是只有他一个人能想到,往往在他之前也有很多人想到过,只是最后失败了。具体的例子这里不多举了,其实是可以查询到不少信息的,但是大部分人估计没有什么兴趣了解,也和本文有些偏差,毕竟本文主要是介绍脑机接口的科普,而不是介绍埃隆马斯克其他技术的形态,有时间将来可以在其他文字中进行一些分析,当然,都允许质疑。

4、Neuralink的做法与现状

现实中Neuralink就在这样做:

最近又出来了新闻:

经过在老鼠和猪的脑部实验,而且仅仅是简单的进食操作的少量验证,埃隆马斯克就敢宣布一年内接入人脑,这确实是商业炒作的行为和手段了。一句话,埃隆马斯克不是特斯拉,最多是爱迪生式的人物,甚至还不如爱迪生,爱迪生还要亲自做一些实验,而埃隆马斯克只负责对外吹牛,没见他亲自参与过任何一个技术的测试推动。

基本上可以确定,Neuralink的方式就是下面这样的:

据报道,


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