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马斯克的脑机接口能如愿以偿吗？: dsm9393 2019-7-24 15:49; 马斯克的脑机接口能如愿以偿吗？都世民（ Du Shimin）摘要：本文主要讨论马斯克的脑机接口设备更新的要点，他发布的计划真能如愿以偿吗？可能会出现什么问题，将如何应对？是能治病，还是导致新的疾病？关键词：马斯克，脑机接口，电极，传输线，芯片 2019 年 7 月 19 日，参考消息网报道 , 西媒称，美国特斯拉汽车公司创始人埃隆 ·马斯克领导的“神经连接”公司，致力于研发人脑和电脑之间建立联系的系统。 16 日，该公司在美国旧金山展示了其在相关研究上的进展，包括其研发的第一套脑机接口系统。刷屏新闻来自哪里？［ 1-4 ］ 2019-07-17 15:08:21　，网易智能最先发布中文：马斯克的脑机接口设备真的来了最早明年人体试验。 2019 年 07-17 23:07 ，百家号知了 Tech 发布： “ 马斯克又来搞事情了！这一次，他真了脑机接口系统 ”。 2019 年 7 月 1 8 日 09:25 ，华泰证券发布： “黑客帝国”时代到来马斯克发布脑机接口系统。 2019-07-18 ，爱奇艺发布视频：马斯克发布脑机接口系统！有望明年进行人体实验。综合信息如下：马斯克宣布的 “脑机接口 ” 要点 2019 年 7 月 17 日下午，特斯拉创始人马斯克宣布要点： 1. 已经找到了实现高效脑机接口的方法； 2. 脑机接口系统由三个部分组成：〔 1 〕 “ 传输线 ” ，直径约为 4-6 微米柔软导电线，作用是和外部芯片连接，它们分布在 96 个线程上的每个阵列中，拥有 3072 个电极；〔 2 〕 Neuralink 开发的一款型号为 N1 的感知芯片，能够读取和处理大脑传出的信号； 3. 开发了植入人脑 “ 传输线 ” 的缝线机器人。它就像一个神经外科医生，通过激光束来刺穿头骨，每分钟能植入 6 根线，整个过程真的就像缝纫机在缝衣服。通过运用透镜和计算机视觉系统，该机器人能够避免在传输线植入人脑时损伤血管或大脑本身；在动物身上至少进行了近 20 次 “传输线 ”的植入手术。成功率百分之八十几。 4. 利用鼠和猴进行了实验研究。自 2017 年以来，该公司一直在利用鼠做实验研究。已成功将小型电极（多达 1500 个）植入实验鼠大脑中。已实现对鼠脑活动的记录。马斯克在发布会的问答环节透露，该公司正在与加利福尼亚大学戴维斯分校的科学家合作，对猴子进行实验。有一只猴子已经可以用大脑控制电脑。马斯克认为该系统已经在老鼠身上实验成功，通过头部的 USB-C 接口收集传感器信息，但目前还仅限于有线传输阶段， Neuralink 是想实现无线传输；［ 4 ］ 5. 计划明年第二季度进行人体试验。该公司神经外科技术负责人马修 ·麦克杜格尔表示，按照计划，第一次临床试验将在因上部脊髓创伤而完全瘫痪的病人身上进行，试验将会在病人大脑中放置四组植入物。报道称，这些植入物是一些配有集成传感装置的传输线，在被植入者颅内还会植入芯片，以便通过蓝牙接收传感装置的信息。 6. 最终的计划是在人脑内植入四个传感器，其中三个位于运动区域，一个位于感知区域；还有一个自带电池的设备将安装在耳后。 7. 研发计划能够与人工智能形成共生关系；［ 4 ］通过这套系统， “神经连接”公司的目标是使人能够在植入物的帮助下，能控制智能手机；麦克杜格尔表示，对这项技术最初的应用之一是治疗神经系统疾病，但长期目标是使植入物变得足够安全、可靠和简单，以便应用于梦想大脑具有计算机能力的人，选择性手术。马斯克发布脑机接口系统是什么用意？马斯克发布的脑机接口系统新颖性表现在以下方面： 1 ）有 3072 个电极，电极数量超过 3000 ，这些电极的阵列，要事先设计，便准确定位，这是有新意的；他们采集的信号是生物电，不是无线电波； 2 ）采用的系统连线是有新意的，但没有透露具体材料， “ 线 ” 径约为 4-6 微米。