大脑晶片
2017至2020年,最终极的人机介面
让人类与电脑心灵相通
数位时代最重要的几个科技进展,目的是为了改进人类与机器沟通的方式,也就是所谓的人机介面(human-computer interface)。心理学家暨工程师约瑟夫。利克莱德(J. C. R. Licklider)曾参与开发防空系统,可以让人们在监视器上追踪飞机航行路线。他在1960年代发表了一篇非常具开创性的论文,标题为「人机共生」(Man-Computer Symbiosis),他在文章中证明影片显示器如何促使「电脑和人类一起思考。」他继续写道,「希望在不久的未来,人类大脑与计算机器可以紧密合作。」
麻省理工学院的骇客利用这些影片显示器开发了一款名为《太空战争》( Spacewar)的电玩游戏,这是第一款商业电玩游戏,为了让游戏简单到连神智恍惚的大学生也能玩,介面设计必须符合直觉反应,几乎不需要任何指示。(雅达利开发的第一款游戏《星际争霸战》只有两点指示:一、投入25美分硬币;二、避开克林贡人〔Klingon〕。)被称为「滑鼠之父」的美国发明家道格。恩格尔巴特(Doug Engelbart)首度将这种影片显示器与滑鼠结合,从此以后使用者可以透过指向与点击等动作,与电脑互动。在全录帕罗奥图研究中心(Xerox PARC)任职的艾伦。凯(Alan Kay)进一步开发出容易使用、模仿实体桌面的图像化操作介面。贾伯斯为苹果麦金塔电脑开发的作业系统便是参考了凯的设计原型;贾伯斯在2011年过世前参加的最后一场董事会议上,亲自测试了人机介面的另一次大跃进,也就是被称为Siri的应用程式,让使用者可利用语音与电脑互动。
尽管人机互动技术已经有那么多进步,从输入到产出的过程却缓慢到让人抓狂。在2016年某次出差途中,马斯克用拇指在iPhone上打字,他抱怨花太长时间了。我们透过打字将讯息从大脑传送到装置上,每秒大约可传送100位元。「想像一下,如果你的想法能同步传送给机器,」他说,「就好比你的大脑与机器之间直接建立了高速连结。」接着他靠向与他一同搭车的山姆。提勒,开口问他:「你可以找到能帮助我了解电脑与大脑互动的神经科学家吗?」
马斯克后来终于明白,最终极的人机介面将会是某种能让电脑与我们大脑直接连线的装置,例如在我们颅骨内植入晶片,然后透过晶片将大脑的讯号传递给电脑以及接收电脑回传的讯号,如此一来资讯往返传递的速度就能加快100万倍。「这样你就能真正达成人机共生的目标。」他说。换句话说,它可以确保人类与机器能够像伙伴一样合作。为了达成这个目标,他在2016年底创办新公司Neuralink,专门开发能植入大脑的小型晶片,让人类与电脑心灵相通。
和Optimus一样,Neuralink这个名字的灵感也来自科幻小说,其中最著名的是伊恩。班克斯(Iain Banks)的宇宙科幻小说《文明》( The Culture),书中有一个名为「神经织网」(neural lace)的人机介面技术,植入人体之后就能将人类的所有想法与电脑连结。「我第一次读班克斯的小说时突然想到,」他说,「这个想法可以保护我们不会被人工智慧伤害。」
马斯克对于这种很远大的目标通常会拟定务实的商业模式。举例来说,他发展星链卫星是为SpaceX的火星任务筹措资金。同样的,他也计划运用Neuralink大脑晶片来帮助神经疾病患者与电脑互动,例如肌萎缩侧索硬化症(ALS)患者。「如果我们能找到好的商业应用,就可以取得Neuralink需要的资金。」他说,「那么几十年内,我们就能达成终极目标,让人类世界与数位机械紧密结合,保护人类不被邪恶的人工智慧伤害。」
新公司的共同创办人还包括六位顶尖神经科学家与工程师,由脑机介面研究学者麦克斯。霍达克(Max Hodak)担任领导人。创始团队在经历过与马斯克共事的压力与混乱之后,只有一位留了下来,他就是4岁时从韩国移民到路易斯安那州的DJ.徐(DJ Seo,姓氏为音译)。小时候他的英文很差,对于无法清楚表达自己的想法感到很挫折。「我要如何尽可能流利地表达我的想法?」他开始问自己,「或许可以将某个小装置放进我的大脑里。」他先是进入加州理工学院,后来转学到加州大学柏克莱分校,开发出他称为「神经尘」(neural dust)的迷你装置,可以植入人类大脑中,输出讯号。
