Neuralink 與大腦的神奇未來·第四部分：挑戰

這是 ONES Piece 翻譯計畫的第 133 篇譯文。本文原載於 WaitButWhy.com，作者 Tim Urban 由 ONES Piece 塔娜、徐雪兒、王沫涵、任甯、何聰聰翻譯，關嘉偉校對。ONES Piece 是一個由 ONES Ventures 發起的非營利翻譯計畫，聚焦科技創新、生活方式和未來商業。

Contents 目錄

Part 1: The Human Colossus 人類的巨像

Part 2: The Brain 大腦

Part 3: Brain-Machine Interfaces 腦機介面

Part 4: Neuralink’s Challenge Neuralink 的挑戰

Part 5: The Wizard Era 巫師時代

Part 6: The Great Merger 大融合

第四部分：Neuralink 的挑戰

鑒於我已經寫過馬斯克的公司中的兩家——特斯拉和 SpaceX——我覺得我明白他的公式。這公式是這樣的：

而他對於一家新公司最初的設想總是從右邊開始，向左邊推進。

他認定世界上某種特定的改變將提高人類擁有美好未來的可能性。他知道，大範圍的世界性改變在整個世界——也就是人類全體——都為之努力的時候會最快發生。

他還知道，人類只有被經濟因素驅動，認為花費資源朝著這個目標進行創新是一項明智的商業決策時，才會朝著這個目標努力。

通常，在一個朝陽產業興起之前，它就像是一堆木頭，有生火所需的原料且萬事俱備，但就是沒有火柴。某種技術上的短板在阻礙著整個行業的起飛。所以，當伊隆創辦一家公司的時候，他初期的核心戰略通常就是製造這根火柴，引燃整個行業，促使全人類為這個事業而奮鬥。他相信，這將反過來催生那些改變世界的發展，提高人類擁有美好未來的可能性。

但你得從更高遠的視角來看待這一切、認識他的公司。不然，你會把他們的業務誤認為他們的事業；事實上，他們的業務通常只是用來維持公司生存的一種機制，與此同時他們在通過創新努力製造出那根關鍵的火柴。

當時我在寫特斯拉和 SpaceX 這幾篇帖子的時候，我問伊隆為什麼他進軍工程領域而不是科學領域。他解釋說：

就進步而言，工程是限制因素。

換句話說，科學、商業、工業的進步都受制於工程的發展。回顧歷史，你會發現這確實有道理：人類進程中每一項最偉大的革命背後都是工程層面的突破這根「火柴」。

所以要理解馬斯克的公司，你要想想他正在努力創造的這根火柴，以及其他三個變數：

我知道在其他公司的公式中，空格裡都是什麼：

當我開始嘗試弄明白 Neuralink 是怎麼回事的時候，我知道那些是我需要填到空格中的變數。那時，我只對其中一個變數有模糊的認識，那就是：

這家公司的目標是「加快全腦介面的到來」，或者我稱之為巫師帽的到來。

據我理解，全腦介面是腦機介面在一個理想世界中的樣子。這是一個非常超前的概念，你大腦中幾乎所有的神經元都能夠與外界順暢溝通。這個概念大致建立在伊恩·班克斯的《文明》系列科幻小說中「神經織網」（Neural Lace）這個想法上——一個沒有重量、沒有體積能夠通過意念傳送到大腦的全腦介面。

我有很多問題。

幸運的是，我正在去三藩市的路上，打算著和 Neuralink 一半的創始團隊坐下來聊聊，成為房間裡最蠢的那個人。

補充說明：我不是在自我貶低我真的是房間裡最蠢的那個人你往下看就知道了

Neuralink 團隊：

Paul Merolla

：過去七年一直擔任 IBM 的 SyNAPSE 專案的首席晶片設計師，主導 TrueNorth 晶片的研發。Paul 告訴我這個領域被稱為「神經形態」，目標是基於大腦架構的原則來設計電晶體電路。

Vanessa Tolosa

：Neuralink 的微製造專家，全世界生物相容性材料領域最前沿的研究人員之一。Vanessa 的工作涉及根據積體電路行業原理來設計生物相容性材料。

Max Hodak

：正在杜克大學 Miguel Nicolelis 的實驗室研究某些尖端的腦機介面技術，同時每週兩次橫穿整個國家去管理自己創辦的「針對生命科學的機器雲端實驗室」Transcriptic。

