萬萬沒想到，我們離 【黑客帝國】 又近了一步。
在這部明見萬裏 「預言書」 般的電影中，主角杜文。安德森 (化名 「尼奧」 的黑客)，為了搞清楚 Matrix 到底是什麽，義無反顧吞下紅色藥丸，踏上探尋真相之路。
尼奧最終認清了 Matrix 就是 AI 人工智能創造的一種神經互動模擬系統 ，這一系統生成了一個 「虛擬現實世界」，囚禁著所有人的意識。而 「真實世界」 已是殘垣斷壁、滿目瘡痍，殘存的人類躲藏於地下城市錫安 (Zion)，竭盡所能的抵抗著 AI 人工智能的圍剿。
整部影片中，這種神經互動模擬系統無疑是一大亮點。而近期的一項研究表明，我們離實作這個種系統更近了！
近日， 美國加州分子制造研究所 的一項新研究專案 「 人腦 / 雲介面系統 (B / CI) 」，可以將納米機器人植入人體，實作與網絡的 即時連線 。
納米機器人 (Nanobots) 是一種比人類頭發絲的寬度還小的微型機器人，這種機器人有望在未來以各種方式造福人類和地球。但要實作 B/CI，需要一種特殊的機器人：神經納米機器人。
正如該領域資深研究人 Robert Freitas, Jr. 所說：
這些機器人將在人體血管系統內導航，穿過血腦屏障，並精確地在腦細胞之間、甚至腦細胞內部進行自動定位。然後，它們將編碼的資訊無線傳輸到一個基於雲的超級電腦網絡，以實作在網絡中進行即時的大腦狀態監測和數據提取。而且，這種腦機介面問世的時間可能大大早於很多人的預期，或許幾十年內就可以實作！
研究人員表示，雖然目前還沒有進行大規模人類試驗階段，但這項新生技術已經存在，並在較小規模上取得了成功。
人腦 / 雲介面，秒速獲取人類所有知識
這項研究發表在了 【前沿 (Frontiers)】 系列期刊中的神經科學板塊中。
論文地址：
研究人員在論文中說，一個穩定、安全、即時的系統可以將雲與人腦連線起來。實作這樣一個系統的一種有希望的策略，稱為 「 人腦 / 雲介面 」(B/CT)，將基於一種稱為 「 神經納米機器人 」(neuralnanorobotics) 的技術。
研究人員預計，未來的神經納米機器人技術將有望促進對影響人類大腦的～400 種疾病進行精確診斷和最終治療。
神經納米機器人還將透過直接地檢測大腦的∼86\times10^{9} 個神經元和∼ 2×10^{14} 個突觸，使 B/CI 能夠控制神經活動與外部數據儲存和處理之間的連線。
此外，透過在人體血管系統內進行導航，三種神經納米機器人 ( endoneurobots , gliabots , 和 synaptobots ) 還可以穿過血腦屏障 (blood–brain barrier, BBB)，進入腦實質，甚至進入單個腦細胞，分別在神經元的軸突初始段 (endoneurobots)、神經膠質細胞內 (gliabots) 和親密接近突觸時 (synaptobots) 進行自動定位。
然後，它們將透過輔助納米機械光纖，以高達 每秒 ∼6×10^{16} 位元 的速度無線傳輸突觸處理的資訊和編碼人腦電資訊。輔助納米光纖的傳輸能力達 10^{18} bits / 每秒 ，並能為基於雲的超級電腦提供快速的數據傳輸，以實作即時大腦狀態監測和數據提取。
基於神經納米技術的人類 B/CI 可以允許人們直接、即時地存取幾乎所有人類知識。
其他預期的套用包括改善教育、智力、娛樂、旅遊和其他無數的互動體驗。例如，專門的應用程式可以提供完全沈浸式體驗 / 感官體驗的能力，包括這裏所說的 「透明陰影」(TS)。透過 TS，個人可以體驗到其他自願參與者 (本地或遠端) 生活的片段。研究人員表示，希望這類套用能夠鼓勵和激發人類家庭所有成員之間更好的理解和寬容。
3 種神經納米機器人，實作人腦 / 雲介面
神經納米機器人有望提供一種非破壞性、即時、安全、長期，並且實際上是自主的體內系統，可實作首個有效的人類 B/CI。
如前文所述，監測細胞內結構和功能連線的是三類神經納米機器人，分別是 endoneurobots、synaptobots 和 gliabots 。以及一個非侵入式、自安裝的高速納米光纖網絡。
