南昌网站设计制作,南昌企业网站设计公司,机械设备网站建设,上海网站建设的英文脑机接口#xff0c;已经是最近最热门的科技热点了#xff0c;因为埃隆马斯克的炒作和推动#xff08;炒作说的是他本人并不懂技术#xff0c;宣传中有了很多夸大和不实之词#xff0c;推动说的是因为他的炒作和带动#xff0c;有了更多的资金进入了这个领域#xff0c;… 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1、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1、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TOK715型机器人被认为是T-888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https://tech.ifeng.com/c/7p37dD2MUhnNeuralink所用神经蕾丝的宽度大约是 4 到 6 微米是人类发丝直径的四分之一对大脑造成损伤的可能性较小因此可以植入更深的脑区。此外分布在 96 根神经蕾丝上的 3072 个电极还为大量数据的传输创造了可能这也使得它更能推动人们对脑的理解和脑疾病的治疗。Neuralink 还开发了一种每分钟自动嵌入 6 根神经蕾丝的神经外科手术机器人从而实现脑机接口连接。而人的脑部神经元以及突起等组成部分的数据是这样的神经元的胞体soma在于脑和脊髓的灰质及神经节内其形态各异常见的形态为星形、锥体形、梨形和圆球形状等。胞体大小不一直径在5150μm之间。胞体是神经元的代谢和营养中心。神经原纤维neurofibril在神经细胞质内存在着直径约为23μm的丝状纤维结构在银染的切片体本可清晰地显示出呈棕黑色的丝状结构此即为神经原纤维在核周体内交织成网并向树突和轴突延伸可达到突起的未消部位。在电镜下观察神经原纤维是由神经丝甜神经微管集聚成束所构成。神经丝neurofilament或称神经细丝是直径约为10nm细长的管状结构是中间丝的一种但与 其他细胞内的中间丝有所不同。在电镜高倍放大观察。可见神经细丝是极微细的管状结构中间透明为管腔管壁厚为3nm其长度特长多集聚成束。分散在胞质内也延伸到神经元的突起中。神经丝的生理功能是参与神经元内的代谢产物和离子运输流动的通路。神经微管neurotubule是直径约25nm的细而长的圆形细管管壁厚为5nm可延伸到神经元的突起中在胞质内与神经丝配列成束交织成网。此外还有较短而分散的微丝。微丝microfilament是最细的丝状结构直径约5nm长短不等集聚成束交织成网广泛的分布在神经元的胞质和突起内其主要功能具有收缩作用适应神经元生理活动的形态改变。树突dendrite是从胞体发出的一至多个突起呈放射状。胞体起始部分较粗经反复分支而变细形如树枝状。树突的结构与脑体相似胞质内含有尼氏体线粒体和平行排列的神经原纤维等但无高尔基复合体。在特殊银染标本上树突表面可见许多棘状突起长约0.51.0μm粗约0.52.0μm称树突棘dendritic spine是形成突触的部位。一般电镜下树突棘内含有数个扁平的囊泡称棘器spine apparatus。树突的分支和树突棘可扩大神经元接受刺激的表面积。树突具有接受刺激并将冲动传入细胞体的功能。轴突axon每个神经元只有一根胞体发出轴突的细胞 质部位多呈贺锥形称轴丘axon hillock其中没有尼氏体主要有神经原纤维分布。轴突自胞体伸出后开始的一段称为起始段initial segment长约 1525μm通常较树突细粗细均一表面光滑分支较少无髓鞘包卷。可以看到脑神经部分的连接基本上是微米到纳米级别的而我们最近都听说了光刻机可以雕刻到几纳米级别的芯片而纳米级别的导线到现在还没有出现。那我们怎么连接呢于是有了一个新的概念“神经蕾丝”Neural Lace。其实“神经蕾丝”这个概念源于科幻小说家莱恩•班克斯Iain Banks的文学小说系列班克斯是马斯克最喜欢的科幻作家之一。