脑机接口能让我们和人工智能融为一体？
2016年7月，太空摸索手艺公司（SpaceX）以及特斯拉汽车公司（Tesla）的开办者伊隆·马斯克（Elon Musk）又开办了一家新的高科技企业——神经联络公司（Neuralink），开辟可植入的脑机接口，不外这一动静直到2017年3月才为公家所知。
随后两年中，Neuralink几乎从公家的视线中消逝，直到2019年中，这家“神秘”的公司才召开了关于脑机接口研究的发布会，并在预印本杂志bioRxiv颁发了一篇未经同业评审的论文[1]，引起普遍存眷。那时，公司已经募集了约1.58亿美元的资金（此中1亿美元来自马斯克本人），并拥有90名包罗神经科学家、神经外科大夫、芯片设计师、生物相容性材料学家、脑机接口专家、微制造工程师等各范畴专家在内的员工。本文将介绍Neuralink创立的前因后果，并谈一谈笔者的观点。
马斯克在本年8月28日的发布会上展示了Neuralink的最新进展。在现场，Neuralink展示了小猪移植脑机接口设备后的状况。
—图片来历：ABC News [2]创立缘起
马斯克在企业家中堪称怪杰。他创立的公司都有一个科幻式的、很是弘大的最终方针，力求解决人类社会延续成长的某个重大问题；同时又有一个可以着手的近期方针，可以或许解决面前问题，进行贸易运作，为最终方针做手艺上和资金上的筹办。例如，SpaceX的久远方针是实现人类移平易近火星或其他星球，而近期方针则是开辟可收受接管火箭手艺，反复利用火箭，从事航天贸易活动。
Neuralink采纳的也是这种模式。Neuralink的创立缘于马斯克对人工智能飞速成长的忧虑。自2014年以来，马斯克在多种场所频频警告过人工智能的危险性，认为人工智能成长的速度太快，将来可能远超人类。
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：“若是要我猜测对我们最大的保存威胁是什么，可能就是人工智能。”
2017年7月：“我一向在敲响警钟，但在看到机械人上街杀人之前，人们不知道该如何反映，因为这听起来太缥缈了。”
2018年4月：“[AI是]一个很是主要的本家儿题。它将以我们此刻都无法想象的体例影响我们的糊口。”
马斯克还认为，美国当局正在输失落节制人工智能的战争。他说：“监管到位的体例是迟缓而线性的，而我们正面对着指数级的威胁。若是您对指数级威胁只有一种线性的反映，那么指数级威胁很是可能赢。这就是问题之地点。”[3]
在马斯克看来，人因为高智能等才当作为星球的本家儿宰。一旦人工智能在这方面跨越人类，那么它们就会像今日我们看待宠物那样看待我们。可是，要想完全限制人工智能的成长是做不到的，是以他开出的药方是开辟可植入脑的脑机接口，在人工智能周全超越人类之前，让二者融合为一体。
最终方针
Neuralink的最终方针是打造出 "全脑接口"（whole-brain interface），使脑中几乎所有的神经元都可以或许与外界顺畅沟通。这种设备将完全融入脑，以至于在感受上，全脑接口就是 "身体的一部门" 。这种接口能让脑无线毗连到云，从而能和计较机、甚至和其他拥有同样接口的脑毗连。这样，脑和外界之间的信息交流就会变得垂手可得，感受就像是在本身脑筋中所进行的思虑一样。
建立全脑接口的目标是使人得以"与人工智能共生"，当作为超人。马斯克认为，到了那个时辰，“当人灭亡时，他已经有了本身的电脑扩展和在线扩展，就像一个在线鬼魂”，“您更多存在于‘云’里面，而不是在您的身体里面”——这也就是一些人所说的数字长生。
坚苦地点
真要对每个脑神经元都成立起“微不雅层面的电极-神经元接口”，不仅要考虑到脑中复杂的神经元数目（800亿以上），还要考虑当前的手艺极限——仅能在脑内安设几百个电极，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800亿个神经元是不成能的。所以，能同时记实的神经元数（马斯克称之为“带宽”）就当作了全脑接口的瓶颈。
Neuralink打算碰到的第二个坚苦是如何把电极植入脑内。今朝所有无创记实脑活动的手艺，要么空间分辩率方面很差，远远达不到记实单个神经元活动的条理，要么时候分辩率极差，不克不及及时记实转变敏捷的脑活动（图2）。不消说单神经元记实，即使是少量神经元记实，今朝的手艺都需要带有创伤性的开颅手术，而这只有当病人面对生命危险时才可能接管。可是Neuralink的久远方针是人机融合，这就要求健康人也接管开颅手术。如斯一来，平安问题就当作了一大障碍。别的，颅内植入手术价钱昂贵，并且只有手艺崇高高贵的神经外科专家才能做，故而难于普及。按照马斯克的设想，这种手艺应该和激光矫正近视眼一样便利才行。
