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脑机接口能让咱们和人工智能融为一体?

2016年7月,太空探究技能公司以及特斯拉汽车公司的兴办者伊隆·马斯克又兴办了一家新的高科技企业——神经联合公司,开发可植入的脑机接口,不过这一音讯直到2017年3月才为大众所知。

随后两年中,Neuralink简直从大众的视野中消失,直到2019年中,这家“奥妙”的公司才召开了关于脑机接口研讨的发布会,并在预印本杂志bioRxiv宣布了一篇未经同行剖析的论文,引起广泛重视。其时,公司现已募集了约1.58亿美元的资金,并具有90名包含神经科学家、神经外科医生、芯片设计师、生物相容性资料学家、脑机接口专家、微制作工程师等各领域专家在内的职工。本文将介绍Neuralink创立的来龙去脉,并谈一谈笔者的观念。

马斯克在本年8月28日的发布会上展现了Neuralink的最新进展。在现场,Neuralink展现了小猪移植脑机接口设备后的状况。

—图片来历:ABC News 创立缘起

马斯克在企业家中可谓奇人。他创立的公司都有一个科幻式的、十分巨大的终极方针,力求处理人类社会连续开展的某个重大问题;一起又有一个能够着手的近期方针,能够处理眼前问题,进行商业运作,为终极方针做技能上和资金上的预备。例如,SpaceX的长远方针是完成人类移民火星或其他星球,而近期方针则是开发可回收火箭技能,重复运用火箭,从事航天商业活动。

Neuralink采纳的也是这种形式。Neuralink的创立缘于马斯克对人工智能飞速开展的担忧。自2014年以来,马斯克在多种场合重复正告过人工智能的风险性,以为人工智能开展的速度太快,未来或许远超人类。

2014年8月:“咱们对人工智能需求加倍当心。它有或许比核弹更风险。”

两个月后:“咱们要我估测对咱们最大的生计要挟是什么,或许便是人工智能。”

2017年7月:“我一向在敲响警钟,但在看到机器人上街杀人之前,人们不知道该怎么反响,由于这听起来太缥缈了。”

2018年4月:“一个十分重要的主题。它将以咱们现在都无法幻想的方法影响咱们的日子。”

马斯克还以为,美国政府正在输掉操控人工智能的战役。他说:“监管到位的方法是缓慢而线性的,而咱们正面对着指数级的要挟。咱们你对指数级要挟只需一种线性的反响,那么指数级要挟十分或许赢。这便是问题之地点。”

在马斯克看来,人由于高智能等才成为星球的操纵。一旦人工智能在这方面逾越人类,那么它们就会像今天咱们对待宠物那样对待咱们。可是,要想彻底约束人工智能的开展是做不到的,因而他开出的药方是开发可植入脑的脑机接口,在人工智能全面逾越人类之前,让二者交融为一体。

终极方针

Neuralink的终极方针是打造出 "全脑接口",使脑中简直一切的神经元都能够与外界顺利交流。这种设备将彻底融入脑,以至于在感觉上,全脑接口便是 "身体的一部分" 。这种接口能让脑无线衔接到云,从而能和计算机、乃至和其他具有相同接口的脑衔接。这样,脑和外界之间的信息交流就会变得垂手可得,感觉就像是在自己脑筋中所进行的考虑相同。

创立全脑接口的意图是使人得以"与人工智能共生",成为超人。马斯克以为,到了那个时分,“当人逝世时,他现已有了自己的电脑扩展和在线扩展,就像一个在线鬼魂”,“你更多存在于‘云’里边,而不是在你的身体里边”——这也便是一些人所说的数字永生。

困难地点

真要对每个脑神经元都树立起“微观层面的电极-神经元接口”,不只需考虑到脑中巨大的神经元数量,还要考虑当时的技能极限——仅能在脑内安顿几百个电极,每个电极一次最多一起丈量大约五百个神经元。这样算下来,要想一起丈量800亿个神经元是不或许的。所以,能一起记载的神经元数就成了全脑接口的瓶颈。