假如说，它是蛋白质丝线，金属还原地杆菌的纳米线的超高导电性能远比人工纳米线的导电性能好，而且无毒。这是笔者的一种推测。［ 5 ］ 3）进入人脑的部分釆用的植入方法有创新。目前对单细胞的操作，已经有机器人操作，研制新型机器人，完成系统连线植入。看上去像缝纫机的操作方法，实际上不完全一样，因为电极的间距是不等的，操作面也不相同。通过运用透镜和计算机视觉系统，该机器人试图避免在传输线植入人脑时，损伤血管或大脑本身。 4 ）通过激光束来刺穿头骨，每分钟能植入 6 根线。这种打孔方法比较先进，比帕金森微创手术，速度加快了，安全性也提高了。但是由于连线数量甚多，在操作过程中，不可能没有危险。这么多植入物会带来什么问题？做过什么样的评估？ 5 ）唯一外置的设备安装在耳后，内含一枚电池。这一做法与帕金森微创手术有所不同，将来换电池的时候，会带来什么问题？电池的寿命是 5 年还是 10 年？ 6 ）马斯克宣布找到了高效实现脑机接口的方法。在刚结束的发布会上，马斯克甚至难以抑制自己的兴奋之情，一度笑场。马斯克把发布的计划当成了成果发布会，这显然不是一回事，发布的渠道，不是科技新闻，是商业财经渠道。希望不是炒作。 7 ）脑机接口的研究不是新问题，对此是有争议的？脑机接口采集的信息是不是意识？人的记忆是不是存储在植入物所放的区域，用这种电极的方法能不能够采集到？生物学至今，没有完全搞清楚。当然，用电极采集到的信息，让残疾人恢复某些动作，这是治病。但不等于这些做法就意味着是意念控制。文［ 7 ］认为：脑机接口是研究人或动物脑与外部设备间，建立的直接连接通路，以实时 “ 翻译 ” 意识，最终做到人类与人类之间、人类与机器之间自由传输思想、下载思维。这种说法为时过早。 8 ）为什么 Facebook 及 CTRL-labs 初创企业，只考虑采用一种值入规模较小的方法？马斯克的脑机接口系统是冒险，还是激进式商业炒作，吸引眼球和资金？马斯克的脑机接口能治什么病？马斯克发布的脑机接口系统试图帮助严重脑部疾病的患者，通过思维来实现交流，恢复运动与感官功能，比如让盲人复明。他们的目标是设计无线植入体并通过 iPhone app 控制的微型脑机接口。 · Neuralink 致力于创建人脑植入设备与机器交流的公司，该公司行事隐秘、只拥有 100 名员工。有有没有这样的研制实力？ · 2012 年至 2019 年，先后利用脑子接口实现以下功能：（ 1 ）一位女士在无人帮助的情况下，控制机器人手臂，完成了喝饮料动作：拿起杯子，将嘴凑到吸管边，顺利喝完它。拥有 96 个电极。（ 2 ）台湾一位全身瘫痪病人，目不能转、口不能言，在妻子的帮助下，仅依靠眨眼示意，竟写就一本书。（ 3 ）华盛顿大学的两位计算机科学家坐在两间不同的房间里，戴着通过互联网连接他们的大脑的帽子。这是无创非植入式电极的连接方式。两人要合作玩一款涉及 “开火”的视频游戏。（ 4 ）一位年轻小伙子站在球场上，他是一位腰部以下瘫痪近十年的病人，他借助一个脑机界面，通过他的大脑控制的机器人外骨骼，他能够将球踢到几英尺以外的地方。（ 5 ） 2019 年，美國哥倫比亞大學研究人員利用語音合成技術與神經網絡算法新開發出一種“聲碼器”﹐可將受試者傾聽數字時產生的腦電波還原為他們聽到的聲音。上述事例，说明脑机界面会在软硬件帮助下实现某种功能，但是这不能看成是意念操控。脑机界面技术能否改变人类，还是人类去改变它？是一个值得探讨的问题。马斯克发布的脑机接口系统植入人脑后，会带来什么影响？有短期效应和长期效应。脑机接口的研究人员，希望植入的芯片和电极的数量尽可能的多，这就会导致连线的数量以及能量的消耗增加。对大脑内部的环境造成相当大的冲击，如果脑内有无线传输通道，以及经络通道，这是人眼不可见的，所造成的影响需要认真对待，不要太简单的看这些问题。