美國國防部想要魔鬼終結者?投資 20 億元台幣於馬斯克與臉書都在研究的「腦機結合」技術

【我們為什麼挑選這篇文章】腦機結合是什麼概念?最終的構想就像是《駭客任務》、《獵殺代理人》一樣,透過一套機器的輔助,我們就可以用透過意念操控另一個機具。

不過,儘管現在離最終構想還很遠,Elon Musk 與 Facebook 都認為這就是人類的未來所在,紛紛投入資源研發。除了這兩大巨頭外,Paradromics 則是獲得美國國防部投資的相關公司。一起來看他們如何透過早期 60 年代古董所帶來的啟發,研發出有可能帶領人類神經研究跨出一大步的概念。(責任編輯:陳君毅)

Paradromics Inc 的創始人兼 CEO Matt Angle 因為自己看似腦洞大開的想法一直被人們當做瘋狂的科學怪人。

多年來,他始終堅信解決神經科學屆最大難題之一的最好方案就是「腦機結合」。

而更容易讓人產生懷疑的是,他們居然聲稱幫助他們在該領域取得重大突破的硬體製作技術,是來自於上世紀 60 年代的摩爾多瓦(在那時,這個全歐洲最貧窮國家還是蘇聯的加盟國)。

當科技大老們都投入了,你敢說「腦機結合」只是天馬行空嗎?

但是人們現在對他的態度開始轉變了,因為臉書的 Mark Zuckerberg 和「鋼鐵俠」馬斯克也加入到了這一陣營裡來。難道我們要把這些赫赫有名的科技大佬都一棍子打成瘋子不成?

看來可能我們對於科技的見地還不夠深入,大佬們如此執迷於腦機結合一定有他們的道理。可能只是我們目前尚未了解這項技術,或是完全沒有接觸到其核心部分。

而今天,Matt Angle 這位具有資深奈米科技和神經科學背景的史丹佛博士迎來了一個重大利多消息,美國國防部決定給他在矽谷中心的聖何塞創辦的 Paradromics Inc 蓋章認證。

可想而知,一旦得到官方認證,這項技術的「前途」已經變得愈加明朗。

美國國防部共資助了六家公司共 6500 萬美元的金額,來發展可同時在人腦裡記錄超過一百萬個神經元的技術。而 Paradromics Inc 正是這六家公司的主導者。

美國國防部認可的技術:可放在腦中的電路、無線神經顆粒

記錄大量神經元的數據可謂是腦機結合的萬里長征第一步 。無論科學家們是想建立起人腦和計算機之間的無縫、大量數據傳輸的連接,亦或是在腦機結合技術發展到一個比較成熟的階段後,開展損傷知覺的修復(如失明,失語症), 都必須從記錄神經元做起

今年開始,腦機結合這一黑科技開始從暗處進入人們視野,得到了相當量的曝光。

首先是在三月末的時候,Elon Musk 對外披露了其資助了估值達到 1 億美元,專攻腦機結合的初創公司 Neuralink(這名字起的還真是耿直)的消息。

緊接著,不甘人後的 Facebook 也「沒沉住氣」,宣布其正在研發能直接將腦中游蕩的思想轉化為實實在在地文字的消息,這樣從今以後人們通過冥想即可起草電郵和稿件。

但是,這些奪人眼球的「禁術」紛紛搶占頭條時,也引爆了大規模的質疑。因為無論 Musk 還是 Facebook 都沒有披露他們技術的細節,很難不讓人對其產生懷疑。

不過這份由美國國防高等研究計劃署(Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA,美國國防部下屬機構)簽署的聯邦合同,使我們有機會一窺腦機結合這一最新黑科技的部分技術細節。

應用在本項技術中的硬件包括:可放置在腦內的靈活電路,只有沙粒大小的無線「 神經顆粒」以及可同時觀察數千個神經元的全息顯微鏡。而另外兩個意圖使人們恢復視力的項目還採用了發光二極管來覆蓋大腦的視覺皮層

科學家們在掃描人腦神經元這件事上,已經止步超過了一個世紀之久

線纜被連接在一起產生電信號接觸

Paradromics 分得了 6500 萬美元中的 1800 萬,已然超過了四分之一。

但這並不意味著 Paradromics 可以隨心所欲地支配這筆巨款,他們必須要滿足國防部對於技術開出來的一系列條件(國防部居然也成了投資人,感覺有點神奇),比如植入腦內的設備大小不應超過硬幣,必須能同時記錄超過百萬個神經元,以及最重要的是,必須能夠將信號返還給大腦(這一看,也是赤裸裸的人體數據呀)。

