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[AI书房] 第4章 Neuralink的诞生与愿景
读脑者:Neuralink与人类最后的革命
第4章 Neuralink的诞生与愿景
金京镇
第二部 埃隆·马斯克的豪赌:Neuralink的实验与创新
一、2016年,笼罩在迷雾中的创业始末与核心人物
2016年10月的一个下午,UC伯克利的一间实验室里,一位名叫徐东进(Dongjin Seo)的年轻工程师接到了一通电话。当时他还是博士在读生,正在研究一种叫做「神经尘埃(Neural Dust)」的超微型传感器。电话那头的声音,他并不陌生。是埃隆·马斯克。
马斯克开门见山:「你想不想把你的研究做成产品?」
徐东进没有犹豫,当场决定加入。第一天上班,他来到旧金山Mission District的一间小办公室,迎接他的是一片空荡荡的房间。连椅子都没有。他不得不自己跑去Office Depot买了把椅子回来。Neuralink的起步,就是这么寒酸。
Neuralink于2016年7月在加利福尼亚正式注册。但公众得知它的存在,是2017年3月《华尔街日报》报道之后的事了。将近一年时间,这家公司一直处于「隐身模式」运转。那是在硅谷秘密招揽人才、夯实技术根基的阶段。
创始团队的组建,是马斯克刻意谋划的结果。他面试了超过一千名候选人。他要找的不是单纯的顶尖科学家,而是能拼合神经科学、机器人工程、半导体、材料工程这几块截然不同拼图的人。
八位联合创始人聚到了一起。
麦克斯·霍达克(Max Hodak)毕业于杜克大学生物医学工程专业,是一位创业者。本科期间,他曾在米格尔·尼科莱利斯(Miguel Nicolelis)教授的实验室里,参与过以猴子为对象的脑机接口研究。毕业后,他创办了云端机器人实验平台「Transcriptic」。他出任Neuralink首任总裁,负责日常运营。
本杰明·拉波波特(Benjamin Rapoport)既是神经外科医生,又拥有电气工程博士学位。能够弥合手术室现实与工程理想之间鸿沟的人才,极为罕见。他设计了在最大限度降低脑手术风险的前提下,将设备安全植入的临床方案雏形。
徐东进的「神经尘埃」研究,核心是利用超声波与大脑通信的超微型无线传感器。这项研究为Neuralink所追求的「微创」理念提供了技术灵感。后来他成长为Neuralink的总裁兼首席执行官。
保罗·梅罗拉(Paul Merolla)曾在IBM设计模仿大脑的神经形态芯片。他负责的是核心环节:以极低功耗处理海量神经信号的半导体。
菲利普·萨贝斯(Philip Sabes)是UC旧金山的教授,运动控制神经科学领域的权威。他长年研究大脑如何向肌肉发出指令,以及如何解码这些信号。
蒂姆·加德纳(Tim Gardner)是波士顿大学研究鸟类鸣唱的神经科学家。他一直在追踪小鸟大脑中复杂发声模式的生成机制,这与Neuralink恢复人类语言能力的长期目标不谋而合。
蒂姆·汉森(Tim Hanson)是机器人工程与精密机械的专家。他负责设计柔性电极(而非传统的刚性电极),并将电极植入大脑的机器人系统从最初的构想变为具体方案。
瓦妮莎·托洛萨(Vanessa Tolosa)来自劳伦斯利弗莫尔国家实验室,是一位神经工程师。她承担的是一道难题:开发即便长期植入大脑也不会腐蚀、不会引发免疫排斥反应的材料。
这八个人的组合绝非偶然。马斯克清楚,脑机接口(BCI)这个问题,靠任何单一学科都解决不了。光有神经科学家不够,需要设计芯片的半导体工程师,需要把芯片送入大脑的手术机器人专家,需要制造大脑不会排斥的材料的材料工程师。每一块拼图都必须严丝合缝,整幅图景才能成立。
但这支看似完美的团队,裂痕已经开始出现。
马斯克要求这些学术出身的研究者按硅谷的速度工作。他的口头禅是「疯狂的紧迫感(maniacal sense of urgency)」。不是写论文,是马上造出能用的产品。学术好奇心与商业紧迫性之间的碰撞,在所难免。
