马斯克和他的特斯拉以及SpaceX公司一次次颠覆人们的三观，并将科技和工程推向极致已经不是新鲜事了。这次他带来的则是他创办的Neuralink公司的新一代脑机接口设备，以及他们在脑机接口技术上取得的最新进展，今天我们就一起聊一聊脑机接口技术，以及马斯克创办了这家明星初创企业如何再一次让人们的脑洞大开。
脑机接口也就是BCI或BMI指的是在大脑和外部机器之间构建接口和互联通路，并实现信息的直接交换。脑机接口技术并不是一个近年来才提出的全新概念。
事实上在上世纪70年代，科学家们已经开始研究神经元和运动感知等功能的具体联系了。在很多小说和电影中脑机接口技术更是达到了神乎其神的高度。比如对阿凡达的远程操控，以及黑客帝国里虚拟与现实的切换等等，这也在很大程度上放大了人们对脑机接口技术的期待和好奇。
那么脑机接口的本质究竟是什么呢？这要从神经元的工作方式开始说起。大家应该都知道神经元是组成我们大脑和神经系统的最基本单元。在人脑中有着大约亿个神经元，这些神经元组合在一起就构成了复杂的神经网络。
具体来说神经元之间通过突触相互连接，而突触的主要功能就是释放和传递名叫神经递质的化学物质。当神经冲动发生时这些神经递质就会从突触的一端释放，然后传达和作用在下一个神经元上。在这个过程中会产生电信号，并以电脉冲的形式出现。
我们人体的所有体验和感觉都可以归结成为神经元电信号的传导。那么脑机接口的本质就是通过一定的手段感知和检测大脑里神经元的电活动，并将其翻译转换成对外部机器的控制。或者反之将外部事件转换成电脉冲信号并传输回大脑，干预影响神经元的电活动，从而让主体获得相应的感觉和体验。
脑机接口的另外一个重要的理论基础是，人们发现大脑皮层存在分区，而不同区域负责的功能则不尽相同。例如额叶负责高级认知功能，比如学习、语言、决策、抽象思维和情绪等，顶叶负责躯体感觉空间。信息视觉信息的处理和整合。颞叶负责听觉、嗅觉、长期记忆。而枕叶负责视觉等等。
由于大脑分区的存在，可以针对性地研究大脑不同区域的电活动以及它们所对应的具体行为或者感受。这在很大程度上使得神经元的感知和控制更加的精确。
比如如果你想要通过意念控制机械手抓取物品，那么很可能就需要对顶叶的神经元的电活动进行干预。就像前面提到的那样，脑机接口的相关研究其实已经有几十年的历史了。其中最有代表性的例子就是来自美国匹兹堡大学的一系列研究。
年他们在猴子的大脑皮层里植入了15个到25个控制单元，并连接到放置于猴子肩膀旁边的机械手上。同时猴子自己的双手被塞到两个桶子里不能移动。
从这张图里可以看到，猴子通过脑机接口控制机械手成功地抓取了眼前针头上的棉花糖，并喂到了自己的嘴里。还记得我当年第一次看到这的时候直接就震惊了，感觉实在是太科幻，太赛博朋克了。
当然这段现在看起来依然充满科幻感的内容也刷爆了当时的学术圈。这项研究也发表在年的Nature杂志上。从这个例子可以看到，脑机接口在医学领域有着无限的想象空间。比如对于那些不幸遭受脊柱或者脑损伤，从而失去行动能力的病人，可以使用脑机接口控制机械手，甚至机械外骨骼在一定程度上恢复行动能力。
同样的也可以使用脑机接口修复其他的神经损伤，比如增强病人在语言、视觉、听觉等方面的能力。马斯克在他的演讲中提到，我们每个人或多或少都会遭遇神经系统的疾病威胁。除了外伤之外，还有随着年龄增长而带来的感知和记忆力衰退，以及当代人们常见的抑郁、焦虑、失眠等很多情绪问题。
马斯克和他的Neuralink公司所要解决的就是通过脑机接口技术帮助人们进行脑神经修复，从而解决上面提到的各种问题。脑机接口的实现方式主要有两种：非侵入式和侵入式，他们的判断标准就是神经元电信号的获取方式。
非侵入式脑机接口就是直接采集头皮脑电，这和做脑电图比较类似，但是由于头皮和神经元隔着十万八千里，因此这样采集的脑电信号精度很低，区分度也不够。这种非侵入式的脑机接口通常只应用于一些对精度和复杂度要求不高的场景，比如简单的游戏控制，或者对简单的问题进行判断等等。
而侵入式的脑机接口顾名思义就是把微电极探针等设备直接通过外科手术的方式植入大脑皮层，并且直接和大脑的神经元进行交互。就像之前提到的匹兹堡大学的猴子实验，侵入式脑机接口最主要的好处就是干扰小，能够比较精确地获得某个区域的神经元电信号，同时也可以精确地对这个区域进行刺激。
事实上人们使用这种侵入式的技术来治疗神经性疾病已经有很长的时间了。例如为了治疗中晚期的帕金森病，人们会采用名为脑深部刺激术DBS的方法。简单来说这种方法就是将电极植入患者颅内，并通过电脉冲的方式对人脑的神经系统产生作用。
这项治疗方法在国际上的临床应用已经有超过30年的历史了。它的确在治疗帕金森病、癫痫以及一些神经与精神疾病上展示出了良好的应用前景。