脑活动记实本家儿要手艺的时候分辩率和空间分辩率。
—来历：https://www.researchgate.net/figure/The-various-neural-recording-and-imaging-techniques-comparing-their-temporal-and-spatial_fig2_322549090 by Faheem Ershad
即使降服了上述两大瓶颈，Neuralink也还面对着其他严重阻碍：脑机之间的交流应该是无线的；植入物需要具有杰出的生物相容性，不引起排异反映，并且能在脑内情况持久利用；如何在有限的颅内空间安设大量电极；如何及时处置海量数据并由此获取有效信息。[4]
近期方针
按照马斯克开办公司的一贯策略，Neuralink的近期方针定位于开辟医用可植入的脑机接口，既可以在当前取得现实应用，又能为持久方针做手艺筹办和筹措资金。
这类装配可以应用在癫痫患者，癫痫爆发前给出预警，提醒病人实时服药。或者帮忙四肢瘫痪的病人操纵脑旌旗灯号节制机械手或计较机屏幕光标。Neuralink打算在2023年摆布将这样的设备推标的目的市场。
马斯克的时候表
2020年末前
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，固然这在"很大水平上取决于监管部分的核准时候，以及我们的设备在残疾人身上的工作环境"。
10年内
但愿能在健康人之间实现“传心”（telepathy），即都植有脑机接口的两小我可以用脑旌旗灯号直接沟通。
25年内
有望开辟出全脑接口，即一小我所有的神经元都将能和人工智能的载体联络在一路，并把人工智能当做本身脑力活动的扩展。别的，拥有全脑接口的健康人的脑可组成了彼此可以直接交流的巨脑，这样的巨脑会发生出如何的新现象，我们此刻还无法想象。
已有当作就
马斯克和Neuralink在2019年8月初颁发的论文中，介绍了他们迄今为止所取得的三大本家儿要当作就：[1]
1 柔性的多"丝"电极阵列
这种丝很是细而柔嫩，宽度大要只有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旌旗灯号，这些小片沿丝摆列当作一串。与今朝脑机接口凡是所用的电极比拟，这种电极很是柔嫩，能随脑的细小活动而活动，是以对脑造当作的毁伤较小。同时，与今朝一般所用的多电极阵列中的电极数比拟，多"丝"电极阵列的电极数提高了一个数目级，每个阵列的96股丝中多达3072个电极。
（a）
（b）电极“丝”。每个丝中包罗32根电极。（a）电极丝外不雅，电极伸出丝外的小片排当作一列，小片中间距离为50 μm。（b）放大后的电极丝。[1]
2 植入电极的手术机械人
电极丝既细又柔嫩，并且数目浩繁，需要在短时候内精确植入脑内，要靠手工植入显然是不成能的。马斯克的团队开辟了一种像是把显微镜和缝纫机连系在一路的神经外科手术机械人。该机械人具有主动植入模式，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零丁植入脑中，并得以避开概况血管，对准特定的脑区。
固然整个植入过程可以主动进行，但外科大夫依然保留了完全的节制权，若是需要，可以在每次植入皮层之前对电极丝的位置进行手动微调。操纵该系统，团队在19次手术中取得了87.1±12.6％（平均值±s.d.）的植入当作功率。
3 可植入脑机接口的芯片
Neuralink的第三项当作就是开辟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，此中有一块低功耗的定制芯片，可对3072个电极上记实到的旌旗灯号进行放大和数字化。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实到的数据。
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，这比今朝在人脑中埋置的脑机接口至少要超出跨越一个数目级。后来他们又将近似系统应用到山公上，实现了猴脑节制计较机。
持久植入大鼠体内的脑机接口装配。[1]
下一个方针
今朝已开辟当作功的原型机传输脑旌旗灯号时，只能利用安设在动物头上的USB接口，半斤八两未便。是以，下一步方针就是实现无线传输。
