¿Qué hay de nuevo en Neuralink? Principales actualizaciones de “Mostrar y contar, otoño de 2022”

Comienza a verse como mi tradición personal comentar las actualizaciones anuales del progreso de la compañía Neuralink (si desea ver algunas publicaciones anteriores, eche un vistazo aquí o aquí ). Y aquí estamos, casi llegando a finales de 2022, con otra actualización de la puesta en marcha de neurotecnología de Elon Musk. Ayer, durante el evento "Neuralink Show and Tell, Fall 2022", los representantes de Elon Musk y Neuralink presentaron los resultados de su exploración de I+D.

Puedo decirlo de manera simple: la aceleración es una sola palabra para describir lo que está sucediendo allí y, si necesita un TL; DR, puede pasar directamente a los puntos clave . Muchas mejoras, rediseños, otras iteraciones de ideas. Y a medida que trato de seguir las actualizaciones, veo más madurez en este proyecto ahora, y mucho menos palabras de moda o ideas locas e ingenuas como "ay, sí, transmitiremos algo de música al cerebro".

Para revisar correctamente las actualizaciones, mantendremos el orden cronológico: Elon Musk abrió el evento y luego los representantes de Neuralink de diferentes campos de este proyecto multidisciplinario dirigieron una sesión de inmersión profunda.

AGI (Inteligencia General Artificial): término utilizado para describir una IA de nivel superior, que tiene algunas capacidades cognitivas que le permiten hacer una variedad de cosas y/o/tal vez ser "consciente". No hay una definición fácil aquí, eche un vistazo a [2].

¿Cómo es ser un AGI?

Haciendo referencia a una famosa publicación de Thomas Nagel, titulada “¿Cómo es ser un murciélago?” fue un juego de palabras intencionado aquí, así que no te preocupes, no intentaré comenzar ninguna *batalla* filosófica aquí. La razón por la que mencioné la Inteligencia General Artificial (AGI) aquí es que el término estuvo presente en el discurso de apertura de Musk. Ofreció, pero no discutió, un objetivo a largo plazo más especulativo y futurista de la industria de la neurotecnología: enfatizar una posible conexión futura de nuestros cerebros con la Inteligencia General Artificial y, por lo tanto, ir mucho más allá de nuestras capacidades cognitivas actuales. Como disfruto mucho del futurismo y el transhumanismo, estoy feliz de que esta vez una entrada tan loca fue solo al principio, y la mayor parte del evento se centró más en desafíos y actualizaciones técnicas esenciales.

FDA — Administración de Drogas y Alimentos de EE. UU. — Agencia estadounidense que controla (entre otros) alimentos, medicamentos y algunos dispositivos específicos, antes de su lanzamiento al mercado.

“Los prototipos son fáciles, la producción es difícil”

En su discurso, Musk dijo que el equipo trabajó mucho para lograr la aprobación de la FDA. Dentro de los próximos 6 meses esperan avanzar en esa materia y poder realizar pruebas con participantes humanos (ver 0:26:25 en [1]).

Elon presentó algunos videos de monos con dispositivos Neuralink implantados. Uno de los monos, Pager, también se presentó en 2021 mientras jugaba a través de la interfaz (ver [3]). Esta vez, también estaba Sake, un mono que “escribía” en el teclado con su actividad cerebral. No se preocupe, los monos no saben (todavía) el alfabeto escrito o los aspectos semánticos del lenguaje: este mono solo miraba las teclas resaltadas en el teclado, y se escribieron oraciones paso a paso. Sin embargo, es un paso adelante interesante, ya que el movimiento del cursor no está dirigido por ningún dispositivo de seguimiento ocular, sino por la actividad neuronal del mono registrada con el implante. Después de registrar la actividad y decodificarla con un algoritmo, se “tradujo” una información adecuada y se envió al actuador, el cursor. Y si tiene éxito,

Pasemos a algunas actualizaciones técnicas; será breve por una razón en particular: las presentaciones fueron muy buenas, pero debería tomar una o dos clases de conferencias de cada representante para profundizar realmente en el asunto. Si Neuralink publica su próximo libro blanco, me complacerá leerlo y analizar algunos detalles específicos* con usted.

* Limitándome a los detalles que entendería.;)

Actualizaciones, ¡sí!

Repasemos entonces algunos destaques presentados por el grupo de representantes de la empresa. Como la presentación general duró más de 2 horas, la mantuve aquí en orden cronológico: si encuentra algún tema específico interesante, puede ver una hora de inicio aproximada de cada presentador junto a sus nombres y ver esa parte del video usted mismo. en el canal de YouTube de Neuralink ([1]).

(0:37:00) Dj. Durante la presentación, mencionó que se deben tener en cuenta tres factores principales al desarrollar dicho producto: seguridad , escalabilidad y acceso a las regiones del cerebro . Durante la charla de DJ, comenzaron una demostración en vivo del robot quirúrgico de Neuralink para presentar el proceso de insertar hilos de electrodos en un modelo artificial de un cerebro, más tarde llamado "proxy cerebral". En la vista previa de la cámara del robot (consulte la Figura 2), se puede ver la superficie cortical (que es el objetivo del robot) y la vasculatura cerebral (que el robot debe omitir). También hay objetivos de golpe, a los que se podría coser el hilo.