联合创始人拉波波特于2018年离开公司。他将安全方面的顾虑列为离职的主要原因,随后创立了竞争对手「Precision Neuroscience」。
他选择了与Neuralink穿透式电极不同的路径:将薄膜状电极贴放在大脑表面。
霍达克也在2021年离开了。他只是在Twitter上简短地说了一句「几周前已经不在Neuralink了」,没有解释原因。他同样创办了自己的神经技术公司「Science Corp.」。
截至2022年1月,八位联合创始人中仍留在公司的,只剩马斯克和徐东进两人。
STAT News在2020年的报道这样描述内部状况:「Neuralink经历了数年的内部冲突。急于推进的时间表与缓慢渐进的科学节奏之间,摩擦从未停止。」
尽管如此,Neuralink还是在往前走。从空荡荡的办公室起步,到2019年,公司已有90名员工,融资规模达到1.58亿美元。那一年,Neuralink首次向公众展示了自己的技术,,发布白皮书的同时,亮出了柔性电极和手术机器人的原型机。他们宣布,已成功用1500个电极从老鼠大脑中读取了信号。
笼罩在迷雾中的三年并没有白费。没有那段安静的准备期,2024年将芯片植入人类颅骨这件事,根本不可能发生。
二、马斯克的目标:对抗AI威胁的「人机共生(Symbiosis)」
要理解埃隆·马斯克为什么创办Neuralink,得先理解他的恐惧。
2014年,马斯克在一次采访中发出警告:「人工智能可能比核武器更危险。」
他的担忧并非杞人忧天。Google旗下的DeepMind用AlphaGo击败了世界围棋冠军。图像识别、语音识别、自然语言处理,AI的性能每年都在指数级提升。马斯克想象了这个趋势持续下去会怎样。
他的比喻很激烈:「AI变得比人类聪明得多之后,我们在AI眼里就像家猫一样。可爱,但无能。」
还有更糟的剧本。AI可能像对待蚂蚁一样无视人类、碾压人类。为了避开这种黑暗未来,马斯克提出了一条逻辑。
「打不过,就加入(If you can't beat them, join them)。」
这就是Neuralink的哲学根基。人类与AI的共生(Symbiosis)。在马斯克眼中,Neuralink不是一家普通的医疗器械公司,它是人类穿越AI时代的生存工具。
马斯克从硬件的视角重新解读了人类大脑。
第一层是边缘系统(Limbic System),负责生存本能、欲望和情绪,是大脑最古老的部分。第二层是大脑皮层(Cortex),负责逻辑思维、规划和语言,是让人之所以为人的那一层。
马斯克认为,第三层其实已经存在了。他把它叫做「数字第三层(Digital Tertiary Layer)」。
想想你的智能手机。我们已经可以通过Google获取人类全部知识,可以用邮件和消息与地球上任何人沟通,离了计算器很难做复杂的数学运算。从某种意义上说,智能手机就是我们大脑的延伸。
回忆一下手机忘在家里时的那种焦虑感。好像身体的一部分丢了。马斯克说,这就是证据。证明现代人类已经是某种意义上的赛博格了。
但问题在于。
数字层和生物大脑之间的连接太慢了。AI每秒运算数万亿比特。人类呢,充其量用两根拇指在屏幕上戳戳点点,或者张嘴说话。马斯克算过这笔账:人类的信息输出速度,每秒不过几个比特。
2024年在Y Combinator的活动上,马斯克这样说:「一天有86400秒。人类一天输出的符号超过这个数字的情况极少。人类的持续输出速度连每秒1比特都不到。」
这就是马斯克定义的问题所在。带宽(Bandwidth)问题。
AI以太比特速度交流,人类以比特速度交流。这道巨大的鸿沟,让人类根本跟不上AI的决策速度。用马斯克的话说:「AI用太比特通信,你用比特通信,那就跟对着一棵树说话没区别。」
Neuralink的解决方案很直接:在大脑和计算机之间建立高带宽接口,让人以思考的速度与数字世界沟通。
2024年,马斯克在Lex Fridman的播客节目中阐述了长期愿景。「Neuralink的长远目标是改善人机共生。通过提高沟通带宽来实现。」
具体来说,这意味着什么?