Neuralink把拟议中的无线传感器称为“N1传感器”。他们筹算植入4个N1传感器，此中3个在活动区，1个在体感区，这样不仅能用脑旌旗灯号节制外设备，并且还能接管感受反馈，实现脑与外部设备之间的双标的目的通信。传感器将与安装在耳后的外部设备实现无线毗连，可经由过程手机应用程序进行节制。
公司认为这样可以或许较快地帮忙人类解决一系列医疗问题，并但愿在2020年末之前在5名瘫痪患者身长进行测试，不雅察该手艺可否帮忙患者用大脑移动鼠标光标并打字。新冠疫情当前，公司标的目的美国食物与药物办理局（FDA, U.S. Food and Drug Administration）申请的许可可否获批尚不得而知。
今朝在安设这套系统时，外科大夫必需在头骨上钻洞才能植入线头，会给病人带来不适。公司但愿未来能利用激光束在头骨上打出一系列细小的孔洞，并能像今朝的激光治疗近视手术那样主动、无痛和便捷。
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的已有当作就令人印象深刻，但很多科学家对其提出的最终方针深表思疑。2019年7月，播客《裁决》（Verdict）上颁发的一篇文章[5]对马斯克的宏愿提出质疑。文中，人工智能和机械人学名望传授夏基（Noel Sharkey）认为，马斯克为了跟上人工智能的步伐而对脑横加干与是好笑的，没有任何研究或证据能撑持马斯克所谓的“人工智能将崛起并杀死我们”的不雅点，AI只是一种东西，决议如何利用它的是人。
新南威尔士大学人工智能和数据传授托比·沃尔什（Toby Walsh）认为，人类需要与人工智能融合来获得拯救的不雅点值得思疑，我们无法跟计较机比速度和记忆力，但我们拥有的情商和社交能力、缔造力和顺应能力，就是人类可以或许一向领先于机械的处所。他还暗示，马斯克以不克不及按时实现承诺而著名，针对健康人的神经联络或许要比及几十年今后。
2020年5月13日，Facebook人工智能部分负责人、卡耐基梅隆大学计较机科学家佩森蒂（Jerome Pesenti）发布推文，攻讦马斯克在人工智能方面不知所云，并认为此刻还底子不存在人工通用智能这样的事物，人工智能的成长离人类的智能还差得很远。
显然，对马斯克人机融合的思惟，人们的观点还存在很大的不合。事实孰是孰非，还有待查验。
笔者点评
就SpaceX和Tesla的环境来看，马斯克在开办公司时把近期方针和久远方针连系起来的做法是有开导性和有但愿的。
在笔者看来，Neuralink的近期方针也有望为残疾人带来福音，尽管在时候表上未必能如马斯克所设想的那样乐不雅。但其远期方针从原则上和现实可行性上来说都颇当作问题，很是可能当作为扑朔迷离。
SpaceX和Tesla的远期方针固然弘大，但根基上是纯粹工程手艺性的，都有坚实的理论根本作为后援。比拟之下，Neuralink的远期方针是“成立全脑接口和脑机融合”——而我们对人脑的熟悉还很是肤浅，至今都还没有任何有关脑功能机制的理论框架，可预见的将来也难以发现。是以，Neuralink的远期方针并非是纯粹的工程手艺问题，也牵扯到科学问题。而科学上的关头问题往往难以完全凭借大量的人力、物力投入就能按打算实现，有时也要靠机缘和命运，靠天才的灵光一闪。
Neuralink远期方针的问题事实在哪里？
首先，脑中有860亿个神经元，要想同时测量如斯巨量神经元的活动，今朝看来还没有实现的可能。
退而求其次，Neuralink 团队把久远方针定为同时记实一百万个神经元（笔者不知道这个数字是怎么估量出来的，就其抽样比例来说，半斤八两于称若是对8万小我作调查，就把握了全宿世界人的环境，这个预设令人思疑。）固然“史蒂文森定律”表白，迄今为止我们可以或许同时记实的神经元数目似乎每过7.4年就会翻一倍。[4]但这是一条经验定律，是否能永远灵验大当作问题，即使一向连结这个速度，也要到本宿世纪末才能达到一百万的数量，到 2225 年才能记实大脑中每一个神经元。不外，任何按指数纪律增加的过程，到了某个时辰必然因其他身分的制约而显著放缓，甚至变平展。
此外，因为颅内容积有限，即使是用比电极丝更细的电极，要在颅内植入860亿根电极也是不成能的。当然全脑接口的撑持者也可以争辩论，未来也可能成长出完全分歧的新型电极，例如操纵2011年摆布成长起来的神经尘（neural dust）手艺，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，操纵四周软脑膜上方一个三毫米大小的设备经由过程超声波与神经尘进行沟通。可是神经尘自己已经和大的神经元体积半斤八两，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利用碳纳米管之类的新方式，但到今朝为止都还只是一些设想。
