【科技.未來】馬斯克開發腦機介面Neuralink 冀與人工智能共生

撰文:孔祥威
出版:更新:

蟄伏三年,Tesla創辦人馬斯克(Elon Musk)於2016年7月創立的Neuralink上月中終於在美國加州科學院(California Academy of Sciences)發布其研究成果—自主研發的腦機介面(brain-computer interface, BCI)藉接駁人腦與電腦,可助神經病患重拾原有能力。馬斯克透露已用猴子測試,揚言明年輪到人類。
然而,治病只是他的初步目標,他希望最終能以BCI化解人工智能(AI)給人類帶來的「生存威脅」。

據瑞銀(UBS)引述數據,現時全球約有6,000萬人患有某種程度癱瘓;而世界衞生組織(WHO)的統計則顯示,每年有25至50萬人脊髓受傷。這些神經系統的疾病往往令醫生束手無策。Neuralink首席醫生Matthew MacDougall直言:「在治療神經系統疾病時的無助讓我變得謙卑。」但他接着說:「這是有史以來第一次,我們有機會解決部份問題。」

Neuralink打算在癱瘓患者的腦部植入電極和感應器以連接電腦,若一切順利,便可從大腦取得訊號,最初可能從「運動皮質區」(motor cortex)取得控制動作的訊號,然後到整個腦部,再轉錄為機器可讀的編碼,用來控制電腦或義肢,甚至反過來傳送資訊,幫助盲人重拾視力,或像科幻電影《廿二世紀殺人網絡》(The Matrix)般在腦內建立虛擬世界。「很多人說這不可能,但這個領域在未來十年將會有重大突破,他們應該認真看待。」 Neuralink主席及共同創辦人Max Hodak說。

站在巨人肩膀
「Neuralink不是憑空出世,而是有過往長期科研為基礎。我們站在巨人的肩膀上。」 Hodak在發布會上說。脊髓受損的Matthew Nagle是首位接受腦內植入裝置而能夠控制滑鼠游標的癱瘓人士,2006年,他花了四天,練習基本控制技巧,成功以思想操控一個簡單的電腦遊戲Pong。自那以後,陸續有其他接受了大腦植入裝置手術的癱瘓人士成功在實驗室中控制機械臂。

Nagle和那些患者使用的裝置名為BrainGate,最初由美國布朗大學研發。BrainGate使用名為「猶他陣列」(Utah Array)電極,是一排排硬針,最高可提供128個電極通道。使用這種打開頭顱、侵入式植入的BCI,而非以腦電圖(EEG)之類在頭顱外探測神經訊號,好處是能記錄到每個神經元(neuron)的活動。馬斯克便指出,「任何我們所見、接收或思考(的東西),其實都是動作電位(action potential)。」

 

Neuralink腦機介面植入步驟(按圖放大):

問題是,大腦的環境對電極並不友善,周遭帶鹽分的液體會慢慢侵蝕或損耗電極。大腦對外來物亦會產生免疫反應,會用神經膠質細胞(glial cell)包圍電極並結疤,降低電極訊號的清晰度,令電極難以運作。此外,大腦本身會自然晃動,並隨心跳和呼吸跳動,換言之,植入的電極可能會從本來的目標位置滑走。更差的是,活體大腦不像實驗室裏的大腦樣本,其質感就如果凍,而錄取訊號的電極頗為堅硬,尤其是較舊式的電極,插入時很多時會傷害到腦部神經組織。

Neuralink的BCI獨特之處是使用彈性的「線」(thread),這是神經科學家近十年來才開始研究的方法。Neuralink以柔軟的聚合物製成電極,每條直徑只有4至6微米(micrometer),是人類頭髮的四分之一。Neuralink高級科學家Philip Sabes解釋,比起現有BCI所用的物料,Neuralink的新系統對腦部造成的傷害較輕:「因為這些線很幼、很有彈性,它們可以與腦部組織一起移動,而不會撕毀這些組織。」

Neuralink的腦機介面電極只有頭髮4分之1幼,比舊有腦機介面電極,使用上更為有效、方便和安全。(Neuralink)

據Neuralink和馬斯克發表的論文,整套系統可包括「高達每組3,072支電極,分布於96條線」,那些具彈性的幼線其實是夾層結構,以類似玻璃紙(cellophane)的物料包裹着連接微細電極的導線,有助傳輸大量數據。相較現有技術最多只能插入250個電極,Neuralink已在實驗中向老鼠大腦上插入逾3,000個,每個電極可即時監測高達1,000個神經元的活動。「這些裝置由於高頻寬(bandwidth),以及可因應每個人的腦部結構把線準確插入預定位置,理應可以覆蓋大腦『運動皮層』任何位置,讓我們可以控制用家想到的任何動作。」 Sabes解釋。