就帕金森微创手术，多数人能够改变疾病状况，但不能根治。也有少数人术后发生异常，头痛剧烈，发生这种现象的时间，也不一定，有的是半年以后，其原因不清楚。马斯克发布的脑机接口系统能否让盲人重见光明，笔者持怀疑态度。盲人复明的研究已经有几千年，按理说人类对眼睛的研究是比较深的，让人无奈的现象是近视眼成了全球流行病的第 3 位，业内医学专家至今仍然认为近视眼治不好！长此下去，未来的人们将会都戴上眼镜，这可不是言过其实的问题！马斯克发布的脑机接口系统是否考虑解决近视眼问题，因为让盲人重见光明，比解决近视眼难度更大。还是现实一些好，不要夸大其词，发诳语。千万不要以为，治疗神经性疾病简单，有人已预言，本世纪最难治的疾病是神经性疾病，因为这些疾病的机理不清楚，这是需要多学科交叉共同破解的难题。参考文献［ 1 ］马斯克的脑机接口设备真的来了最早明年人体试验，来源 : 网易智能， 2019-07-17 15:08:21　 http://tech.163.com/19/0717/15/EKA0HPK400098IEO.html ［ 2 ］马斯克又来搞事情了！这一次，他发布了脑机接口系统，来源：百家号知了 Tech ， 2019 年 07-17 23:07 。 http://baijiahao.baidu.com/s?id=1639318589731770537wfr=spiderfor=pc ［ 3 ］ “黑客帝国”时代到来马斯克发布脑机接口系统，来源：华泰证券， 2019 年 07 月 18 日 http://finance.sina.com.cn/stock/relnews/cn/2019-07-18/doc-ihytcitm2808575.shtml ［ 4 ］马斯克发布脑机接口系统！有望明年进行人体实验，来源：爱奇艺视频， 2019-07-18 https://www.iqiyi.com/v_19rrypormc.html#curid=3444700600_5afeb3935f6d266510222cc914f6cdf2 ［ 5 ］马斯克又发布 “黑科技”：将芯片植入人脑控制计算机，来源：参考消息网， 2019-07-19 http://www.cankaoxiaoxi.com/science/20190719/2385789_2.shtml ［ 6 ］国防生物与医学领域科技发展报告 (2017)/世界国防科技年度发展报告，军事科学院军事医学研究院卫生勤务与血液研究所，王东根、贾向志、王磊主编，国防工业出版社出版， 2018 年 4 月。［ 7 ］马斯克发布脑机接口系统专家：人体试验仍面临众多挑战，来源：科技日报， 2019-07-19 http://smart.huanqiu.com/ai/2019-07/15165583.html ［ 8 ］马斯克发布脑机接口系统！芯片直连大脑，激光开颅放置，可用 iPhone 操控！ http://www.sohu.com/a/327945024_524624; 个人分类: 小宇宙探索|3406 次阅读|1 个评论

电路理论是与量子力学相关度更大的理论，不是传输线理论的简化: 热度 4 fanjing1 2015-11-2 17:21; 大部分的学者（包括教科书）认为，电路理论是传输线理论的近似（在的情况下）。这是一种误解。造成这种误解的原因是，搞电路的人多重视应用性，没功夫顾及数学上的严谨性；而搞微波的人有些习惯性地想当然，在没有经过严格论证地情况下，把坡印庭能流推广到直流电。笔者认为，区分电路理论和传输线理论的适用范围,既要看llamda ，也要关注能流的方向和传播方式，不能一概而论。直流电作为特例，完全不存在坡印亭能流的传播，而仅仅是一种电势能的纵向传播，能量直接来自“源”。这有点儿类似虚光子。