Neuralink方案遇到的第二个困难是怎么把电极植入脑内。现在一切无创记载脑活动的技能,要么空间分辨率方面很差,远远达不到记载单个神经元活动的层次,要么时刻分辨率极差,不能实时记载改变敏捷的脑活动。不用说单神经元记载,即便是少量神经元记载,现在的技能都需求带有创伤性的开颅手术,而这只需当患者面对生命风险时才或许承受。可是Neuralink的长远方针是人机交融,这就要求健康人也承受开颅手术。如此一来,安全问题就成了一大妨碍。别的,颅内植入手术价格昂贵,而且只需技能高明的神经外科专家才干做,故而难于遍及。依照马斯克的幻想,这种技能应该和激光纠正近视眼相同便利才行。

脑活动记载首要技能的时刻分辨率和空间分辨率。

—来历:https://www.researchgate.net/figure/The-various-neural-recording-and-imaging-techniques-comparing-their-temporal-and-spatial_fig2_322549090 by Faheem Ershad

即便克服了上述两大瓶颈,Neuralink也还面对着其他严峻阻止:脑机之间的交流应该是无线的;植入物需求具有杰出的生物相容性,不引起排异反响,而且能在脑内环境长时刻运用;怎么在有限的颅内空间安顿很多电极;怎么实时处理海量数据并由此获取有用信息。

近期方针

依照马斯克兴办公司的一向战略,Neuralink的近期方针定坐落开发医用可植入的脑机接口,既能够在当时取得实践运用,又能为长时刻方针做技能预备和筹集资金。

这类设备能够运用在癫痫患者,癫痫发生前给出预警,提示患者及时服药。或许协助四肢瘫痪的患者运用脑信号操控机器手或计算机屏幕光标。Neuralink方案在2023年左右将这样的设备推向市场。

马斯克的时刻表

2020年末前

把脑机接口植入人脑,首要用在四肢瘫痪的患者身上。

8-10年内

有或许把脑机接口设备植入正常人脑中,尽管这在"很大程度上取决于监管部分的赞同时刻,以及咱们的设备在残疾人身上的工作状况"。

10年内

期望能在健康人之间完成“传心”,即都植有脑机接口的两个人能够用脑信号直接交流。

25年内

有望开宣布全脑接口,即一个人一切的神经元都将能和人工智能的载体联合在一起,并把人工智能作为自己脑力活动的扩展。别的,具有全脑接口的健康人的脑可构成了互相能够直接交流的巨脑,这样的巨脑会产生出怎样的新现象,咱们现在还无法幻想。

已有成果

马斯克和Neuralink在2019年8月初宣布的论文中,介绍了他们迄今为止所取得的三大首要成果:

1 柔性的多"丝"电极阵列

这种丝十分细而柔软,宽度大约只需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纳信号,这些小片沿丝排列成一串。与现在脑机接口一般所用的电极比较,这种电极十分柔软,能随脑的细小活动而活动,因而对脑形成的损害较小。一起,与现在一般所用的多电极阵列中的电极数比较,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。

电极“丝”。每个丝中包含32根电极。电极丝外观,电极伸出丝外的小片排成一列,小片中心间隔为50 μm。扩大后的电极丝。

2 植入电极的手术机器人

电极丝既细又柔软,而且数量很多,需求在短时刻内精确植入脑内,要靠手艺植入明显是不或许的。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。该机器人具有主动植入形式,每分钟最多能够植入6根丝。每股丝都能以微米级的精度独自植入脑中,并得以避开外表血管,瞄准特定的脑区。

尽管整个植入进程能够主动进行,但外科医生仍然保留了彻底的操控权,咱们需求,能够在每次植入皮层之前对电极丝的方位进行手动微调。运用该体系,团队在19次手术中取得了87.1±12.6%的植入成功率。

3 可植入脑机接口的芯片

Neuralink的第三项成便是开宣布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,其间有一块低功耗的定制芯片,可对3072个电极上记载到的信号进行扩大和数字化。整个3072个通道封装后只占用不到mm3的体积。一根USB-C电缆就能传送一切通道一起记载到的数据。

马斯克团队已把这套体系安装到大鼠脑中,读取3072个电极的信息,这比现在在人脑中埋置的脑机接口至少要高出一个数量级。后来他们又将相似体系运用到山公上,完成了猴脑操控计算机。