這些電極會收納在一個微型、可植入、載有特殊應用積體電路(ASIC)的感應器「N1」中。鈕扣形的N1直徑約8毫米,高4毫米,內含一塊Neuralink研製、可更有效讀取、整理或放大腦部訊號的晶片,並有一塊薄膜及一塊密封的底板,可接合高達1,024個電極。每邊半腦最多可植入10個N1感應器。Neuralink計劃為首批病人植入四個感應器,三個在運動皮質區,一個在體覺皮質區。

Neuralink以老鼠實驗,仍需要使用USB-C接口傳輸大腦數據。按設計未來將會無線傳輸。(Neuralink)

Neuralink的實驗老鼠現時仍要用USB-C接口連接腦外設備傳輸大腦數據,但他們聲稱未來可用無線傳輸,屆時頭顱內的每個N1會以幼線連接植入在耳朵後方的電感線圈,與線圈隔着皮膚的頭顱外,會裝上載有電池的藍牙裝置「Link」,與線圈無線配對傳輸數據。Neuralink表示,這套植入裝置可經iPhone應用程式調校,病人也可用它控制滑鼠和鍵盤。但是,如此幼細和具彈性的線不但難以用人手插入,也比「猶他陣列」更難植入。為此,Neuralink聲稱已研製出一台與「衣車」相像的「神經外科手術機械人」,每分鐘可自動插入6條線(共192個電極),逐根電線準確插入預定位置和深度。機械人看起來就像顯微鏡與衣車的結合,Neuralink指它可以避開腦部血管,減少腦部發炎的機會。

Neuralink已在19隻老鼠的頭中植入裝置,植入電極的成功率為87%。Hodak說,未來將以激光取代現時用機械在頭顱鑽孔的手術:「機械鑽對頭顱造成的震動會令你很不舒服,但用激光鑽的話,基本上你什麼也感覺不到。」 Neuralink首席醫生Matthew MacDougall預計,這手術的程度「猶如激光矯視」;馬斯克更揚言:「我們希望在下年內應用在病人身上。」他更在團隊其他成員毫無準備下,在問答環節透露已有一隻猴子能用腦控制電腦。

Neuralink還特別設計了一台貌似顯微鏡與衣車混合的機器,用來植入腦機介面電極和感應器。(Neuralink)

到底這裏有多少是真正的科技進展?有多少是馬斯克的過分承諾?南加州大學生物科學助理教授Andrew Hires於發布會進行期間在Twitter發文:「穿線機器、ASIC、植入套裝看起來都是真的。」但他又指,其他科學家如德克薩斯州大學奧斯汀分校(UT Austin)的Chong Xie也有類似Neuralink彈性電極的研發,一些公司更先Neuralink一步展示出無線傳送器,因而認為「這大概是相當於現時最先進的技術,但沒有超越」。

雖然如此,Hires整體上對Neuralink的成果予以肯定,認為他們以學術團隊無法做到的方式,「把很多技術前沿的東西結合起來」。賓夕法尼亞大學神經科學系同樣在Twitter上評論:「沒有任何革命性突破,但有一些想法的確很有創意(喜歡那針頭的概念)。需要看到更多數據,但他們似乎走在正軌上。」

美國匹茲堡大學BCI研究員Andrew Schwartz對Neuralink的研究深有感受,他曾經與兩名癱瘓患者合作,讓他們能在實驗室中以思想操控機械臂。但整個設置太複雜,包括要把一大條粗線插到患者頭上,患者根本無法帶回家。因此,他讚揚Neuralink想製作出一個安全、微型、可實際放到頭內使用的BCI的想法和成果:「概念上非常好,我們需要在實驗室外也能讓大腦控制東西,並轉化為產品推出。」

Neuralink預期,將可使用iPhone App調較和控制腦機介面操作。(Neuralink)

冀與人工智能共生

然而,醫療只是馬斯克的初步計劃,他在發布會上說:「最終我們可以做一個完整的BCI。這聽起來可能很奇怪,但最終,我們會達致與人工智能共生。這不是強制要求,而是你想的話,你能夠如此選擇。我認為這對人類文明相當重要。即使人工智能充滿善意,我們仍然會被拋棄。」

走在科技最前沿的馬斯克,唯獨對人工智能特別小心。2014年,他在麻省理工學院一個活動上表示,人工智能是人類「最大的生存威脅」,並把發展人工智能等同「召喚惡魔」。去年11月,他在播客《Recode》的訪問中再次提及這種末日預言:「長遠來說,隨着人工智能很可能遠比人類聰明,相對的智能差異就好比人類和貓,或者更大。我確實認為要很小心人工智能的進展。」

