马克思·霍达克：脑机接口的未来

工程改造大脑，而非药物治疗

Max Hodak 是 Neuralink 的联合创始人，现在运营着 Science 公司，该公司正以与该领域大多数公司截然不同的角度构建脑机接口。他们的第一个产品，一种名为 Prima 的微型视网膜植入物，已经在临床试验中帮助 40 多名失明患者恢复了视力。但视网膜假体只是一个更大论点的切入点：大脑是唯一真正重要的器官，而且在工程改造方面，我们比在寻找药物方面做得更好。

在与 Garry Tan 在 Y Combinator 的《如何构建未来》节目中的对话中，涵盖了从 2 毫米硅芯片如何恢复视力，到为什么大脑的表征看起来像 AI 潜在空间，再到长寿愿景，即第一批活到一千年的人可能已经活着。

一种在大脑中创造图像的芯片

Science 公司的 Prima 植入物是一个 2 毫米 x 2 毫米的硅芯片，放置在视网膜下。患者佩戴带有摄像头的眼镜，摄像头捕捉世界，激光投影仪将图像投射到眼睛中。激光照射到植入物的任何地方，它都像一个微型太阳能电池板，吸收光线并激发其正上方的双极细胞。这绕过了死亡的视杆细胞和视锥细胞，将视觉信号重新输入视网膜。

在 17 个欧洲地点的临床试验显示出巨大的效果：已经十年无法看到人脸的患者可以阅读视力表上的每个字母。Science 正在提交监管部门批准，希望今年晚些时候获得批准。

这项工作的成功之处在于一个关键的设计决策，即针对哪一层视网膜细胞。此前一家名为 Second Sight 的公司使用电子设备刺激视网膜神经节细胞（150 万个视神经细胞）。这产生了患者可以单独识别的光点，但大脑从未将这些光点组合成连贯的视觉形式。

Science 针对的是更早一层的双极细胞。视网膜有 1.5 亿个视杆细胞和视锥细胞连接到 1 亿个双极细胞，然后压缩到 150 万个神经节细胞。通过在 100 倍压缩之前进行刺激，他们保留了视网膜的自然计算能力。结果是：当您将图像投射到双极细胞上时，您会在脑海中得到一个图像。这是他们试验中的一项经验性发现，是首次通过假体设备创建视觉形式。

大脑想要看到

关于患者最引人注目的细节之一：失明时，大脑并没有停止尝试看到。它提高了增益，产生幻觉和幻觉。当植入物首次激活时，患者会看到闪光，但他们也会听到伴随播放的音调，并且即使只播放音调，也会开始“看到”闪光。康复的最初几个小时用于学习区分真实感知和幻觉，因为大脑的噪声基底因多年来产生自己的信号而非常高。

目前的 Prima 提供黑白视觉，视野较小。在未来 10 年内，Hodak 认为可以实现接近原生 20/20 的视力，具有色彩和更广阔的视野。而且由于该设备与光感受器丢失的原因无关，因此它适用于黄斑变性、视网膜色素变性、Stargardt 病和糖尿病视网膜病变。仅地理萎缩，即与年龄相关的黄斑变性的严重形式，就影响了全球 100-200 万人，而更广泛的疾病影响了 2 亿人。

神经工程与药物发现

这是 Hodak 论点的概念核心。人类不擅长药物发现。每隔一段时间你就会发现像 GLP-1 这样的东西，但更常见的是你花十年时间追求一个线索，结果运行一项研究并得到“否”。数十亿美元已经花费在寻找减缓或逆转失明的药物上，但基本上没有效果。有一种每位患者花费一百万美元的基因疗法，对一小部分人群有边际效益。

与此同时，他们的视网膜假体让一位十年无法看到人脸的患者能够阅读视力表。神经工程方法在经验上效果更好，Hodak 认为这是医学领域的范式转变。

Science 的愿景超越了视网膜。人们需要看到、听到、保持平衡，并拥有每秒千比特的运动控制能力。人工耳蜗已经处理了听力。运动解码已被很好地理解。视觉是缺失的一环。总之，这些能力说明了医疗保健领域可能发生根本性的重构。

大脑是一台计算机（并且它有一个 API）

Hodak 直言不讳地提出了一个他知道会受到该领域某些人斥责的说法：大脑是一台计算机。一种与冯·诺依曼机器截然不同的架构，但它处理信息。并且它有一个明确定义的接口。