DJ Seo

：二十多歲時在加州大學伯克利分校發明出一種先進的新型腦機介面概念，「神經塵埃」（neural dust），利用很小的超聲波感測器，為記錄大腦活動提供了一種新的方式。

Ben Rapoport

：Neuralink 的手術專家，同時也是一名頂尖的神經外科醫生。他還持有麻省理工學院的電氣工程博士學位，所以能夠「從可植入設備的角度」來看待自己作為一名神經外科醫生的工作。

Tim Hanson

：一名同事稱他為「地球上最好的全能工程師之一」。他通過自學掌握了材料科學和微製造方法，並開發出 Neuralink 將使用的核心技術。

Flip Sabes

：加州大學三藩市分校的一名前沿研究人員。通過結合「皮層生理學、電腦和理論建模、人類心理物理學和生理學」，他的實驗室開創了腦機介面的新領域。

Tim Gardner

：波士頓大學一名領頭研究人員。他的實驗室致力於將腦機介面移植到鳥類體中，來研究「初級的神經元如何構成複雜的鳥叫」，以及「不同時長下神經活動規律之間的關係」。Tim 和 Flip 都選擇放棄終身教職，加入 Neuralink 團隊。這很好地證明了他們相信這家公司的前景。

還有就是伊隆本人了。他是公司的 CEO， 也是團隊成員之一。出任 CEO 一職讓這件事有別于馬斯克最近在做的其他事，Neuralink 也因此成為重中之重——這種優先順序以前是屬於 SpaceX 與特斯拉的。

說到神經科學，伊隆的技術知識在團隊中是最弱的，但他成立 SpaceX 的時候也沒有很多技術知識，不過很快就通過閱讀和諮詢團隊中的專家成了一名火箭科學專家。這種情況可能會再次發生。

他指出：

沒有對技術的充分理解，我認為很難做出正確的決策。

我問伊隆，這個團隊是怎麼組建起來的。他說，為了組建這個團隊，他見了一千多個人；其中的一個挑戰是，當你所研究的技術涵蓋了神經科學、腦部手術、微電子學、臨床實驗等領域的時候，你需要瞭解大量各不相同的專業知識。因為這是個跨學科程度很大的領域，他尋找的也正是跨學科的專家。

從以上的成員簡介中你就能看到：每個人都為團隊帶來了各自特有的跨界組合技能，使得團隊整體罕見地能夠像一個超級專家那樣進行思考。伊隆還想找到完全同意宏觀使命的人才，那些更關注工業成果而非發表論文的人。組建這麼個團隊沒那麼簡單。

現在這些人就坐在桌邊，看著我，而我才意識到自己在來這裡之前應該多做些功課。

他們也明白了這一點，把對話難度往下降了四級。隨著討論的進行，我開始啃這塊硬骨頭。在接下來幾周，我又見了其他創始人，每一次扮演的都是會議室裡最蠢的那個角色。在這些會議中，我努力去形成對現階段挑戰以及通向巫師帽的可能道路的全面認識。我真的很想明白以下這兩個框裡的東西：

第一個很簡單。Neuralink 的商業部分是一家研發腦機介面的公司，試圖打造先進的腦機周邊設備，公司有人稱之為「微米尺寸的設備」。

這件事情既能支撐公司的發展，又為實際運用創新提供了完美的媒介（正如 SpaceX 利用發射火箭來維持公司的運營，並試驗最新的工程研發成果）。

至於他們計畫先從什麼介面開始，伊隆這麼回答：

我們的目標是在差不多四年之內，上市一些產品來説明解決某些嚴重的大腦損傷（例如因中風、癌症，或者先天引起的損傷）。

但第二個方框就模糊多了。在今天看來，用蒸汽引擎技術來掌握燃燒的威力是引發工業革命的必經之路。但如果你對一個 1760 年代的人這麼說，他們就不怎麼明白需要克服哪些障礙，什麼樣的發明創造能帶他們越過這些障礙，或者這些過程需要經歷多久。