在小说里人们的大脑中通过“神经蕾丝”技术植入网状物从硬件上将人脑和计算机连接起来让它们直接通信。这样人的大脑活动就类似于信息一样可以上传和下载。Neural Lace大概的样子是这样的再深入放大一点可以看到这样的可是目前的线也只有4-6微米距离纳米还有1000倍的差别如何用1000倍的粗线来获取千分之一的信号源同时这个信号源可能还是处于波动中的并不是固定稳定的模式并区分出来信号源中多个叠加信号这个差距还是很大的还有很长的路要走。关于更多的“神经蕾丝”Neural Lace的介绍可以看下面这篇文字植入式脑机接口技术——现实中的“神经蕾丝”计划 - yue li的文章 - 知乎 https://zhuanlan.zhihu.com/p/261167285、朋友圈评论随后青润发表了朋友圈评论观点今天去截图才发现有一个作评论的朋友把自己的评论删除了那我就复现一下评论的大意是照这样说解刨学和现代手术都是错误的。所以他非常不认同我的观点。6、外部肌体较长时间接入的一个例子我没有单独对他做回复评论只是做了上面这样一个评论他欠缺生命科学方面的知识和认知不懂得短时间创伤修复是为了让整个肌体能够更长久的更高质量的存活下去。而短时间的创伤允许肌体自我修复这样也是对自然生命肌体机能的尊重。而这种接口属于长时间的创伤类似于很多癌症患者晚期或者手术后挂的尿袋以及导流管这就是尿袋前面的接头是要接入身体的去年青润做了一个肾结核的经皮肾镜手术手术后就挂了5天的这个基本上每天要对创口进行重新检查消毒保障不会发生外部侵入式感染5天后摘下来的时候还是喷出了大量血水。佩戴的图我就不贴了想了解的朋友在经过很多医院手术区的时候都能看到这样的病人。其实很痛苦当然这种头部的硬链接不会因为摆来摆去而痛苦但是却会因为接触神经系统太近带来更大的感染风险。一句话生命体机能是一个完整的机制保护自己皮肤层是需要闭合的如果被异物穿过就会带来很多问题我们也可以看到很多大树能不能存活有时候真得是动物体和植物体也有很大的差别但是即使能存活其状态也是可以看出来有多么的不自然。到了这里我们需要谈到一个机制异物进入肌体时的吞噬机制当有异物进入到有机体的时候有机体会倾向于将异物包裹起来吞噬消化掉如果消化不掉就会形成珍珠这样的东西以避免对肌体的其他干扰。一个最简单的例子就是珍珠的形成过程异物进入生物机体后生物机体的皮肤层会倾向于恢复原来的封闭状态以保护肌体不会被外部的感染源而侵入于是就会将无法排出的异物包裹起来在珍珠贝里面就形成了珍珠在人的大脑上如果要强行让这个接口可以随时对外连接那就必须不断地打破生物机体的这个机制那就需要不断地破坏来保障这个开口的稳定性结果是什么目前不敢想象。7、他人的分析写到这里基本上快要完结了在看到这篇文字的第二天看到了一个科技资讯科技资讯Musk对神经环路的解析干预难度估计不足有些观点虽然还是支持微创植入但是很少有人考虑长时间创伤带来的后续影响问题也许有人会说科技的进展会解决这个问题的但是要知道科技的进展永远是需要以尊重自然规律为基础的科技本身就是自然规律的表现形式之一而已。还有去年斯坦福大学的一个采访https://user.guancha.cn/main/content?id188607专访斯坦福大学神经科学家脑机接口只是看上去很美8、几个相关原理8.1、大自然的规律与人类的发展大自然几十亿年的发展过程宇宙已经138亿年这么多年其实都是宇宙规律在起作用也可以称之为自然规律而这个规律里面就有着生存竞争与自然淘汰。人类在不断的发现宇宙的规则从牛顿力学到量子力学我们发现新的科学发现都是违背日常感知的而实际上在量子力学之前人类的科学发现基本上都是与日常感知相符合的。比如宇宙中速度最快的是光速而宇宙诞生到现在只有138亿年而宇宙的直径却有930亿光年按照感知规律来说既然最快是光速那宇宙的直径应该是138*2276亿光年才对而现在确实是930亿光年的直径。这么多年来真正起作用的就是这些自然规律或者说是宇宙规律也就是我们上学时候或者读书时候可以学到的各种公理、定理等等。而这些公理定理里面就有着动物皮肤的自然愈合机制这是一种生命体的自我保护机制。