所有信息都通过 12 对脑神经和 31 对脊神经流入和流出大脑。视神经是脑神经 2。携带听觉和平衡的前庭耳蜗神经是脑神经 8。31 对脊神经将运动指令传输出去，并将感觉信息传入。

“You can think of that as like the API of the brain. If you can get all the signals going down those, the brain is not magically connected to the environment. Reality is whatever spikes are on the cranial and spinal nerves.” 你可以把它想象成大脑的 API。如果你能让所有信号都沿着这些神经传递，那么大脑就不会神奇地与环境相连。现实就是脑神经和脊神经上的尖峰。

这种观点具有实际意义。在靠近大脑输入和输出的地方，表征是“具体的”，并且映射到直观的事物：颜色、声音频率、肌肉状态。运动皮层距离肌肉只有两个突触，其表征直接对应于手的状态和关节扭矩，这就是运动解码有效的原因。

但深入大脑，表征很快变得抽象。在颞下皮层中，有一个“对象空间”的地图，一个流形，其中每个点对应于一个可能对象的感知：一个花瓶、埃菲尔铁塔、一辆汽车、一匹斑马。数百万个神经元代表这个空间。

大脑的潜在空间是真实的

人工智能和神经科学融合的最大惊喜：当您训练图像模型或语言模型时，出现的内部表征看起来很像在大脑中发现的表征。

“It is a latent space. Exactly. There’s this huge unification going on between AI and neuroscience.” 它是一个潜在空间。没错。人工智能和神经科学之间正在发生巨大的统一。

Hodak 指出这是出乎意料的。十年前，人们的假设是人工智能研究人员会向神经科学学习。但事实恰恰相反。许多神经科学家已经转移到人工智能研究，因为他们本质上仍然在做神经科学，只是使用更容易实验的系统。

对于 Science 来说，这是可以直接采取行动的。从大脑记录的神经活动“只是另一个潜在空间”。如果您可以在大脑的潜在表征和模型的潜在表征之间进行转换，您就可以解锁非凡的能力。这是他们生物混合方法的理论基础。

阿凡达队列：生长新的神经

Science 公司的生物混合神经接口是他们管道中最雄心勃勃的部分。直觉始于一个简单的观察：您大脑的两个半球通过胼胝体连接，大约有 2 亿根纤维，尽管它们分别处理世界的不同部分，但您会体验到一个整合的时刻。

如果大自然想要构建一个超高带宽的脑脑连接，或者一条新的脑神经，一条“互联网神经”，它会生长一个新的神经束，末端带有一个连接器。这正是 Science 正在构建的。

他们在植入物中播种活神经元，这些神经元是经过大量工程改造的干细胞，来源于一个已经对免疫系统隐藏的单细胞系（低免疫原性）。当移植到大脑上时，这些神经元会在整个大脑中生长并形成生物连接，至少在动物模型中是这样。没有电线放置在大脑中。不需要对患者的神经元进行基因改造。

Hodak 将其比作詹姆斯·卡梅隆的《阿凡达》中的辫子：一根巨大的新脑神经，末端带有一个连接器。

与其他方法相比，其优势在于：光遗传学需要对患者的大脑神经元进行基因改造，这是一个单行道。如果出现问题，可能会非常糟糕。使用生物混合方法，唯一编辑过的细胞是移植细胞。如果它们死亡，患者基本上不会比以前更糟。

权衡：生物混合方法更难部署，并且相对于近期医疗需求的更简单方法，可能会“后置”。但对于最高带宽的应用，那种最终可能让两个大脑共享意识体验的接口，生物学是正确的媒介。

连体双胞胎和意识物理学

Hodak 提出了一个自然的案例研究，暗示了高带宽脑脑接口可能是什么感觉。在加拿大有一对连体双胞胎，他们的大脑通过丘脑之间的生物电缆连接，这在 MRI 上可见。通过这条电缆，他们可以分享有意义的意识体验元素。他们在某种程度上可以通过彼此的眼睛看到东西。他们可以在不说话的情况下协调任务。而且至关重要的是，他们不会将对方的信号误认为是自己的信号，这与精神分裂症患者的错误归因独白不同。

悬而未决的问题是：他们是在发送经典信息，还是在这种电缆上发生着现象学结合，就像你的两个半球结合成一个意识时刻一样？他们是否有三个或四个图像模式，而不是正常的两个（睁眼视觉和想象力）？