简言之，电路理论是与量子力学相关度更大的理论，而不是微波传输线理论的简化。笔者提出这个学术观点，依赖于以下几个朴素的事实： 1、麦克斯韦方程不考虑源的作用当年麦克斯韦提出场论时，并不重视源的作用。从麦氏方程的角度讲，大家所提到的真空光速 c 仅仅是在均匀平面波的情况下成立。现在科学界已经非常清楚，均匀平面波仅仅是一种理想。传输线理论研究的是特定边界条件下电磁波的传输过程。它是一种局域性理论：它不考虑“波从哪里来，它去向哪里”。 2、电路理论是考虑“源”的理论在电路理论中，“源”非常重要。理论体系以电压、电流、欧姆定律为主。其中，电压来自于电池，欧姆定律来自于材料特性。这方面的研究以凝聚态物理、固体物理为主，其研究对象是微观粒子及其变化规律，属于量子力学的范畴。微波传输线理论没有给电池设计、磁路设计等电工界关心的问题提供任何有效帮助。 3、电路理论的本质是非匹配，而传输线理论则是阻抗匹配在电路理论中，理想电压源的输出阻抗是 0 欧姆，负载则随意。实际的动力电池内阻已经到达 1 豪欧姆以下，阻抗匹配在这里是一个要尽量避免的概念。传输线理论的核心则是阻抗匹配。如果想利用传输线理论计算输出阻抗极小的电路能流，将出现无穷大的反射系数，计算无法进行。黄志洵教授对此有严格论述。 4、电力电子研究的主要问题是强非线性电力电子是当前的热点行业，新能源的发展离不开它。电力电子中所用到的三极管、二极管都是强非线性器件，而传统的传输线理论是很少研究非线性的。一些研究者发现，非线性条件下的传输线理论会出现相速度、群速度超光速的情况。 5、直流条件下的光子能量为零赵凯华老师试图使用坡印亭能流来解释直流电的能量传播，这实际上是微波的观点的推广。根据 E=hf ，直流电不应该有能量传输，这当然是荒谬的。事实是，直流电没有辐射，所以不存在光子，直流电只是不以辐射来传播能量罢了。它的能流来自电池电势所产生的纵向电场。对于源来说，势是比场更为基本的量。这恰好与量子力学中 AB 效应的结论有些类似。在电工学的研究中，电感、电容的特性与材料关系极大，而与周围的空间关系不大。一些学者把静场归结为虚光子，并且证明，外加场源后的真空态和无场源时的真空态是正交的。这也表明：直流电传输依靠坡印亭能流的观点是错误的。 6、带有欧姆定律的麦氏方程不是波动方程电磁波之所以称之为波，是因为无源的麦氏方程简化后变成亥姆亥兹方程，它是一个典型的波动方程。可是，如果我们考虑到欧姆定律，则此方程变成了混合形式：。在低频下，更是退化为：，这是一个典型的扩散方程。从数学上讲，扩散方程与波动方程分别属于椭圆方程和双曲线方程。这是两个相对独立的分类，不能说谁是谁的近似。扩散方程的速度与定义有关，这在《电磁通论》中早有论述。在笔者已经发表的文章中，也有论述。 7、无线输电无法使用微波传输理论来解决由于能源传输的需求，无线输电是近年来的研究热点。奇妙的是，几乎没有人使用坡印亭能流来研究这个问题。 MIT 的研究人员喜欢用量子隧穿、量子共振的概念，国内的研究人员则使用电路及其共振理论，在实践上做出了很好的成绩。搞理论物理的则喜欢使用超材料等高大上的概念，可惜并没有取得比电工理论更好的实验结果。依笔者看来，这不是偶然的。因为电工理论本来就是和量子理论更加接近的理论，研究的核心是相互作用。微波理论的定域性反而无法描述这类现象。综上所述，电路理论是一套非匹配的、与源有关的、依靠导体传递能量的非定域理论；传输线理论则是一套匹配的、与源无关的、依靠介质传递能量的定域性理论。它们在数学上和物理上都是正交关系，不存在谁是谁的简化这样的问题。如果非要这样思考，不如先回答：对称性理论是非对称理论的近似呢？还是非对称理论是对称理论的近似？听说搞理论物理的人起了个新名词：超对称性（悟空，你好调皮！）。说得草根点儿，这个问题也可等同为：“在这个世界上，是男人重要呢，还是女人重要？” 记得科学网有位博主说：理论物理堕落地让人掉泪。笔者虽然没有说这话的资格，却也有同感。