即使实现了同时记实所有神经元的电活动，如何处置这样超海量的数据也是个大问题，而且光记实神经元的电旌旗灯号也未必能反映脑的全貌。因为脑素质上是一种电-化学机械，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主要，而全脑接口完全没有考虑这些身分。另一个被忽略的身分是，脑中比神经元数更多的神经胶质细胞的感化尚不明白。关于这些问题以及所谓的“心智上传”和“数字长生”都只是一种迷思，笔者在和卡尔·施拉根霍夫博士的会商中对此已有具体的阐发[6]，此处不再赘述。
全脑接口的撑持者争辩论：“将来总会有一些曩昔的人难以相信的普适手艺呈现……人老是低估人类的群体力量。”此话虽有必然事理，但我们不克不及把可能性绝对化当作必然性。尽管人的群体聪明无与伦比，手艺的成长也经常出乎一般人的预料，可是这并不等于说无论什么样的设想必然都能实现，出格是在有限的时候内实现。
笔者不雅察到一个有趣的现象，那就是在关于揭开脑的奥秘方面，神经科学家往往很是谨严，而手艺专家则往往心雄万夫、气冲斗牛。这可能是手艺专家对脑不敷领会的缘故，“蒙昧者无畏”。其实，马斯克本人也说过：“没有对手艺的充实理解，我认为很难做出准确的决议计划。”[4]他也认可本身是团队中对神经科学领会起码的人，那么由他来对整个项目作出决议计划是否准确呢？
在Neuralink开办之初，知名科技博客Wait But Why的博本家儿厄本（Tim Urban）受马斯克的邀请，到该公司做过长时候的拜候，并与其创始团队的大部门人进行了深切扳谈。据此履历，厄本撰写了一篇长文。[4]
他在博文中说道：“AI 会自交运行，因为与人的对话太慢了。通信的速度越快，您与 AI 的连系度就越高——通信的速度越慢，连系度就越低。我们与 AI 的连系越差——AI 越自力——它变节我们的可能性就越高。若是 AI 完全自力，而且拥有远远高于我们的智能，您如何包管它们的最优化功能不会与人类的好处相背？……若是我们实现了与 AI 慎密共生，AI 就不会自力出来——它会当作为您，而且与您大脑皮层的关系会近似于大脑皮层和边缘系统的关系。”“为了最小化来自 AI 的保存威胁，他（马斯克）的策略素质上是让 AI 力量变得‘平易近有、平易近治、平易近享’。”
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开办Neuralink的焦点思惟，不外在笔者看来，这些话自己并不当作立。首先，人工智能并不是一个本家儿体，它并没有本家儿不雅性或自我不雅，既没有意识，更没有意志。而这些到今朝为止，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，科学家此刻还毫无所知，更谈不上让人造物具备这些特质。所以在可预见的将来，人工智能只能是一种东西，其为善或为恶都只取决于利用它的人。笔者赞成一些人工智能专家的不雅点，底子不该该成长有自我意识的人工智能，况且底子还谈不上存在成长的可能性。
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，人工智能再壮大也是人的一部门，受到人的节制。现实上，若是两者结合，一强一弱，极有可能是强者占本家儿导地位。马斯克既然担忧人工智能跨越人类，那么两者融合的成果未必不克不及是人工智能当作为结合体的魂灵，人则当作了傀儡，当作了人工智能的东西。其他没有和人工智能融合的人，则沦为这种结合体的奴隶或宠物，这种命运与当作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。统一时候实现所有人的人工智能融合是不成能的。考虑到一起头时植入全脑接口必订价格昂贵，必定是少数像马斯克这样的富人才能承担，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惊骇的人工智能专制同样恐怖。
笔者认为，在可预见的未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，马斯克事实是拯救人类的先知，仍是又一个危言耸听的炼金方士，请读者本身判定吧！
- 发表于 2020-09-14 02:00
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