Algunos aspectos destacados de DJ: están pensando en pasar de la creación de prototipos a la producción. Tienen otra instalación en Austin, TX. ¿En el futuro puede ser posible tener la clínica de Neuralink?

(0:46:00) Nir explicó rápidamente los pasos que permiten a Monkey Pager jugar el juego MindPong:

1. Registrando la actividad neuronal del mono a través del implante.
2. Entrenamiento de red neuronal artificial que predice la velocidad del cursor a partir de los patrones de actividad neuronal del mono.
3. Después de decodificar, el cursor se puede mover a una posición predicha. Si la posición se ajusta al objetivo, el mono puede recibir una recompensa.

(0:51:50) Bliss mencionó un tema muy importante sobre la estabilidad de las señales a lo largo del tiempo. Este es un desafío para cualquier interfaz implantable para manejar la variabilidad de las señales (en diferentes estructuras cerebrales pueden ocurrir algunas variabilidades periódicas, pero también, aún más difíciles, no periódicas de las señales).

(0:56:00) Avinash actualizó algunos detalles sobre los módulos de procesamiento de los dispositivos de Neuralink, específicamente sobre los chips ASIC. Presentó algunas noticias sobre la mejora de varios aspectos: optimización del uso de ASIC, duplicación de la duración de la batería del dispositivo, su nuevo enfoque para la detección eficiente de picos en las señales. Actualmente, hay 1024 canales que recopilan los datos, pero pretenden escalarlo hasta 16 000 canales en el futuro.

(1:01:30) Matt indicó que existen serios desafíos cuando se trata de cargar el dispositivo, de los cuales el más relevante es la seguridad, como la seguridad térmica, por lo que la batería no alcanzará temperaturas significativamente más altas que las de los tejidos circundantes. Presentaron un video del cargador de Neuralink en uso, que muestra cómo el mono se acerca y usa el cargador. Matt mencionó sobre el rendimiento de carga mejorado y que trabajan en una próxima iteración de la solución.

(1:05:30) Julian explicó algunos aspectos de la comunicación entre los módulos del dispositivo y cómo abordan la prueba de sus diversos aspectos.

(1:11:30) Josh dio algunos detalles sobre un sistema artificial en el que monitorean diferentes aspectos de la vida del implante. En su sistema, pueden realizar estudios de “vida útil acelerada”, que les permiten ejecutar procesos en condiciones preespecificadas, para intentar estimar el rendimiento del implante, por ejemplo, observando los cambios de humedad o la longevidad del implante en una sopa bioquímica. Su objetivo actual es modificar el entorno de prueba, escalarlo y, por lo tanto, llegar a una gran cantidad de dispositivos bajo prueba en paralelo.

(1:17:00) Christine discutió algunos de los desafíos futuros si quieren que el robot quirúrgico realice todas las tareas neuroquirúrgicas. El robot parece haber mejorado significativamente; su visión parece ser muy avanzada, ya que el robot combina varios modos visuales y procesa la imagen para distinguir mejor la vasculatura y la corteza. Christine también mencionó las dificultades que surgen de la variabilidad interindividual e intraindividual y los desafíos futuros en la realización de craneotomía (es decir, apertura quirúrgica del cráneo) y durotomía (es decir, apertura quirúrgica de la duramadre, la más externa de las tres capas que cubren el cerebro).

(1:24:00) Alex explicó una posible forma de facilitar la actualización del dispositivo. Hasta ahora, los implantes estaban destinados a colocarse en la corteza, pero podría haber un problema de tejido cicatricial que llenara el espacio entre el implante y la corteza. Entonces, sería problemático quitar las roscas con electrodos correctamente durante la actualización del implante o la extracción total. Una de las soluciones propuestas es dejar la duramadre en la superficie del cerebro. Sigue siendo un desafío, ya que debido al grosor de la duramadre, la presencia de fibras de colágeno y la visibilidad limitada de la vasculatura, se necesita otra forma de abordar el problema. Actualmente trabajan en la obtención de imágenes adecuadas de la vasculatura debajo de la duramadre.

(1:29:00) Sam explicó que aceleraron la creación de prototipos de agujas para el robot. En lugar de 2 o 3 días para la prueba, que se necesitaban a principios de 2022, actualmente necesitan menos de una hora para la prueba.

(1:34:00) Lesley explicó que han desarrollado diferentes modelos de tejidos con los que pueden experimentar.