这个世界原本就是丰富多彩、对立统一的，如果非要简化，至少也得分清楚主要矛盾和次要矛盾，分清楚能量传输路径。并不存在什么 Theory of Everything 。梁昌洪老师说的好：当波导壁有损耗时，传播模式和截止模式之间的界限被模糊化了，整个模式体系基础发生了强烈的“地震”，被动摇了。如果物理学必须有一个哲学思想作指引的话，我相信这个思想更应该是对立的阴阳，而不是简单的上帝。电工学理论从数学上看起来当然比传输线理论简单些，可是其物理思想上却更有深度。很少有资料谈及磁力线是什么？它在不同介质中的传输速度是多少？变压器中能量的传输依靠磁力线。由于楞次定律，传递能量的 B 恰好被抵消为 0 ，数学方法在此失效。法拉第力线的概念则显得更有生命力。仅仅为电工学正名，这还不够。我们更应该思考，是否我们忽略了某些被掩盖在数学简单性之下的物理复杂性？黄志洵老师提出要进行“三负”研究，即负折射率、负速度、负能量研究。前两者已经实现，负能量研究则仅在量子力学中有所提及。笔者认为，如果电路理论果真如笔者所预言，更加接近量子理论的话，负能量应该也可以在电路理论中找到。有这么几条线索可供思考： 1 、在重负载情况下，并联谐振回路的无功功率不断在和有功功率进行交换，其瞬时势能有可能进入负载。 2 、磁势能场在什么条件下是保守力场，什么条件下不是？ 3 、磁致冷材料发生相变，从环境中提取了热能，已经实现 cop 系数大于 5 。电工理论是微波理论的老大哥，新材料又是新能源的基础。重新理解电工学，并给予其恰当定位，有利于我们树立自信，完成特斯拉前辈的伟大梦想。搞无线输电的朋友都懂的。; 个人分类: 个人随笔|4971 次阅读|16 个评论

单导线纵波的传输模型（原创）: 热度 1 fanjing1 2011-9-21 21:13; 西方科学研究喜欢划定边界，这是好的传统，却也是致命的缺点。在电学理论中，低频使用理想导线模型，集总参数等；高频则使用传输线模型，分布参数等。低频时电子在导体中流动，空气是理想的绝缘体；高频时由于趋肤效应的存在，导体变成了绝缘体，空气倒成了能量的传播通道。因此，使用传输线方程来描述高频传输线行为。问题在于，如果频率不高不低呢？例如200KHz左右，这个时候能量到底是从导体中走呢，还是从空气中走？依我看，恐怕是兼而有之吧。可惜，没有人给出长导线情况下导体中电场纵波的传输模型。而这对于自由能源的研究是极其重要的，我试着将这个问题梳理一下。本人最怕数学，有不对的地方，请各位博友指正。另外，有研究高压电线浪涌行为的朋友请注意，很多人使用传输线方程来理论预测类似行为，而高压线的频率才50Hz，导体纵波效应恐怕远大于传输线效应。混个毕业论文倒也罢了，真到公司工作时，千万要多想一想。单导线纵波公式.pdf; 个人分类: 个人随笔|4787 次阅读|1 个评论

CRLH-TL——02162011: antenna 2011-2-17 02:02; 基于一维特异材料的微带漏波空间扫描天线.pdf 附件一：但是，纯左手的传输线在现实中是不存在的。复合左右手（CRLH）传输线在高频时必然显现出右手的特性。 Caloz C, Okabe H, Iwai T, et al. Transmission line approach of left handed (LH) materials, 2002: 39-39 漏波天线的辐射原理由色散曲线来说明。根据公式 beta_n=beta_0+2*n*pi/d (beta_0表示最低基模的相位常数，d表示周期，n表示空间谐波数（n=0,+-1,+-2,...）,n决定了电磁波是处于辐射模还是导波模。）图三被光锥+-beta*c分为四个区域：左手性导波模、左手性辐射模、右手性辐射模和右手性导波模。在II和III内，由于abs(beta)k_0,所以处于辐射模，会向外辐射电磁波，形成漏波天线。