马斯克提出了「共识性心灵感应(Consensual Telepathy)」的概念。不经过语言这一不完美的媒介,直接传输思想和概念。假设你想象一头蓝色大象。现在你必须说出「蓝色大象」这几个字。但如果有高带宽接口,你可以把那个视觉图像直接传送到对方的大脑里。
记忆的上传和下载也被提及。极端情况下,即使肉体死亡,意识也能在数字空间中永存。
这样的愿景是超人类主义的极致。但现实中的Neuralink以远为谦逊的目标运转。原因很简单。监管机构和医疗界不会因为「人类增强」这个说法而行动。让他们行动的是「明确的医疗获益」。
所以Neuralink的第一款产品名为「Telepathy」,目标是让瘫痪患者仅凭意念控制电脑。之后是用于视觉恢复的「Blindsight」,以及用于机械臂控制的「Convoy」。
短期目标是治疗。长期目标是增强。终极目标是共生。
批评者称这是危险的技术万能主义。但对马斯克来说,Neuralink是一份保险。人类与AI共同走向未来的保险。
这份保险是否真能起作用,没人知道。但至少马斯克为了回答这个问题,押上了超过一亿美元的自有资金。
三、突破带宽极限:从1比特通信到千兆级传输
斯蒂芬·霍金在渐冻症导致全身瘫痪之后,仍然对科学界和公众说了几十年的话。他的工具是脸颊肌肉。眼镜框上安装的传感器捕捉脸颊的微小动作,将其转化为文字。速度大约是每分钟一个词。
马斯克在采访中说:「让斯蒂芬·霍金比拍卖师说话还快。这就是第一个目标。」
这句话浓缩了Neuralink的技术课题。
问题在于带宽。人与机器之间的信息传输速度。
敲键盘的速度、移动鼠标的速度、语音指令的速度。这些相比人脑「思考的速度」都慢得离谱。我们的输入器官(眼睛、耳朵)每秒接收海量数据。但输出器官(嘴巴、双手)是进化留下的瓶颈。
在脑机接口(BCI)的历史中,「1比特通信」是常见的起步。
是/否选择。利用事件相关电位(P300)进行拼写。左/右/停这种有限的指令。这些方式虽然可靠,但用于实际生活太慢了。每分钟几个字母的沟通速度,无法支撑日常生活。
传统侵入式BCI的标准是「犹他阵列(Utah Array)」。这种带有约100根针状电极的装置,一次只能记录不到100个神经元的信号。人脑大约有860亿个神经元。用100个通道去理解大脑,就像听一个庞大管弦乐团演奏,却只能听到一把小提琴的声音,然后据此判断整首曲子。
Neuralink一举将通道数提升了十倍以上。
N1植入体搭载1024个电极。64根柔性丝线(thread)上各排列16个电极。每个电极以每秒20000次的速率采样神经信号。不仅能捕捉单个神经元的放电(spike),还能精确分析局部场电位(Local Field Potential)。
这为什么重要?