但是侵入式脑机接口最主要的问题就是它的侵入性，整个植入过程需要进行开颅手术，可想而知这本身就会带来巨大的潜在风险。此外植入设备后的排异性对大脑的损伤，以及还有很多其他的问题也在阻碍侵入式脑机接口技术发展。
那么我们再回到马斯克和他的Neuralink公司，他们的主要目标就是对侵入性的脑机接口做极致的工程优化，使它变得更加稳定、廉价，从而能够被广泛的使用。
总结来说到目前为止，Neuralink取得的技术创新主要有以下三点：
1、先就是用于植入电极的新型柔性材料，对于侵入式的脑机接口来说肯定希望植入的电极或探针越小越好，这样一方面能够植入更多的电极，另一方面对大脑的损伤会更小。那么Neuralink的这种像细丝一样的材料，宽度只有5微米，比头发丝还要细10倍。这样的柔性材料在植入大脑之后，可以跟随大脑进行小幅的移动，极大的降低了对脑组织和神经系统的损伤。
在每根丝里有32个电极，而多股这样的细丝可以组成更大的电极阵列。比如在这次展示的名为LinkV0.9的器件中，就包含了个电极，这样的电极数量比传统的侵入式脑机接口研究提升了一个量级。
Neuralink的第二个技术创新就是用来植入电极的手术机器人。可想而知为了在大脑表面操作比头发丝还细10倍的电极丝，靠手工操作是不现实的。因此使用机器人进行电机植入几乎是一个必然的选择。又如开发的这个手术机器人，就像一个超高精度的缝纫机，可以把电极丝一个一个植入大脑的特定区域，并且自动检测并避开脑部的血管。
第三个主要成果也是我比较关心的，就是Neuralink开发的脑机接口芯片N1以及这次展示的脑机接口器件。
先说N1芯片，它的尺寸是4毫米乘以5毫米，可以同时处理个电极通道的数据。N1芯片和电极丝相连，并负责采集来自神经元的电信号，然后执行信号的放大模数转换，最后输出在去年展示的版本上。这个器件被放在植入者的耳朵后面。而在这次展示的版本上，所有的部件都被整合在一起，并直接植入头骨。这样从外面看是看不到任何的设备和连线的。
具体来说呢，这个原型器件的尺寸是23毫米，厚度8毫米。它的主体包含了电极丝的基底N1芯片、电池以及其他数据传输和充电的模块。值得注意的是LinkV0.9的所有数据传输和充电过程都通过无线完成，这样就避免了更换电池，或者像他们最早展示的产品那样，在头上开个USB口进行充电和数据传输。
马斯克这次展示的重点环节之一就是通过3只小猪展示Neuralink脑机接口器件的一些基本功能，比如通过采样的神经信号估计小猪实际的行走姿态。不过说实话这和之前提到的猴子控制机械手的视频相比，给人的震撼程度其实逊色了不少。
在某乎也有大V提到，这样的功能其实通过非侵入式的脑电或者机电就能完成。此外马斯克还展示了通过电极丝进行神经信号写入的过程，这更多的像是一个可行性的展示。也就是证明在工程上可以通过电极丝写入电刺激并影响周围神经元的反应。但这并不代表这些写入的电刺激是有意义的，或者他们会造成什么样的影响，更不用说如何对这些写入进行有目的的精确控制了。
当然从客观上讲，我也并没有期待Neuralink或者其他的任何公司在当前能够达到这样的技术。毕竟对于当代的人类文明来说太过于科幻了。但是如果我们把时间维度从年8月28日发布会的这一天拉伸到1年、10年、年或者年，站在上帝视角我们就能看到当前的所有文明，对于之前的我们来说都是极其科幻的。
如果你穿越到几十年前，告诉当时的人他们以后会离不开手机或者电脑，并且可以用这些电子设备解决生活和工作中的几乎任何问，他们大概率会说你疯了。
如果你穿越到几百年前，告诉当时的人说他们以后可以在一天之内去到这个星球上的任何角落，或者存在各种各样的灵药，可以将人的寿命延长几十年，他们肯定也会说你疯了。那么如果现在有人告诉你，以后的人们可以像下载文件那样往大脑里下载信息，从而轻松地学会各种语言技能，或者通过控制大脑的某些部分调节自己的情绪和感觉，再或者通过修复大脑的神经网络，治愈帕金森、阿尔茨海默、抑郁、焦虑等神经和精神疾病，你会说他们疯了吗？
我并不是马斯克的脑残粉，我对他的很多言行其实也很不感冒。但是我们要知道科技和文明的进步从来都不是一蹴而就的。每一步的前进或许非常的微不足道，但是数十年、数百年、甚至上千年这样的进步就会引发一次次的科技和文明的革命。
看过三体的同学们应该都知道，低维度的生物是无法直观的感受高维度的世界，但是我们可以通过科技的进步不断的量化和探索那些更高维度的位置。其实最重要的问题是当未来真正到来的时候，当这一切真正发生的时候，你是选择蓝色的药丸吞下之后从梦中醒来，继续相信你想相信的事情，还是选择红色药丸去探寻这表面背后的真相呢？