而這就是我們今天的處境，試圖弄明白這根能引發神經革命的火柴長什麼樣，以及如何發明它。

討論發明創造的起點是討論其中的障礙——哪些關卡是你要通過一路創新來過掉的？在 Neuralink 這個案例中，這有很多。但即使如此，工程技術將很可能會被證實是最大的限制因素。以下是一些看似重大的挑戰，但很可能不會成為主要障礙：

公眾質疑

Pew 最近針對美國人就他們最擔憂的未來生物科技做了一項調查。結果顯示，腦機介面比基因編輯更令他們擔憂：

Neuralink 聯合創始人 Flip Sabes 表示不明白。

對科學家來說，改變生物的基本屬性——病毒培養、優生學等等——就像培育出一個幽靈，讓很多生物學家擔憂；但我所認識的神經科學家，他們並不覺得大腦中的晶片很異樣，因為我們大腦中已經有晶片了。

我們已經有深度腦部刺激來減輕帕金森綜合症的症狀，有早期晶片試驗來恢復病人視力，有人工耳蝸植入：所以對我們來說，把設備放進大腦去讀取、輸入資訊並不是多大的坎兒。

而知道了這麼多關於大腦中的晶片的事情後，我也表示同意。我還認為，當我的美國同胞最終對這事有所瞭解，他們會改變想法。

歷史可以證明我的這一預測。當鐳射近視矯正手術剛誕生的時候，人們都抱著非常謹慎的態度；二十年前，只有兩萬人做過這個手術。

現在大家都習慣了，一年就有兩百萬人動這個手術。心臟起搏器的歷程也是一樣，還有去纖顫器、器官移植——一開始人們認為這是一種恐怖的弗蘭肯斯坦式的概念。大腦移植將很可能是同樣的情況。

對大腦的認知匱乏

你知道，就是「如果認識大腦的路有一英里長，那我們現在才走了三英寸」這麼個意思。Flip 也就這一點發表了看法：

如果與大腦進行有意義的相互作用的前提是瞭解大腦，那我們就有麻煩了。但即使沒有真正明白大腦內部運作的規律，我們也可能解密其中的奧妙。

能夠解讀是一個工程技術問題；能夠徹底瞭解它的根源以及神經元的組成、令一位神經科學家心滿意足則是另一個問題。要有所進展，我們不必解決所有的科學問題。

如果我們能利用工程實現神經元與電腦的交流，我們就算完成工作了，剩下的大部分工作可以交給機器學習——諷刺的是，它會教給我們有關大腦的事情。Flip 指出：

「要取得工程方面的進展，我們不必瞭解大腦」這種說法的另一面是，工程方面的進展幾乎肯定會擴充我們科學理論方面的知識。

這有點像 AlphaGo 最終在教世界頂尖的棋手更好的下棋策略。然後理論方面的進步又將帶來更多工程方面的進展：工程與科學將相鋪相成、共同發展。

憤怒的巨人

特斯拉和 SpaceX 都惹到了一些行業大佬（比如汽車行業、油氣行業、軍工行業）。大佬不喜歡這樣，所以他們通常會竭盡全力來阻礙攪局者的進展。

幸運的是，Neuralink 倒沒有這方面的問題。Neuralink 並沒有顛覆什麼巨大的行業（至少在可見的未來，而最終的神經革命將顛覆幾乎所有行業）。

Neuralink 的阻礙來自技術層面，而且不在少數。其中兩個挑戰最大，一旦克服的話，也許足以解決其他阻礙，並徹底改變我們未來的軌跡。

主要阻礙一：頻寬

人類大腦中從未一下子裝有超過幾百個電極。在視覺上，這就等同於解析度極低的圖像。在馬達上，這就把可能性限於控制很弱的簡單指令。在思考上，幾百個電極都不夠用來交流最簡單明確的資訊。

如果要把這件事做大的話，我們需要更高的頻寬，高得多的頻寬。

談及真正能夠改變世界的介面時，Neuralink 團隊給出的數字是「一百萬個同時記錄的神經元」。我還聽到過另一種說法，認為十萬個就能實現一系列非常有用、應用廣泛的腦機介面。