为了减少回波损失，在传输线两端加了50 Ohm阻抗匹配器。这种频扫天线的单位长度的能量辐射密度是由传输线衰减常数alpha决定的。大部分辐射能量是由传输线衰减常数的始端辐射出去，并沿传输线向后呈指数衰减。衰减常数alpha大时导致能量迅速辐射，相当于小的等效辐射孔径，即有较大的波束宽度；反之，小的衰减常数会导致较小的波束宽度。而随着单元数的增多，波束宽度也会相应变大。通过实验还可以知道，天线的增益可以通过增加单元数来增大。所以，这种传输线结构的漏波天线的阻抗匹配对增益和另外一半空间的瓣图有较大影响，可以通过改进阻抗匹配方式来进一步改善天线性能。 -------------------------------------------------- 附件二：基于一维复合左右手传输线的电控漏波天线.pdf 由周期系统的Floquet 定理可推知相位系数： beta_n=beta_0+2*pi*n/p 其中，n 为空间谐波次数，p为周期结构后中子单元的长度。结合（1）式，由文献可知，CRLH-TL漏波天线在漏波区域时的夹角为 theta=acsin(beta_n/k_0) 其中，n=0表示其工作模式为基模。; 1 次阅读|0 个评论

传输线的阻抗圆图小结: williammilo 2010-2-7 05:50; 我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！本文永久链接 http://xiongbox.com/传输线的阻抗圆图/ 1.阻抗圆图是求解均匀无耗传输线有关阻抗匹配问题的一类曲线坐标图。图上有两组坐标线，其中一组包括阻抗或导纳的实部和虚部的等值线簇，另一组包括反射系数模值和辐角的等值线簇。所有这些等值线都是圆弧（直线是圆的特例），故称为阻抗圆图或导纳圆图，简称圆图。 2.由于史密斯圆图将一切阻抗值限制在单位圆内，且易于读出反射系数值，应用最为广泛。完整的施米特圆图占有半无限大的平面，实用时仅能画出其局部区域，只适合于阻抗值变化范围不大的传输线问题。施米特阻抗圆图亦可改作导纳圆图使用，方法与史密斯圆图相同。; 个人分类: 电子信息工程与计算机科学|3442 次阅读|0 个评论

导行电磁波中传输线小结: williammilo 2010-2-7 05:40; 我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！本文永久链接 http://xiongbox.com/导行电磁波中传输线/ 1.传输线是以横电磁　（ＴＥＭ）模的方式传送电能和（或）电信号的导波结构。传输线的特点是其横向尺寸远小于工作波长。主要结构型式有平行双导线、平行多导线、同轴线、带状线，以及工作于准ＴＥＭ模的微带线等，它们都可借助简单的双导线模型进行电路分析。 2. 传输线方程又称电报方程，是说明传输线上电压和电流之间关系的微分方程组。按分布参数电路的观点，一小段传输线可等效为由分布电阻（欧／米）、分布电感（亨／米）、分布电导（西／米）和分布电容法／米）等集总元件构成的Ｔ型网络，实际的传输线表示为各段等效网络的级联。 3.由于传输线横截面上电磁场的瞬时分布与二维静电场、静磁场的分布相似，因而可借助静电场和恒流磁场的方法分别计算分布参数和，从而算出特性阻抗。常用的平行双线和同轴线的特性阻抗公式为平行线同轴线式中为同轴线填充介质的相对介电常数。 4. 高频馈电系统中的阻抗匹配十分重要，阻抗失配会使输送到负载的功率降低；传输大功率时易导致击穿；且由于输入阻抗的电抗分量随位置而改变，对信号源有频率牵引作用。传输线不仅用于传送电能和电信号，还可以构成电抗性的谐振元件。; 个人分类: 电子信息工程与计算机科学|3746 次阅读|0 个评论

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