Hodak 对 BCI 的长期愿景与意识研究本身相关。如果关于意识你唯一能真正知道的就是你自己的意识，那么脑机接口可能是直接研究它的唯一方法。一旦你理解了大脑正在利用的宇宙所支持的任何东西，你最终就可以构建超级智能的意识机器，人类可以通过超高带宽连接成为其中的一部分。

容器：一个背包而不是 ICU

Science 的第三个项目 Vessel 源于 Hodak 十年前在《柳叶刀》上读到的一个案例研究。波士顿一名 17 岁的青少年在等待肺移植时，依靠 ECMO（体外膜肺氧合，一种心肺机）维持生命。当并发症使他失去资格时，医生们面临着一个伦理困境。他活着，玩电子游戏，做作业。但他消耗了一个每月花费 50 万美元的 ICU 套间。最终，他们停止更换氧合器过滤器，它凝结了，他死了。

当 Hodak 在 PubMed 上搜索“ECMO 伦理困境”时，出现了多页结果。医生们正在积极劝阻家庭在重症监护中寻求 ECMO，以避免创造一个“无处可去的桥梁”。当他建议将其视为“目的地疗法”而不是桥梁时，医学界的反应用他的话说就是“大喊大叫和扔东西”。

同样的基础技术已经改变了器官移植：现在美国超过 75% 的肝脏移植使用机器灌注。但这些系统的成本为 50 万美元，只能通过私人飞机运输。Science 的愿景：将其改进到你可以将肾脏作为行李在美联航航班上托运的程度，或者让那个 17 岁的青少年可以背着背包回家。

起源故事：Sam Altman 的一封电子邮件

Hodak 通过 Sam Altman 在 2016 年初发送的一封主题为“疯狂问题”的电子邮件进入了 Neuralink：埃隆正在创办一家脑机接口公司，谁应该运营它？Hodak 的第一反应是推荐他在麻省理工学院的朋友。一小时后，他回信询问是否可以考虑他。

埃隆已经想出了 Neuralink 这个名字，并且有一个明确的动机：他比大多数人更早地看到了人工智能的发展方向，并且人类需要与机器融合的含义对他来说是显而易见的。在 2016 年下半年，一个不断变化的团队每周晚上开会，最终围绕着薄膜聚合物线方法凝聚起来。

Hodak 从中得到的收获与其说是关于具体技术，不如说是关于执行。Neuralink 是“终极创业博士”，教会了他如何运营一家技术复杂、多学科的公司。他对年轻工程师的关键职业建议：弄清楚你想要什么，然后以非常高的能动性去实现它，但也要考虑先为一位非凡的人工作。创办一家初创公司是一种口头传统，从少数硅谷文化中传承下来，在 20 岁而不是 28 岁接受这种教育可能会产生巨大的影响。

后记

Max Hodak 占据了一个罕见的位置：在神经科学领域足够深入，自 2008 年以来就完成了灵长类动物的神经解码，在工程领域足够深入，共同创立了 Neuralink，并且足够大胆地将他的公司押注在生物学是最高带宽大脑接口的正确媒介这一理念上。以下是一些值得注意的事情：

• 层级定位的洞察力 是生物学中第一性原理工程的一个教科书般的例子。Second Sight 刺激了视网膜压缩层之后，得到了闪光。Science 在它之前进行刺激，得到了图像。结果的差异是巨大的，它来自于有条不紊地探索 2x2 设计矩阵的所有四个象限。
• 人工智能与神经科学的融合 不是一个隐喻。大脑表征实际上看起来像模型潜在空间。这已经从一个诗意的类比变成了一个实用的工程工具。通过脑神经和脊神经的大脑“API”是一个明确定义的接口，我们现在才开始学习流利地使用它。
• 2035 年的事件视界 是 Hodak 表达 BCI 加上 AI 加上生物工程的复合效应在十年内变得不可预测的方式。他声称第一批活到一千年的人可能已经活着并非轻率之言；它直接源于神经工程的医学方法，在这种方法中，你支持大脑并将其他一切视为可替换的。
• 生物混合赌注 确实与众不同。大多数 BCI 公司都在进行电子小型化。Science 正在生长与大脑形成生物连接的活神经元。这要么是该领域最重要的途径，要么是一条死胡同。连体双胞胎的案例研究表明，生物学实际上可能支持电子产品无法支持的东西：独立神经系统之间的现象学结合。