从信息论的角度看,语言是一种损耗极大的压缩算法。要把脑中复杂的情感或图像传达给别人,我们必须将其压缩为「词语」这种不完美的符号。听者再在自己的大脑中解压。这个过程中大量信息丢失。误解由此产生。
如果高带宽连接成为可能,情况就不一样了。
光是运动控制就能说明问题。100个通道只能大致读取「伸出手」的意图。1000个通道则有可能解码「按钢琴键的力度」或「毛笔字的细微颤动」。
感觉恢复同理。带宽提高后,不仅读取(read)更精确,写入(write)也更精细。在视觉皮层连接数千个电极,就可以向盲人的大脑直接传送低分辨率像素图像。「Blindsight」的目标正是如此。
Neuralink的第一位患者Noland Arbaugh在2024年手术后,仅凭意念移动了电脑光标。他下了国际象棋。他连续玩了8个多小时的文明VI。他的脑信号通过蓝牙传输到电脑,替代了鼠标输入。
Arbaugh这样描述他的体验:「就像在使用原力。」
但「千兆级传输」目前还更像是一句口号。实际临床数据处于每秒几比特到几十比特的水平。这个差距是巨大的。
为什么会这样?存在几重制约。
功耗与散热问题。脑组织对温度敏感。植入式设备的功耗直接转化为热量。不能让大脑升温。
无线传输问题。高速无线通信消耗更多电力。信号穿过颅骨和皮肤时会衰减。
解码问题。通道数增加了,如果算法无法从中提取有意义的信息,也没有用。从1024个电极发送的原始数据中提取「想把手往左移」的意图,是另一个独立的课题。
长期稳定性问题。在Arbaugh的案例中,手术后几周内部分电极丝线从脑组织中回缩(retract)。从原来的位置脱出了。可记录的通道数下降。Neuralink通过软件调整恢复了大部分功能,但这个案例留下了重要的教训。带宽竞争不是电极数量的比拼。它是机械固定、组织反应、信号漂移、自适应解码的全方位较量。
Neuralink的长期路线图计划将电极数提升到16000个以上。多芯片植入也在规划中。一个人脑中植入10枚芯片就是10000通道。百万通道这个数字也被提及过。
但此时此刻,在2025年的现实中,Neuralink用1024个通道让瘫痪患者下棋、打游戏、发邮件。仅仅这些,已经改变了一些人的人生。
带宽问题是人类体验的问题。是能以多丰富的方式与世界相连的问题。同时它也是一个疑问:当高带宽通路打开,人类的私密空间会怎样?在思想被转化为数字信号的世界里,隐私意味着什么?
四、Neuralink的技术差异化与进入壁垒
2004年,布朗大学研究团队将一种名为「犹他阵列」的电极植入四肢瘫痪患者的大脑。患者仅凭意念移动了电脑光标。这是全球首次。距今已过去20年。脑机接口不再是新概念。
那么Neuralink的差异化在哪里?作为后来者,这家公司凭借什么建立起竞争对手难以逾越的独特优势?
核心是三点:柔性电极、手术机器人、全埋入式无线设计。以及将这三者整合为一个系统的垂直一体化战略。
第一,柔性电极(Flexible Threads)。
传统犹他阵列由坚硬的硅针制成。插入大脑后牢牢固定。问题是大脑是柔软的。像豆腐一样。随心跳和呼吸微微晃动。一根硬针扎在软脑组织里,每次脑组织移动,针就切割周围的组织。这叫「微运动(micromotion)」损伤。
时间一长,大脑会对这个异物产生反应。形成瘢痕组织(glial scar)。瘢痕包裹住电极后,神经信号被阻断。几个月,最多几年,电极性能就会下降。
Neuralink选了另一条路。用聚酰亚胺(polyimide)这种柔性高分子材料制成丝线(thread)。厚度4到6微米。比头发丝(约70微米)的十分之一还薄。这些丝线随脑组织一起柔和地移动。组织损伤降到最低。这是为长期信号稳定性做的设计。
但柔软既是优点,也带来新问题。太薄太软,人的手根本无法将其植入大脑。比把一根头发插进湿纸巾还难。
