
解码器因人而异,且使用BCI设备前,用户必须先做校准,首次校准耗时最长,此后脑机接口性能还会随时间衰减,随着控制效果变差、标注数据失效,用户必须反复校准才能找回原本的控制性能。
日前,马斯克脑机接口公司Neuralink公布了一项新进展:他们用5万小时无标注、自由状态下的大脑神经数据做预训练,让神经解码器连续稳定工作数周甚至更久,不用频繁重新校准,并创下了11.32 BPS的意念操控光标峰值纪录,这已经超过普通人用鼠标操控的平均水平。
解码器是脑机接口的“翻译官”,负责把我们杂乱的大脑神经信号,转化为光标移动、点击、打字等设备指令,而且这个“翻译官”是千人千面的,每个人的脑信号都独一无二,设备初次使用时,必须通过校准采集专属数据,训练专属解码器。
比初次校准更麻烦的是,人类的脑信号天生不稳定,会随身体状态、时间、环境不断变化,这就导致哪怕调试到完美的解码器,用不了多久性能就会大幅衰减,光标卡顿、误触、反应迟钝等问题接踵而至。
为了维持基础使用功能,用户只能陷入无限循环的校准噩梦,Neuralink数据显示,过去用户平均每周要花55分钟在校准上,更离谱的是,设备每新增一个功能(打字、游戏、机械臂控制等),都需要单独校准一套解码器,半天时间可能都耗在调试设备上,实用性大打折扣。
Neuralink团队的目标,是彻底终结这种重复校准,打造一个通用、能抵抗脑信号漂移的神经基础模型。

开展临床试验这两年,Neuralink一共采集了5万小时无标注、自由状态下的大脑神经数据,依托这批数据,该团队搭建了全新的自监督神经编码器模型,核心思路如下:
第一,神经活动适合用动态系统建模。一大群神经元的活动,对应一个状态,状态会按规律变化,他们选了Mamba架构,因为推理耗时固定、延迟低。
第二,把神经元放电事件当成文本里的token。灵感来自POYO模型:每条信号采集通道都有专属的可学习嵌入向量,只有当通道检测到神经元放电时,模型才读取这个向量。这样就能处理强弱不一、多少不定的神经活动。

第三,不同信号通道之间存在内在关联。他们设计了一种“空间掩码自泊松回归”:把一半通道的数据喂给模型,让它预测另一半通道的神经活动。这样就逼着模型仅凭一部分信号,学出神经元群体背后真实的状态。
第四,人的意图藏在一个稳定子空间内。预训练后的模型也印证了这一点:只属于某一天的信号特征,在中间层影响变弱,到最终输出阶段又会重新显现。
这套神经编码器可以胜任多种任务,包括写字、演奏乐器、开车等做各类事情,且不需要额外加装什么“配件”。
此前行业纪录为10.32BPS,而此次Neuralink受试者突破上限,创下11.32BPS的脑机接口最新纪录。

相比传统模型,受试者普遍反馈,光标移动极度顺滑,没有卡顿和拖拽感,不用刻意“用力控制”,意念一动,光标就会精准跟随,操作毫不费力。
最棘手的误触问题也被解决,新版模型的点击置信度更高、响应速度更快,能清晰区分不同点击动作,误点击概率大幅降低。

最关键的一点是,预训练技术大幅延长了解码器的有效使用周期。有一位用户用同一套解码器连续五天都达到10 BPS,部分解码器连续使用三周以上,依旧保持很好的性能,最长的受试者一套解码器在一年半之后仍然可以正常操控设备,而在旧方案里,用户通常每天一开始都要花10分钟做校准。

用户的校准工作量,能从每天10分钟降到每周10分钟,此外,30秒的标注嵌入向量数据,效果就等同于3分半钟的原始神经脉冲数据。
这些初步结果预示着:未来的解码器性能可能不会衰减,脑机接口有望实现真正的“开机即用”,完全摆脱繁琐的校准流程,像手机、电脑一样,成为人人都能轻松上手的日常电子设备。

此外,Neuralink还展示了一项光标瞬移技术,该团队证实,人脑运动皮层不仅能编码运动速度、肌肉动作,还包含位置预判、操作纠错等隐藏信息。

依托稳定的信号嵌入表征,系统可预判用户想要去的目标位置,直接让光标“瞬移”到目标点,跳过中间缓慢的滑动过程,颠覆传统鼠标、触控的交互逻辑,目前初步测试已达到10BPS的高性能水平,通过进一步改进,有望带来全新的计算机交互体验。
更科幻的还在后面,Neuralink规划了几大未来迭代方向值得关注。
现阶段实验效果均基于单受试者数据预训练的模型,下一步重点是探索多人脑数据融合,训练通用基础大模型。
目前实测中多人融合模型尚未超越单人模型,但已实现模型跨受试者迁移:将几乎全部参数冻结后,仅用P9用户数据训练的模型迁移给P2用户,表现甚至优于P2原有解码器,离线研究也佐证该路线具备可行性,倘若研发成功,可大大简化新用户初始化,让不同受试者的数据互相增益。

下一步,Neuralink团队瞄准三大技术目标:
1、一次性校准:仅校准一次即可长期使用。现有案例证明脑内有效信息可留存20个月,难点在于让解码器自适应不断变化的脑信号,把设备稳定使用周期拉长至数年。
人脑与机器共生的新时代正在拉开帷幕,或许在未来5到10年,用意念操控万物会像今天使用智能手机一样便捷。