长时刻植入大鼠体内的脑机接口设备。

下一个方针

现在已开发成功的原型机传输脑信号时,只能运用安顿在动物头上的USB接口,适当不方便。因而,下一步方针便是完成无线传输。

Neuralink把拟议中的无线传感器称为“N1传感器”。他们计划植入4个N1传感器,其间3个在运动区,1个在体感区,这样不只能用脑信号操控外设备,而且还能承受感觉反应,完成脑与外部设备之间的双向通讯。传感器将与安装在耳后的外部设备完成无线衔接,可经过手机运用程序进行操控。

公司以为这样能够较快地协助人类处理一系列医疗问题,并期望在2020年末之前在5名瘫痪患者身上进行测验,调查该技能能否协助患者用大脑移动鼠标光标并打字。新冠疫情当时,公司向美国食物与药物管理局请求的许或许否获批尚不得而知。

现在在安顿这套体系时,外科医生必须在头骨上钻洞才干植入线头,会给患者带来不适。公司期望将来能运用激光束在头骨上打出一系列细小的孔洞,并能像现在的激光治疗近视手术那样主动、无痛和快捷。

拟议中植入人体的无线脑机接口示意图。

科学界的质疑

尽管Neuralink的已有成果令人形象深化,但许多科学家对其提出的终极方针深表置疑。2019年7月,播客《判决》上宣布的一篇文章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以为,马斯克为了跟上人工智能的脚步而对脑横加干涉是可笑的,没有任何研讨或依据能支撑马斯克所谓的“人工智能将兴起并杀死咱们”的观念,AI仅仅一种东西,决议怎么运用它的是人。

新南威尔士大学人工智能和数据教授托比·沃尔什以为,人类需求与人工智能交融来取得解救的观念值得置疑,咱们无法跟计算机比速度和记忆力,但咱们具有的情商和社交才能、创造力和适应才能,便是人类能够一向领先于机器的当地。他还标明,马斯克以不能准时完成许诺而出名,针对健康人的神经联合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、卡耐基梅隆大学计算机科学家佩森蒂发布推文,批判马斯克在人工智能方面不知所云,并以为现在还底子不存在人工通用智能这样的事物,人工智能的开展离人类的智能还差得很远。

明显,对马斯克人机交融的思维,人们的观念还存在很大的不合。终究孰是孰非,还有待查验。

笔者点评

就SpaceX和Tesla的状况来看,马斯克在兴办公司时把近期方针和长远方针结合起来的做法是有启发性和有期望的。

在笔者看来,Neuralink的近期方针也有望为残疾人带来福音,尽管在时刻表上未必能如马斯克所幻想的那样达观。但其远期方针从原则上和实践可行性上来说都颇成问题,十分或许成为海市蜃楼。

SpaceX和Tesla的远期方针尽管巨大,但基本上是朴实工程技能性的,都有坚实的理论基础作为后台。比较之下,Neuralink的远期方针是“树立全脑接口和脑机交融”——而咱们对人脑的知道还十分浅薄,至今都还没有任何有关脑功用机制的理论结构,可预见的未来也难以发现。因而,Neuralink的远期方针并非是朴实的工程技能问题,也牵涉到科学问题。而科学上的关键问题往往难以彻底凭仗很多的人力、物力投入就能按方案完成,有时也要靠机会和命运,靠天才的灵光一闪。

Neuralink远期方针的问题终究在哪里?

首要,脑中有860亿个神经元,要想一起丈量如此巨量神经元的活动,现在看来还没有完成的或许。

退而求其次,Neuralink 团队把长远方针定为一起记载一百万个神经元尽管“史蒂文森规则”标明,迄今为止咱们能够一起记载的神经元数量好像每过7.4年就会翻一倍。但这是一条阅历规则,是否能永久灵验大成问题,即便一向坚持这个速度,也要到本世纪末才干到达一百万的数目,到 2225 年才干记载大脑中每一个神经元。不过,任何按指数规则增加的进程,到了某个时分必定因其他要素的限制而明显放缓,乃至变平整。

此外,由于颅内容积有限,即便是用比电极丝更细的电极,要在颅内植入860亿根电极也是不或许的。当然全脑接口的支撑者也能够争辩论,将来也或许开展出彻底不同的新式电极,例如运用2011年左右开展起来的神经尘技能,神经尘是一种一百微米巨细的硅传感器,能够撒进大脑皮层,运用邻近软脑膜上方一个三毫米巨细的设备经过超声波与神经尘进行交流。可是神经尘自身现已和大的神经元体积适当,所以要在脑中撒进等量的神经尘仍旧不大或许。也有人提出能够采用光遗传学或许运用碳纳米管之类的新方法,但到现在为止都还仅仅一些幻想。