早期的電腦有同樣的問題。原始的電晶體佔據很大空間，難以擴大數量規模。1959 年，積體電路，也就是電腦晶片被發明出來。於是就有辦法來增加電腦裡電晶體的數量，摩爾定律（一塊電腦晶片上所能容納的電晶體數量每過 18 個月就會翻一倍）也隨之誕生。

在九十年代之前，腦機介面的電極都是手工製作的。然後我們找到了如何利用傳統半導體技術來製造含有一百個電極的多電極陣列的方法。Neuralink 聯合創始人 Ben Rapoport 認為「從手工到猶他陣列電極的這一轉變，第一次暗示著腦機介面正在進入摩爾定律適用的領域」。

對於這個行業的發展潛力來說，這一步意義重大。我們現在的極限是幾百個電極一次能夠測量大約五百個神經元，離一百萬這個數目可以說很遠也可以說真的很近——這取決於接下來的增長模式。

如果每過 18 個月，我們就往這個極限數目上增加五百個神經元，到 5017 年我們會達到一百萬這個目標。如果我們每過 18 個月就能把總數翻一倍，就像在電腦電晶體上實現的一樣，到 2034 年我們就能達到一百萬這個數字。

目前，我們的處境在兩者之間。Ian Stevenson 和 Konrad Kording 發表過一篇論文，討論了過去五十年中（在任何動物大腦中）能被同時記錄的最大神經元數量，並將結果繪製成下圖：

這項研究——有時也被稱為「史蒂文生定律」——表明，一直以來我們能夠同時記錄的神經元數量似乎每過 7.4 年就會翻一倍。

如果保持這個速度，到這個世紀末我們就會達到一百萬，到 2225 年能記錄大腦中每一個神經元，拿到我們那頂完整的巫師帽。

無論腦機介面的「積體電路」是什麼，它都還沒有到來，因為 7.4 年這個數字還是太大，不足以引起革命性的變化。這裡所需要的突破並不是記錄一百萬神經元的設備，而是能讓上圖在未來更像摩爾定律而不是史蒂文生定律的範式轉換。一旦這個轉換發生，一百萬也將隨之實現。

主要阻礙二：植入

只要還涉及到開顱手術，那腦機介面就不會普及世界。

這在 Neuralink 是一個主要話題。在跟他們團隊討論的時候，我記得從某人口中聽到了 42 次「無創」或者「無創地」這樣的字眼。

除了是進入大腦的主要障礙以及安全問題，這種大腦手術還很昂貴，而且供應有限。伊隆談到，最終的腦機介面植入過程應該是自動化的：

能夠實現這事的機器應該要像鐳射近視矯正技術一樣，是自動化的過程。因為不然的話，你會被有限數量的神經外科醫生所限制，而且費用也會很高。你最終需要一個台像鐳射矯正那樣的機器來使批量進行手術。

僅實現腦機介面的高頻寬本身就是一件了不得的事，發明一種無創植入周邊設備的方法也是如此。而完成這兩件事無疑將引發一場革命。

其他阻礙

今天的腦機介面病人都會有一根電線從他們腦袋裡鑽出來。未來這肯定不行。Neuralink 計畫研製一種無線設備。但這就帶來了很多新的挑戰。這個設備將要能夠無線發送、接收大量資料，意味著它還需要獨立解決像信號擴增、類比-數位信號轉化、資料壓縮等問題。哦，還有感應式充電。

另一大問題是生物相容性。精密的電子儀器在膠質的果凍球裡表現通常不太好。而人體也不喜歡自己裡面有異物。但未來的大腦介面是要毫無問題地長久使用的。

這意味著，這個設備很可能需要被密封，即使常年受到周圍流動的神經介的影響也能正常工作。現在，我們的大腦會把設備當成入侵者並最終將它包裹在疤痕組織中，但我們需要騙大腦相信它只是其中一個在工作的尋常部件。

然後還有空間問題。在一個已經要為一千億神經元騰出空間的大腦中，你要把這麼個處理一百萬神經元的設備擱哪裡呢？如果採用現在的多電極陣列來承載一百萬個電極，設備會有棒球那麼大。所以進一步縮小體積是又一項需要完成的重大創新。

還有個問題，現在的電極主要始於簡單的電記錄或者電刺激。如果我們真的想要一種高效的大腦介面，我們需要的不是功能單一的電極，而是具有神經電路的機械複雜性的一種東西，既能記錄也能刺激，能在化學、機械、電的層面上與神經元產生相互作用。