马斯克也雇用了眼神明亮、思考敏锐的科技投资人席冯。齐莉丝。学生时期她住在多伦多附近,曾是曲棍球好手,自从读了雷。库兹威尔(Ray Kurzweil)在1999年出版的《心灵机器时代》( The Age of Spiritual Machines)之后,就变成了科技迷。自耶鲁大学毕业后,她曾在几家新创育成中心工作,协助人工智慧相关的新创,后来成为OpneAI的兼职顾问。
马斯克成立Neuralink时,带齐莉丝出去喝咖啡,邀请她加入。「Neuralink不只是做研究,」他向她保证,「我们要开发真正的装置。」她很快就确定,加入新公司比继续做创投有趣,也更有用。「我发现,每分钟我能从伊隆身上学到的东西,比我认识的其他人都还要多,」她说,「如果这辈子不投入一段时间和这种人一起工作,就太蠢了。」齐莉丝一开始参与了马斯克三家公司的所有人工智慧专案,包括Neuralink、特斯拉与SpaceX,后来她成为Neuralink的高阶主管,更成了马斯克的亲密伴侣(稍后会提到更多)。
植入脑中的晶片
Neuralink的晶片技术主要是参考犹他阵列(Utah Array),这是犹他大学在1992年发明的晶片,每个晶片含有100根探针,可以植入人类大脑中。每根探针可以侦测单一神经元的活动,然后透过导线将资料传送到固定在头骨上的小盒子。我们的大脑大约有860亿个神经元,所以这只是脑机介面发展上非常小的一步。
2019年8月,马斯克发表了一篇科学论文,说明Neuralink将如何改良犹他阵列,开发出他所称的「拥有数千个频道的整合式脑机介面平台」。Neuralink的晶片有96条线路,上面有超过3,000个电极。一如往常,马斯克不只关注产品本身,也很重视产品的制造与安装流程。高速运转的机器人会在人的颅骨上钻一个小洞,置入晶片,然后将线路推入大脑中。
2020年8月,马斯克在Neuralink举行的公开发表会上展示了一只名为葛楚(Gertrude)的小猪,大脑内植入了晶片。观众可以从影片中看到这只小猪在跑步机上行走,晶片会侦测她的大脑讯号,然后传送到电脑中。马斯克拿起晶片,只有25美分硬币大小。晶片会被固定在颅骨下方,透过无线方式传送资料,使用者看起来不会像恐怖电影里的生化人。「我现在可能就有植入Neuralink晶片,你们也看不出来,」马斯克说,「或许我真的有植入晶片。」
几个月后,马斯克来到位在特斯拉佛利蒙工厂附近的Neuralink实验室,工程师向他展示最新版本的晶片。它整合了四个独立的晶片,每个晶片包含有大约1,000条线路。这些晶片可以植入颅骨的不同区域,再透过传导线与内嵌在耳朵后方的路由器连结。接下来将近两分钟,马斯克不发一语,齐莉丝和她的同事看着他。然后他终于给出判决:他很讨厌这个设计。太复杂了,太多传导线和接线。
当时他正努力要删除SpaceX猛禽引擎的接线,每条接线都有可能是导致发射失败的原因。「它必须是单一装置,」他告诉满脸挫败的Neuralink工程师,「外型简洁的单一装置,没有传导线,没有接线,没有路由器。」没有任何物理定律或是基本原理有规定不能将所有功能整合在单一装置里。有工程师解释为何需要路由器,马斯克的表情开始变得僵硬。「删掉,」他说,「删掉,删掉,删掉。」
开完会后,工程师就和以往一样,开始出现「后马斯克创伤压力症候群」:先是感到挫败,然后愤怒,最后是焦虑。但是短短一周内,他们又开始变得跃跃欲试,因为他们发现新方法或许有效。
几周后,马斯克回到实验室,工程师向他展示新的晶片,单一晶片可以处理所有线路传送的资料,然后透过蓝牙传送到电脑。没有接线,没有路由器,没有传导线。「我们原本觉得这是不可能的任务,」一位工程师说,「但现在我们觉得很兴奋。」
他们遇到的一个问题是:晶片的尺寸必须缩到很小,如此一来电池寿命也会变短,无法支援那么多线路。「为什么要缩到这么小?」马斯克问。结果某个人犯了个错误,当场回答这是他们接收到的要求。马斯克听完之后,再次郑重重申他的「演算法」原则:质疑每一项要求。接着他开始和工程师讨论晶片尺寸的基本科学原理。人类的颅骨是圆的,晶片不能有弧度吗?直径不能再大一点吗?最后他们的结论是,人类颅骨可以适应尺寸更大的晶片。
他们完成新版的晶片之后,将晶片植入实验室里名叫佩奇(Pager)的猕猴大脑中。他们教会佩奇玩电玩游戏《乓》( Pong),如果取得好成绩就能得到一杯水果冰沙作为奖励。每当佩奇移动摇杆,Neuralink的装置就会记录哪些神经元被活化。接下来摇杆会停止运作,改由猕猴的大脑讯号掌控游戏。这个重要成果,使马斯克离脑机连结的目标又更近了一步。Neuralink将影片上传至YouTube,一年内就有600万次观看。