即便完成了一起记载一切神经元的电活动,怎么处理这样超海量的数据也是个大问题,而且光记载神经元的电信号也未必能反映脑的全貌。由于脑本质上是一种电-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,而全脑接口彻底没有考虑这些要素。另一个被疏忽的要素是,脑中比神经元数更多的神经胶质细胞的效果尚不清晰。关于这些问题以及所谓的“心智上传”和“数字永生”都仅仅一种迷思,笔者在和卡尔·施拉根霍夫博士的评论中对此已有具体的剖析,此处不再赘述。

全脑接口的支撑者争辩论:“未来总会有一些曩昔的人难以相信的普适技能呈现……人总是轻视人类的集体力气。”此话虽有必定道理,但咱们不能把或许性肯定化成必定性。尽管人的集体才智无与伦比,技能的开展也常常出乎一般人的意料,可是这并不等于说不管什么样的幻想必定都能完成,特别是在有限的时刻内完成。

笔者调查到一个风趣的现象,那便是在关于揭开脑的奥妙方面,神经科学家往往十分慎重,而技能专家则往往心雄万夫、气冲斗牛。这或许是技能专家对脑不行了解的原因,“无知者无畏”。其实,马斯克自己也说过:“没有对技能的充沛了解,我以为很难做出正确的决议计划。”他也供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议计划是否正确呢?

在Neuralink兴办之初,闻名科技博客Wait But Why的博主厄本受马斯克的约请,到该公司做过长时刻的拜访,并与其开创团队的大部分人进行了深化攀谈。据此阅历,厄本撰写了一篇长文。

他在博文中说道:“AI 会自行运转,由于与人的对话太慢了。通讯的速度越快,你与 AI 的结合度就越高——通讯的速度越慢,结合度就越低。咱们与 AI 的结合越差——AI 越独立——它变节咱们的或许性就越高。咱们 AI 彻底独立,而且具有远远高于咱们的智能,你怎么确保它们的最优化功用不会与人类的利益相背?……咱们咱们完成了与 AI 严密共生,AI 就不会独立出来——它会成为你,而且与你大脑皮层的联系会相似于大脑皮层和边缘体系的联系。”“为了最小化来自 AI 的生计要挟,他的战略本质上是让 AI 力气变得‘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.

以上或许总结了马斯克兴办Neuralink的中心思维,不过在笔者看来,这些话自身并不建立。首要,人工智能并不是一个主体,它并没有主观性或自我观,既没有认识,更没有毅力。而这些到现在为止,这些特质都还仅仅脑所独有。但是,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有这些特质。所以在可预见的未来,人工智能只能是一种东西,其为善或为恶都只取决于运用它的人。笔者赞同一些人工智能专家的观念,底子不应该开展有自我认识的人工智能,况且底子还谈不上存在开展的或许性。

退一万步讲,即便人工智能有了自我和毅力,马斯克开的药方也处理不了问题。他一厢情愿地以为,只需人和人工智能交融起来,人工智能再强壮也是人的一部分,遭到人的操控。实践上,咱们两者联合,一强一弱,极有或许是强者占主导地位。马斯克已然忧虑人工智能逾越人类,那么两者交融的成果未必不能是人工智能成为联合体的魂灵,人则成了傀儡,成了人工智能的东西。其他没有和人工智能交融的人,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差异。至于马斯克提到,只需让一切人都和人工智能交融就能够就能够防止这种风险,也朴实是痴人说梦。同一时刻完成一切人的人工智能交融是不或许的。考虑到一开始时植入全脑接口必定价格昂贵,必定是少量像马斯克这样的有钱人才干担负,这样催生出的优势集团将有才能控制芸芸众生,这种远景和马斯克所惊骇的人工智能独裁相同可怕。

笔者以为,在可预见的将来并不存在马斯克所描绘的风险,他开的药方对一般人也不处理任何问题。至于在这个问题上,马斯克终究是解救人类的先知,仍是又一个骇人听闻的炼金术士,请读者自己判别吧!

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