馬斯克警告,人工智能是人類存亡最大威脅,而現時人類仍未有足夠警覺。他希望以腦機介面接把人腦接駁人工智能,讓人類免遭淘汰。(Getty Images)

馬斯克在電視節目《Axios on HBO》中亦指,人類仍未有足夠警覺:「我們就像遊樂場裏的小孩……我們根本沒有注意到。我們更關注一個人對另一個人的稱呼,多過人工智能會不會摧毀人類。真的很瘋狂。」他甚至警告,人類可能會步猿猴後塵:「當某個靈長類物種,如智慧人種(homo sapiens)變得比其他靈長類聰明,牠就把其他種類推往一個極小的棲息地。所以大致上只有很少大猩猩、紅毛猩猩和黑猩猩。他們只佔據地球上細小的角落……牠們的森林大小也被極度限制到就像一個大鐵籠。而這可能是我們的下場之一。」

提防人工智能的不止馬斯克。霍金曾說:「人工智能短期內的影響是在於誰控制它,長遠影響在於到底是否真的可以控制它。」他又警告若以為這只是科幻小說情節而無視它將大錯特錯,「甚至是有史以來最大的錯誤」。當很多人以為人工智能的威脅在於它會變得懷有惡意,霍金糾正這種想法:「人工智能真正的危機不在於它會惡意傷害我們,而是它高超的能力。」由於人工智能擅於完成目標任務,當人類與它的目標不同,將會惹上重大麻煩。「你可能不是心腸惡毒、會出於憎恨而踩死螞蟻的人,你只不過是一個綠能水電計劃負責人,但你的工程將淹沒該區的蟻丘,是螞蟻的不幸。不要把人類置於螞蟻的位置。」

AlphaGo先後擊敗圍棋九段棋手李世乭及柯潔(圖),再一次讓人類感受到人工智能的威脅。(Getty Images)

有些研究者會區分弱人工智能(narrow AI)和強人工智能(general AI),前者指在專門、特定的領域上比人類做得更好的系統,例如下棋、診斷癌症等;後者指在各個方面都能超越人類能力的系統。雖然強人工智能仍未出現,甚至不知道是否真的會出現,但我們已愈來愈感受到它的威脅。

2017年,Google旗下人工智能公司DeepMind研發的AlphaGo先後擊敗圍棋九段棋手李世乭和柯潔後「退役」;馬斯克創立的非營利組織OpenAI(他於去年離開)研發的人工智能,今年4月在遊戲《Dota 2》比賽中擊敗世界冠軍隊伍OG,首次擊敗人類電競選手;Google的人工智能診斷肺癌病例比放射科醫生高5%,同時降低假陽性11%,還能檢測到95%轉移性乳腺癌癌症病變(病理學家檢測率只有73%),診斷糖尿眼準確率也與視網膜專家判斷相當;上月中,卡內基梅隆大學與Facebook聯手研發的人工智能Pluribus首次在玩家較多的無限注德州撲克(Texas Hold'em)大勝包括世界冠軍Darren Elias和Darren Ferguson在內的人類職業玩家。

Google的人工智能,檢測肺癌能力已比人類醫生更優秀。(Google)

馬斯克認為,人類大腦接收資訊的「輸入」速度,遠超過以說話或文字表達思想的「輸出」速度,故BCI要解決的,其實是「頻寬」問題。「只要有一個高頻寬的BCI,我們就可以跟上大隊。我們可以選擇與人工智能接合。」他希望Neuralink這套系統能夠令人更快地、直接以思想與機器溝通,並指BCI可在人腦創造一個新的「超級智能」層次。Hodak想像,在更遠的未來,人類可以下載一種新的語言到腦部,或以數碼方式與他人交流思想。馬斯克更希望:「與人工智能共生,以達致某程度上的智慧民主化,這樣它就不會為政府或大公司壟斷。」

承接下文:
腦機介面研發熱潮   從治療癱瘓患者到改變思想互動

相關文章:
人腦接駁電腦    將通往怎樣的未來?
腦機界面衝擊私隱   人類難與超人類競爭?
追趕技術奇點 馬斯克: 人腦要接駁AI

上文節錄自第174期《香港01》周報(2019年8月5日)《馬斯克再創狂想曲 電腦駁人腦 智商增值擊退AI?》。

更多周報文章︰【01周報專頁】
《香港01》周報,各大書報攤、OK便利店及Vango便利店有售。你亦可按此訂閱周報,閱讀更多深度報道。