Endoneurobots
神經納米機器人可能會 透過皮膚註射 ，然後它們將在血管系統內導航，並錨定在血腦屏障的內皮細胞上。
Endoneurobots 是一種自主停留在神經元中的神經納米機器人，它與 AIS 中所有～ 86 × 10^9 的人腦神經元相連線，直接監控並與基於動作電位的電處理資訊相互動。
如圖 3 所示，10μm3 的 endoneurobots 將進入腦實質，並開始在神經纖維網導航。
在這裏，突觸處理的基於動作電位的資訊被視為基本資訊，Synaptobots 將檢測到所有這些資訊及其波形，並向數據處理系統報告。
所有這些數據都將以亞毫秒級的分辨率連續處理，從而實作人腦和雲之間的即時數據流。
Gliabots
Gliabots 是一種停留在神經膠質內的自主神經納米機器人，可以監測人腦神經膠質細胞，並可能進一步作為系統的支持元素。
如圖 4 所示，10μm ^3 的 gliabots 將進入各自的神經膠質細胞。
Synaptobots
Synaptobots 是停留在神經元中的自主神經納米機器人，它可能使用多個靈活的納米傳感器與人腦中的所有～ 2\times^{14} 個突觸連線，以直接監控突觸處理和儲存的資訊，並與之互動。
圖 5 描述了 Synaptobots 的結構。
輔助納米纖維光學系統（圖 6）與 endoneurobot 和 gliabot 的數據傳輸支持相結合，有助於最小化數據儲存需求。
人類對腦機連線的探索永不止步
將人腦與電腦相連，是科學家們長期的瘋狂而又浪漫的夢想。在這篇論文中，研究人員還列舉了當前對腦機連線的研究中一些有前途的方法。
納米粒子、納米管和納米點
有望與大腦神經網絡實作介面的一種有前途的技術是 磁電納米粒子 (magnetoelectric nanoparticles) ，該技術可用於增強外部磁場與神經網絡發出的局部電場之間的耦合。
不過，將納米粒子輸送到人類大腦中是一個巨大的挑戰。此外，在納米粒子在人體內套用之前，必須有效地處理感染、炎癥反應、潛在免疫原性、細胞毒性和致瘤性等風險。
基於碳納米管的對大腦深處靶標進行電刺激已經被提出作為帕金森病和其他中樞神經系統疾病的一種新型治療方式。
可註射的 「神經織網」(Neural Lace)
最近提出的一種被稱為 「神經織網」(neural lace) 的技術，可以在微觀尺度將大腦神經網絡和電腦系統進行整合。
這個概念基於超柔性網狀納米電子學，已經取得一定的進展。馬斯克的 Neuralink 公司也正在研究這種技術。
神經塵埃 (Neural Dust)
該技術采用數千個獨立的 10-100μm de 傳感器節點，稱為。這些節點，稱為 「神經塵埃」(Neural Dust) ，可以檢測並報告局部細胞外電生理數據，同時使用顱下詢問器與每個節點建立電源和通訊鏈路。
腦機介面 (BMI)
腦機介面技術目前使用由神經微芯片傳感器陣列組成的侵入性神經介面進行研究。神經芯片傳感器陣列包含多個電極，可以檢測多細胞訊號。這些腦機介面已經對大腦的一些區域 (例如，視覺皮層，運動皮層，海馬體等) 可用。
腦 - 腦介面 (Brain-To-Brain Interface)
BTBI 涉及誘導兩個不同的大腦直接相互通訊。BTBI 系統最初使用非侵入性記錄和腦刺激進行實驗，如圖 2 所示。
Brainet 系統
BTBI 技術的一個特別有趣的套用，稱為 「Brainets」，涉及從多個大腦記錄的神經元訊號的介面和處理，以實作互連大腦之間的資訊交換和執行合作任務。
雖然還不是特別復雜，但最近對老鼠和猴子的實驗一定程度上證明了 Brainet 系統的效果，包括驗證在大鼠的感覺運動皮層中永久植入微電極之後，位於不同大陸的兩只大鼠的大腦之間潛在的直接通訊。
論文地址：
新智元 · AI_era
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