昨天看完馬斯克的發布，回憶起了一堆賽博朋克電影，做了一晚上的夢。北京時間昨天下午，馬斯克再次交出了一份基於自己理想的答卷，而這次的項目換成了科幻感滿滿的腦機接口。這份答卷主要歸功於馬斯克所擁有的Neuralink公司，這家公司的宗旨十分簡潔—— “開發連接人類和計算機的超高帶寬腦機接口（Developing ultra high bandwidth brain-machine interfaces to connect humans and computers ）”。關於發布會現場的一些具體報導，網絡上已經有不少了，在此不再贅述。本文旨在對Neuralink的新成果進行更深入的分析，以及告訴你為何這是一次腦機接口的大突破。

先來劃重點

不賣關子，我們先來看它能成為大突破的幾個關鍵理由：

• 第一，Neuralink目前已經成功將腦機接口的電極數目增加了30倍，空間維度的變化也有實際意義；
• 第二，Neuralink並沒有隻瞄準科學實驗場景，其解決方案具有大規模化潛力；
• 第三，也是最關鍵的一點，Neuralink目前的這套解決方案是“可演進”的。

接下來，我們再來逐一深入分析。

接口性能上的飛躍

腦機接口的最終目的是要將以細胞為基礎單位的大腦，和以晶體管為基礎單位的電腦連接起來，所以兩者之間必然需要一個關鍵的接口。扮演這個角色的就是“微電極陣列（MEAs）”，這些微電極能夠感應神經細胞之間的神經電信號，充當連接神經元和電子電路的神經接口。Neuralink本次在這一關鍵環節上也有創新。

傳統來說，“微電極陣列”分體內體外（根據電極位置劃分；體外主要針對組織研究，而不是活體），而體內微電極陣列則主要有“微導線”、“矽陣列”、“柔性陣列”三種。

而Neuralink最終選擇的方案其實是“矽陣列”+“柔性陣列”的組合：外觀與電極排列方式上和“矽陣列”中的“密歇根陣列”相似，都是沿著一條直線，間隔一定距離分佈；材料採用柔性陣列的聚酰亞胺和鉑，製作方法更是直接採用了芯片製造中的光刻技術。

最終的結果是，Neuralink的“微電極陣列”在自身直徑大約30-40微米，實現單根陣列佈置64個電極。因為頭髮直徑一般是80微米左右，你最終看到的Neuralink微電極陣列就像一根根“頭髮絲”。

這也是為什麼在現場的演示中，你會看到這些電極植入之後的效果就像“種頭髮”一樣。

但你千萬不要因為“頭髮絲”不起眼就看不起它，雖然它比起傳統的微電極陣列小許多，但是因為電極線性排布、且數量很多，反倒能夠構建起一個密集的立體電極網絡。這一點完全可以超越傳統的二維微電極網絡，也必將幫助科學家採集到更多有用的神經電信號。

最後是微電極陣列整體尺寸的縮小和集成度提升，無疑會直接給腦機接口的部署帶來好處，最關鍵的是減少對於腦部的傷害，讓電極裝置的壽命盡可能長。這一點對於未來極有可能真的植入人腦的裝置來說，顯然是非常關鍵的。

機器人圖的不是酷炫

“縫衣機器人（sewing machine）”也是Neuralink發布會的一大亮點，一針一針植入微電極的動作的確很像在縫衣服

那麼上面的微電極“頭髮絲”是怎麼被送入大腦的呢？這就不能不提微電極的另外一個“微結構”：頂端的拉環。負責刺入大腦的針尖先會穿進這個環，然後通過這個環拽著整根“頭髮絲”一起進入大腦，到達指定深度之後，針就會往回抽，然後把“頭髮絲”留在大腦之中。一根“頭髮絲”只需要一次穿刺，傷口自然就最小。