我們假設以上所說的都完美結合在一起，一種高頻寬、持久、無創的設備，具有雙向的溝通能力和良好的生物相容性，那我們就能同時與一百萬個神經元來回對話了！

不過我們事實上並不知道如何與神經元進行交流。解析一百個神經元的觸發已經足夠複雜，而我們所做的其實就是學習一種特定的觸發對應哪種簡單的指令。但一百萬個信號就沒法這麼幹了。

這就像谷歌翻譯本質上就是用兩部字典來把一部字典中的字詞轉換到另一部中的字詞，而這與真正理解語言很不一樣。我們還需要在機器學習上往前走一大步，才能讓電腦真正理解語言；而機器理解大腦的語言也同樣需要往前邁一大步，因為人當然無法自己去學習解析數百萬個同時交流的神經元的訊息。

現在殖民火星聽上去是不是容易多了。

但我打賭，幾十年前，電話、汽車、登月這些事兒對人們來說也都是看似無法完成的技術挑戰。就像這玩意兒——

——對下面那個時代的人來說完全難以想像：

不過，現在它不正躺在你兜兒裡麼。如果說有什麼是我們應該從過去中學習的，那就是未來總會有一些過去的人難以相信的普適技術出現。我們不知道哪種技術現在看來不可能而往後會被普遍應用，但肯定會有的。人總是低估人類的群體力量。

如果四十年後你認識的每個人腦袋裡都裝有電子設備，這將是因為一種範式轉換導致這個行業中發生了一場根本的轉變。而這種轉換正是 Neuralink 團隊試圖找到的。其他團隊也在努力，也提出了一些不錯的想法：

目前的腦機介面創新

伊利諾大學的一個團隊正在研發一種絲綢製成的介面：

絲綢可以被卷成一捆，相對無創地植入大腦中。理論上它能圍繞大腦展開，像收縮膜一樣融入大腦表面。在絲綢表面部有靈活的矽電晶體陣列。

在一次 TEDx 演講中，Hong Yeo 演示了印在他皮膚上一個像一次性紋身的電極陣列。研究人員說，這種技術有可能被用於大腦：

(圖片來源：wired)

另一個小組正在研發一種納米級別的、電極排成的神經網。這種網非常小，能夠用注射器注入大腦。

（圖片來源：extremetech）

上圖中右邊的那只紅色管子是一支注射器的頂端。 Extreme Tech 上有一幅很棒的插圖解釋了這個概念：

其他無創技術涉及通過血管和動脈進入大腦。伊隆提到這一點：「創傷最小的方式是像支架那樣的東西，通過股動脈進入，最終在心血管系統中展開，與神經元相互作用。神經元消耗很多能量需要大量供血，所以這就像有了一張通往每一個神經元的道路網路。」

美國軍方的技術創新部門 DARPA，通過近期成立的 BRAIN 項目，正在研究小型的封閉式神經植入物來代替藥物。

（圖片來源：darpa）

他們的第二個項目是希望能夠將一百萬個電極放到只有疊起來的兩枚硬幣那麼大小的設備上。

另一個正在進展中的想法是經顱磁刺激 (Transcranial Magnetic Stimulation，簡稱 TMS)，放置在頭頂的磁線圈能夠在大腦內部產生電子脈衝。

（圖片來源：維琪百科）

電子脈衝能夠刺激目標神經元區域，產生一種完全無創的深度大腦刺激。

Neuralink 的聯合創始人之一 DJ Seo 負責領導設計一種更加酷炫的介面「神經塵埃」。神經塵埃指的是一百微米大小的矽感測器（大約是頭髮粗細），能夠被播撒進入大腦皮層。而在附近軟腦膜上方，會有一個三毫米大小的設備通過超聲波與塵埃感測器進行溝通。

這又是一個創新成果出自一個跨學科團隊的例子。DJ 跟我解釋說，「有些技術在這個領域裡還沒有怎麼被研究過，不過我們可以借鑒下這些技術的原則。」他說神經塵埃是受到了微晶片技術和 RFID（就是那個使得酒店門卡不實際接觸門鎖也能感應到鎖的技術）的原則的啟發。你不難發現諸多領域對這項技術的應用的影響：