8.2、动植物皮肤的自然愈合机制2008年获得诺贝尔生理学和医学奖获得者“哈拉尔德·楚尔·豪森”在对医学理论的研究中发现自愈是人体和其他生命体在遭遇外来侵害或出现内在变异等危害生命情况下维持个体存活的一种生命现象具有自发性、非依赖性和作用持续性等显著特点自愈过程基于其内在的自愈系统以自愈力的表现方式来排除外在或内在对人体和其他生命体的侵害修复已经造成的损害达成生命的延续。自愈并无是万能的每个人体质不同自愈能力也不同它们是相辅相成的医学就是为了辅助机体自愈治疗疾病为目的而存在的。对于包括人类在内的高等级生物自愈系统包含免疫系统、应激系统、修复系统愈合和再生系统、内分泌系统等若干个子系统当其中任何一个子系统产生功能性、协调性障碍或者遭遇外来因素破坏其他子系统的代偿能力都不足以完全弥补自愈系统所产生的自愈能力就必然会降低从而在生物体征上显现为病态或者亚健康状态。自愈系统并非是万能的每个人体质不同自愈能力也不同它们是相辅相成的医学就是为了辅助机体自愈治疗疾病为目的而存在的。皮肤的自我修复和完毕形态就是这个自愈系统的一个子集同时也是保护人体内部不受外部直接侵入的重要手段。这个自愈的过程也是一种自我保护的机制会伴随着疼痛麻痒的感觉而在自我保护的过程中也是一个排异反应的过程。8.3、排异反应原理这个涉及到比较深的免疫学方面的知识我也只能引用一些相关信息来做说明人体的免疫系统对各种致病因子有着非常完善的防御机制能够对细菌、病毒、异物、异体组织、人造材料等“异己成分”进行攻击、破坏、清除这种复杂的免疫学反应是人体非常重要的一种保护机制。移植排斥反应是影响移植物存活的主要因素之一。移植排斥反应是非常复杂的免疫学现象涉及细胞和抗体介导的多种免疫损伤机制发生原因主要是受体和移植物的人类白细胞抗原HLAhuman leucocyte antigen不同。因此供者与受者HLA的差异程度决定了排异反应的轻或重。除同卵双生外二个个体具有完全相同的HLA 系统的组织配型几乎是不存在的因此在供受者进行配型时选择HLA配型尽可能地接近的供者是减少异体组织、器官移植后移植排斥反应的关键。也就是说任何嵌入到人体内的物质都会被认为是异物都会产生排异反应对异己成分进行攻击破坏和清除是人体非常重要的保护机制。这是一场百亿年的自然选择与两百年的科技改造之间的对冲一方面我们人类的改造要依托自然规律另一方面我们要依据自然规律让人类更加强大以适应更多变复杂的环境仅仅通过优胜劣汰的方式人类的改变速度太慢了当代科技已经可以加快这个变化了。这是一个指数级的上升的过程速度会越来越快但是需要谨慎对待因为有可能大过滤器就在眼前了如果人类无法通过这个大过滤器那就是整体的灭亡。8.4、有创脑机接口的实操真有人在自己的脑袋上做了这样的实操这是一个疯狂的科学家但是我赞赏他。“疯狂”科学家菲尔·肯尼迪为了研究“脑机接口”他切开了自己大脑https://36kr.com/p/1722359709697原文链接https://www.wired.com/2016/01/phil-kennedy-mind-control-computer/36kr在2018年发表了上面这篇文章大家可以过去看一下最后的结果很是悲剧。当然即使这是一个失败的过程也是人类很伟大的尝试毕竟人类是要加快自然选择的速度中推进这一切的演进但是这个过程中必然会有大量的失败和风险存在我向这位疯狂的科学家致敬这是真正得科研精神。想起2006年我也曾经在1000瓦的红外光照下实验我们的户外人脸识别设备的可靠性和有效性2005年一月份我所在的课题组曾经查到某国际标准网站上写着20瓦以上的红外光不建议对人直接照射12瓦到20瓦之间的照射建议闭上眼睛12瓦以下的红外光可以直接对人照射是安全范围。于是此后那个实验只有我一个人在做那是一个让人回想起来就有点后悔的可怕经历因为我没想到的是实验完成后不到半年我就辞职了是因为前老板的言而无信。9、总结总之一句话青润更建议进行无创接入感应模式的脑机接口推动不太建议有创接入的方式。当然也许未来科技会推翻青润的这个想法那真的需要免疫学的极大突破了。其他的有关内容有兴趣的朋友可以回复青润来进行力所能及的分析。