(1:37:00) Dan explicó algunos aspectos de la neurociencia de la visión con un ejemplo del surco calcarino [5], que está presente en el lóbulo occipital, y discutió algunas propiedades de cómo se procesan las imágenes en la corteza visual primaria. Mencionó un experimento en el que uno de los monos no solo fue registrado pasivamente desde la región de la corteza visual, sino que también fue estimulado, y la estimulación produjo un fosfeno, un fenómeno inducido de percepción visual (en otras palabras: algo no está presente en el campo visual de uno). , pero uno lo percibe debido a la estimulación específica de las regiones relacionadas con la visión en el sistema nervioso).

(1:47:00) Joey presentó algunos resultados de experimentos con un cerdo que tenía implantes de Neuralink. Presentaron que son capaces de estimular los músculos de las patas de los cerdos y estos se contraen. Pero, ¿cómo podemos conectar la intención de mover una extremidad con su movimiento real, especialmente si el camino que conecta los actuadores con el cerebro está dañado? Piensan en eludir el camino entre la corteza motora y el asta ventral de la médula espinal, pero también, como la sensación es una parte crucial de la interacción motora, quieren proporcionar otro desvío recogiendo la señal del asta dorsal de la médula espinal y enviándola a la corteza somatosensorial.

En una sesión de preguntas y respuestas, cuando se le preguntó acerca de la fuente abierta de algunos de los datos experimentales que Neuralink ha recopilado hasta ahora, Elon respondió que no es un problema y que existe tal posibilidad. Desafortunadamente, no hubo respuesta cuando. Otras preguntas fueron sobre alternativas a la comunicación Bluetooth, problemas con el tejido cicatricial y degradación de la señal, pero las respuestas no fueron muy detalladas para reproducirlas aquí.

Puntos clave

El equipo ha hecho muchas mejoras:

• Con una vista previa de la superficie del cerebro, la segmentación de la vasculatura frente a la corteza y la orientación de las áreas para la inserción de hilos (ver las charlas de DJ y Christine).
• Lograr tasas de bits más altas en algunos experimentos (ver la charla de Nir).
• Optimización del uso de ASIC, duplicación de la duración de la batería, nuevo enfoque para la detección de picos (ver la charla de Avinash).
• Mejora del rendimiento de carga (ver la charla de Matt).
• Nuevo entorno para pruebas de “vida útil acelerada” (ver la charla de Josh).
• Cambio en la forma en que abordan la cirugía: no se extirpará la duramadre durante la cirugía (ver la charla de Alex).
• Creación acelerada de prototipos de agujas robóticas (ver la charla de Sam).
• Algunos de los datos experimentales probablemente serán de código abierto (ver la respuesta de Elon en Preguntas y respuestas).

La presentación de este año pareció ser mucho más profesional y menos exagerada que las ediciones anteriores. La implantación invasiva en la corteza es un esfuerzo complejo y multidisciplinario: no se trata solo de abrir el cráneo, colocar algo allí y cerrarlo. Los equipos presentaron su progreso y mejoras en varias áreas, y creo que es enorme, ya que así es como se ven los proyectos complejos: hay iteraciones continuas de mejores y mejores soluciones, manteniéndose en convergencia con otras disciplinas que contribuyen al producto.
Por cierto, el robot me sigue impresionando. Desde su primera iteración, que también fue un esfuerzo de ingeniería increíble en mi opinión, se convirtió en un trabajo aún más impresionante.

Uno de los problemas conceptuales que tengo es cómo abordarán los surcos cerebrales (como el surco calcarino mencionado por Dan), especialmente si quieren dejar la duramadre en su lugar. La superficie plegada de Brain es un desafío serio, pero hasta ahora no vi ninguna respuesta a eso. Otra cosa: no soy neurocirujano, pero me pregunto si dejar la duramadre hará que sea mucho más fácil quitar el dispositivo Neuralink de la cabeza. ¿Qué pasa con los hilos debajo de la duramadre (es decir, entre la corteza y la parte inferior de la duramadre)? ¿No se cubrirán con un tejido cicatricial y entonces serán difíciles de quitar?

ana

Referencias

[1] Neuralink Show and Tell, evento de video de otoño de 2022. Publicado por el canal de Neuralink en YouTube . Fecha de acceso: 01.12.2022. URL:https://www.youtube.com/watch?v=YreDYmXTYi4.

[2] Inteligencia artificial general . Fuente: Wikipedia. Licencia: CC BY SA 3.0 . Fecha de acceso: 02.12.2022. URL:https://en.wikipedia.org/wiki/Artificial_general_intelligence.

[3] Video de Monkey MindPong . Publicado por el canal de Neuralink en YouTube . Fecha de acceso: 02.12.2022. URL:https://www.youtube.com/watch?v=rsCul1sp4hQ.

[4] Willett, FR, Avansino, DT, Hochberg, LR, Henderson, JM y Shenoy, KV (2021). Comunicación de cerebro a texto de alto rendimiento a través de la escritura a mano. Naturaleza , 593 (7858), 249–254.

[5] Surco calcarino . Fuente: Wikipedia. Licencia: CC BY SA 3.0 . Fecha de acceso: 02.12.2022. URL:https://en.wikipedia.org/wiki/Calcarine_sulcus.