Matt Angle 表示:

「我們需要努力找到應用尖端技術和盡可能一次掃描盡可能多數據中的最佳平衡點,而我認為我們已經找到了。同時,還需要注意技術的可行性,確保其能轉化為實實在在的產品而非始終停留在空中樓閣之中。」

為何 Matt Angle 和他的 Paradromics 開發出的神經元記錄技術如此受到重視?因為科學家們在掃描人腦神經元這件事上,已經止步不前超過了一個世紀之久。

上一次這方面的重大突破還要追溯到使用金屬電極來聽取單個神經元的電振動信號,自此之後,科學家們能在活動人腦中同時記錄的神經元數量就從來沒突破過幾百的「小關」。

這區區幾百個神經元的數據,對於透徹研究擁有超過 800 億個神經元的大腦可謂杯水車薪。

現在最先進的神經科技,還真的要靠著 60 年代的摩爾多瓦技術?

現年 32 歲的 Angle 自稱早在研究生時代,他就已經對這項課題十分感興趣了。他曾想鑽研氣味在嗅球 (olfactory bulb,大腦最前端的部位,就位於鼻子之後,用來感知氣味) 是如何表現的這一課題,但是由於當時落後的神經元記錄技術而作罷。這段失敗的科研經歷也間接或直接地導致了他創辦 Paradromcis。

事情得以出現轉機,還要感謝 Matt Angle 大學時期摯友的父親,一位霍華德大學 (Howard University) 的教授從厚厚塵埃中重新翻出了文章開頭提到的,來自摩爾多瓦的黑科技——將熾熱的金屬和其貌不揚的極細絕緣線圈延展至 20 微米厚度。

開發這項與生產光纖十分類似的技術的最初設想其實和腦機結合沒有任何關係,僅僅用來供酒店在毛巾中縫入磁線以防客人偷走它們。

幸運地是,Angle 和他的同僚——來自弗朗西斯. 克里克研究院(Francis Crick Institute,以發現 DNA 雙螺旋結構的著名科學家命名)的 Andreas Schaefer 和史丹佛的 Nick Melosh,沒有被這項技術看似滑稽的用途蒙蔽了雙眼, 迅速意識到了這種材料可以使他們迅速與大量腦細胞產生電信號聯繫

失明、失語、ALS 未來都將透過神經修復獲得解救

 

Matt Angle

Angle 介紹道,現在他們的團隊開始訂購巨額的線纜,並將他們捆綁成束(一束約含 10000 根線纜)。線纜的一端需要被削尖成針的形狀,從而進入大腦內部。

Angle 相信他們成功找到了線纜最為合適的厚度,既不會彎折,也不會對大腦造成傷害。而線纜的另一端則被人為地緊密聯結在一起,經過拋光後裝載了微處理器。它們將被用來探測從大腦中通關線纜傳輸出的電信號,為研究人員進行下一步的分析工作創造條件。

Paradromics 目前可涉及到的最終目標是打造聯通大腦中語言中樞高密度的腦機結合,從而使公司深入了解人們在說話之前具體的思考過程。

如果這個目標能順利達成的話,這家腦機結合的初創公司還將與神經科學家聯手探索承擔更複雜功能的大腦分區,比如主管人類複雜行為甚至是可以自己產生知覺的神經元。

在 Paradromics 的官網上,我們看到了他們的雄心壯志和普世關懷。

「失明、失語、癱瘓、ALS …… 這些不幸的症狀其實有著相同的起因——大腦與外部世界的關聯出現了崩壞。而我們正處在一個萬物間的關聯都正在變得越來越緊密的世界中,門鎖、溫度計、電視等等都已連接上了互聯網,電視會議早已不再新鮮,無人駕駛和無人機正在崛起。」

「我們想,如果與周遭世界連接失常的病人能將自己的大腦連接上計算機,他們的情況會不會有所改觀?在和諸多政府、學術、企業、臨床夥伴齊心協力的緊密合作下,Paradromic 正在打通大腦與更廣闊數據相連的渠道。」

「我們雖然目前尚不能治愈失明或是麻痺,但是我們希望通過自身的努力,讓這些不幸的患者重新與世界相連。」

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(本文經合作夥伴 36kr 授權轉載,並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題,原文標題為 〈馬斯克心心念念的“腦機結合”大業, 終於得到美國國防部的認可與資助|潮科技 〉。首圖來源:Publicdomainpictures.net, CC Licensed。)

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