所以第二,手术机器人R1。
Neuralink自主研发了一款被称为「缝纫机机器人」的R1。这台机器人用钨针夹住柔性线,将其推入大脑,然后仅让针退出。字面意义上的「缝合大脑」。
机器人的摄像头实时拍摄脑表面。脑表面布满蛛网般的微细血管。碰到其中任何一根就会出血,出血则导致脑损伤。R1利用计算机视觉识别血管位置,将电极插入血管之间的微小缝隙。
速度同样关键。第一代机器人植入一根电极需要17秒。改进版每分钟可植入192根电极。这是人类外科医生无法企及的精度与速度。
马斯克说过,他的目标是让这项手术变得「像LASIK一样快速简便」。手术机器人是Neuralink最强大的护城河之一。
第三,完全植入式无线设计(Fully Implantable Wireless Design)。
回想一下过去的脑机接口系统。BrainGate的患者颅骨外伸出粗大的线缆,连接到外部计算机。感染风险很高,日常生活无法进行,只能在实验室里使用。
Neuralink的N1植入体不同。它是一块500韩元硬币大小的圆形装置。医生切除一小块圆形颅骨,再像盖子一样将装置严丝合缝地嵌入。皮肤覆盖后,外观完全看不出来,疤痕也被头发遮住。
充电是无线的,通过感应充电方式隔着皮肤补充电量。数据传输也是无线的,采用类似蓝牙的技术。马斯克称之为「颅骨里的Fitbit(Fitbit in your skull)」。
能单独制造这三项技术的公司确实存在。有做柔性电极的,有做手术机器人的,有设计无线植入体的。但Neuralink真正的护城河在于将这些整合为一套流畅系统的「垂直整合(vertical integration)」能力。
芯片设计、电极制造、手术机器人研发、动物实验、临床试验、用户App开发,所有环节都在一家公司内部完成。如同特斯拉自己造电池、电机和软件,如同SpaceX自己造火箭发动机、箭体和发射系统。
这一策略的优势在于速度。电极出了问题,可以立刻反馈给手术机器人团队。机器人改进了,可以即刻应用到临床。反馈回路短,对外部的依赖低。
当然,竞争者也在。
Synchron不需要开颅。他们通过血管植入电极。这种叫做Stentrode的装置用导管送入脑部附近的血管,就像心脏支架一样。没有开颅手术的恐惧,在安全性和公众接受度上占优。比尔·盖茨和杰夫·贝索斯都投了资。
Paradromics专注于高带宽。他们的Connexus系统支持1600个以上通道,据称达到了每秒200比特以上的信息传输速率。2025年6月,他们与密歇根大学团队一起完成了首次人体测试。
Precision Neuroscience由Neuralink联合创始人Benjamin Rapoport创立。他们的方式是将超薄薄膜(Layer 7)贴在脑表面。比穿透式电极侵入性更低,且可逆,需要时可以取出。
Blackrock Neurotech是Utah Array的鼻祖。自2004年起已为数十名患者植入设备,在临床数据量上遥遥领先。
在竞争格局中,Neuralink的选择很明确:更高侵入性,但更高性能;更大风险,但更广阔的可能性。短期从帮助瘫痪患者控制光标起步,长期则指向视觉恢复、语音恢复、记忆增强,以及最终的人类与AI共生。
低侵入性的竞争对手则试图凭借「安全性与接受度」更快地扩大用户基数。
哪一方胜出,不会由纯粹的技术争论决定。监管、保险、医疗现场采纳率、长期安全性,这些因素的总和才是最终裁判。
2025年1月,Neuralink的N1植入系统获得美国FDA的「de novo」分类认定,成为首个获批商用的完全植入式无线脑机接口。适应症为脊髓损伤或肌萎缩侧索硬化症(ALS)导致的四肢瘫痪患者控制外部设备。
护城河不只靠技术。穿越法律与监管这座人类特有迷宫的能力,也是护城河的一部分。Neuralink正在穿越这座迷宫。