而整台“縫衣機器人”本質上更接近於一台配備了很多影像捕捉設備的高精度機床。在它之上，會一氣呵成完成數個步驟。包括在植入之前要用激光切出硬腦膜，提供植入切口。

機器人的高精度對於微電極的植入也非常重要，一來微電極本身是非常纖細，受力過大可能會斷掉，通過機器植入基本不會發生這種問題。二來未來如果人們對於大腦的了解進一步加深，那麼腦機接口的部署位置也將會逐步明確下來，高精度的放置能力其實能夠在一定程度上確保腦機接口的作用效果。

根據發布會上公佈的信息，這個機器人10秒鐘就能夠完成一根“頭髮絲”的植入動作，這個速度也相當關鍵，因為開顱、頭部植入這樣的手術本身就自帶比較大的風險，手術速度越快其實意味著風險越低。

半導體技術是腦機接口的命門？

雖然是微米（um），但想要製造出這麼複雜的微電極陣列技術含量還是很高的

在本次Neuralink公佈的論文中，有公佈詳細的“微電極陣列”製造步驟，雖然跟芯片存在很大差別，但是它的確是在晶圓上用光刻技術製造出來的。這也是為什麼Neuralink的“微電極陣列”可以做的這麼小。

但以最終“微電極陣列”30-40um的直徑來看，顯然還不是當下半導體技術的極限，假如相應的材料的性能足以滿足、又或者是出現全新的材料，“微電極陣列”完全有可能會變得更小，而這些“微電極陣列”的植入密度也有希望進一步提升。

左邊一塊一塊的黃色方塊區域，都是數模轉換模塊

在腦機接口中，半導體還有另外一個重要角色：芯片需要把大腦中的模擬信號進行轉換，變成計算機可以處理的二進制信號。

數千個信號源的數模轉換芯片並不常見，這也是為什麼Neuralink最後選擇了自研配套芯片。發布會上公佈的ASIC芯片顯然就是專門設計的，用來將大腦信號轉化為數字信號的處理單元，佔據了絕大部分芯片面積。

根據Neuralink公佈的信息，單是這樣一顆芯片就足以處理1024個腦部微電極的信息，而這樣的芯片卻只要6.6uW，一節5號電池（1.5V、2000mah）就能用上4個月。

從最後的結果來看，在微電極陣列和腦信號處理器這兩個關鍵點，半導體技術的角色都相當重要。更新的製程和製造技術不僅能夠幫助微電極陣列做的更小，腦信號處理器也能夠變得更強、更省電。

持續演進，重中之重

持續演進，其實也可以看作為“追趕”。

傳統腦機接口之所以發展不起來，一個關鍵的原因就在於相比人類大腦，傳統半導體技術的尺寸單位還存在比較大差距。就例如1991年就已經誕生，沿用至今的“猶他陣列”，2毫米邊長的正方形底座上雖然放上了100多個電極，但這個密度相比人腦中的860億個神經細胞，真的是“小巫見大大大巫”了。

這就好比你非要拿著原始人的石斧，卻非要去造一台超級計算機一樣。

而這次Neuralink公佈的微電極陣列雖然兩個電極距離相差還是超過100um，但總算是開始比較接近實際的腦細胞大小了（神經細胞大概10-15um）。換言之，至少在“細胞-機器”的這個神經傳遞過程中，兩邊終於有希望在同一個尺寸度量下進行“信息交流”了（單向交流為主）。

這種進展大概率會拓展人類對於大腦的了解，這不僅將會利於腦機接口進一步發展，同時還將推動腦部疾病、人工智能等一系列技術的發展。

可這還不是終點，因為最神秘的還不是神經細胞，而是神經細胞之間如何傳遞信息。根據科學研究，單個神經細胞可以有多達10000個突觸連接到別的神經細胞。想要充分理解數目如此龐大的突觸如何工作，顯然這次的Neuralink腦機接口顯然還不能完成這個任務。至少再提升2-4個數量級，或許才有希望完成這個終極任務。

不過工具總歸是工具，860億個腦細胞、860萬億個突觸所對應的複雜神經網絡，將會消耗人類多少人力物力才能探明？在探明之後又應該如何規範、進行利用？這些都是需要在時間中解決難題，現在來恐懼還太早了點，不妨讓“矽谷鋼鐵俠”再搗騰下吧。