(圖片來源：swarmlab)

其他人在研究更加瘋狂的方法，比如光遺傳學（往大腦中注射一種病毒，依附於腦細胞上，使其能被光刺激），或者使用碳納米管（把一百萬個碳納米管聯結在一起通過血管傳入大腦）。

這些人都在這個箭頭上努力：

目前這還是相對小的一個群體，但一旦突破的火花迸發，一切將很快改變。發展將迅速發生。隨著植入過程越來越簡單、成本越來越低，腦機介面頻寬將變得越來越好。公眾興趣也會隨之增加。

而當公眾更感興趣時，人類整體會注意到機會的存在，發展的速度將急遽上升。正如電腦硬體的突破帶來了軟體行業的爆炸式增長，各大行業將紛紛研發先進的設備和智慧應用，用於與大腦介面的連接。然後到了 2052 年，你將告訴一個小屁孩，在你成長過程中，沒有人的大腦能像她的一樣做到這些事，不過在她聽來這無聊得很。

我試圖讓 Neuralink 團隊聊聊 2052 會是怎樣的情景。我想知道這一切實現的時候，生活將是什麼樣。我想知道如果說早期的腦機介面是 Pilot ACE 的話，那腦機介面的 iPhone 7 會是什麼。

但這並不容易，因為正是出於他們對實際結果的專注而不是誇誇其談，這個團隊才得以建立。

而我在做的，無異於追問那些在 1700 年代專注於在蒸汽引擎上取得突破的人什麼時候才會出現飛機。

在我契而不舍的追問下，他們終於開口說了他們對遙遠未來的想像。在與伊隆的談話中，我很多時候也把重點放在未來的可能性上面。另外，我還和一位元從事腦機介面研究的朋友 Moran Cerf 討論過，他對遠期前景有很多思考。

最後，Neuralink 團隊的一名成員終於不情願地談了下他的預測，告訴我他和他的同事們當然都是夢想家，不然他們也不會在做這些事，而且他們中的很多人是受到了科幻小說的啟發才進入的這個行業。

他建議我跟 Ramez Naam 聊聊。Ramez 是關於腦機介面未來的系列小說

Nexus Trilogy

的作者，有扎實的技術背景，持有十九項軟體專利。為了對未來有個大致認識，我跟他聊了聊，並把剩下的有關一切的 435 個問題都拋給了他。

每一場談話結束，我都徹底驚呆。我以前寫過，如果你穿越回到 1750 年，一個沒有電、沒有機動車輛、也沒有遠端通訊的時代，把一個人，比如喬治·華盛頓，帶回到現在看看今天的世界，他會被這一切嚇死。你就這麼害死了華盛頓，把一切都搞砸了。這讓我開始思考這種概念，你得前往未來多少年才能確保自己會被發展的程度嚇死。我稱之為:

「嚇死人的發展單位」(Die Progress Unit)，簡稱 DPU。

自從人類誕生以來，我們的世界就有了一種奇怪的屬性——隨著時間流逝，會變得越來越神奇。所以 DPU 很是回事兒。然後因為發展會帶來更迅速的進一步發展，趨勢就是，隨著時間過去，DPU 會變得越來越短。

對華盛頓來說，一個 DPU 是幾百年時間，這在人類歷史上是非常短暫的一段時間了。但在我們現在所處的時代，事物瞬息萬變，我們可能會在有生之年經歷一個甚至多個 DPU。1750 年到 2017 年之間所發生的變化可能會再次出現在現在到你有生之年某個時候這段時間內。這是個荒謬的時代，我們很難注意到這一切因為我們太著眼於當前的生活了。

不管怎樣，我經常思考 DPU 這件事，不時還會好奇如果用時間機器穿越到未來、體驗下華盛頓來到這裡的那種感受會是怎樣一番體驗。

什麼樣的未來能夠把我震驚到嚇死的程度？我們可以聊聊關於人工智慧和基因編輯的問題，我毫不懷疑這些領域中所取得的進步會把我嚇死。但討論的結果總是「誰知道以後會是怎樣！」，從來沒有描繪出具體的圖景。

我想我終於找到了一幅具體的畫來描繪令人震驚的未來一角。