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睡前消息575期：马斯克脑机接口，印尼的农业内卷
2022年4月11日睡前消息文字版第575期
睡前消息575期文稿：马斯克脑机接口，印尼的农业内卷
大家好，2022年4月11日星期二，欢迎收看575期睡前消息，请静静介绍话题。
马斯克脑机接口
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4月份，全世界都在关注马斯克的星舰重型火箭首飞测试。但与其同时，马斯克的企业还在推进另一项重要技术的研发，脑机接口测试。
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去年12月1日，马斯克的Neuralink神经连接公司召开发布会，表示Neuralink一直在努力启动人体试验，已经向FDA提交了所需的所有文件，预计第一次人体实验将在6个月内开展。而且一旦人体实验开始，马斯克也会在自己的大脑中植入脑机接口设备。
https://www.youtube.com/watch?v=VlDx6yzomEg
https://www.bilibili.com/video/BV1sW4y1p7wV
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3月3日，有报道说，2022年FDA曾经拒绝马斯克开展脑机接口人体实验测试。
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1759312142514575600
到了3月28日，有至少个知情人对媒体表示，Neuralink公司正在和美国美国最大的神经外科中心接触，寻找合适的病例，准备治疗瘫痪病人。督工你怎么看待马斯克急着推进的脑机接口实验？
植入式脑机接口技术能够给残疾人提供额外的行动能力和沟通能力，这在多年以前就得到了证实。但到目前为止，全世界只有36人植入了脑机接口，可以说植入式脑机接口还停留在实验室水平。这主要有两大原因：
一是安装植入式脑机接口设备就要进行开颅手术，而开颅手术目前还是不能批量复制的复杂手艺活。美国有500多万不同程度的瘫痪病人，而美国有开颅手术资格的神经外科医师只有150多人。潜在需求和美国的医疗体制问题之间有明显矛盾。
二是在现有的技术水平下，植入脑机接口的手术预后难以保证。插入大脑的电极会产生排异反应，让电极附近的脑组织变成疤痕组织，覆盖电极，阻断工作。目前普遍使用的犹他阵列电极寿命只有2-5年，植入者如果不想回到失能状态，就得再次进行脑部手术。
这两个问题叠加，导致FDA一直不愿批准脑机接口成为普遍治疗手段。
斯坦福大学的脑机接口试验：https://www.bilibili.com/video/av59884211
匹兹堡大学的机械触觉试验：https://www.bilibili.com/video/BV16N411Z7yZ/
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马斯克的公司，比如说特斯拉造电动车，SpaceX造火箭，一向用工程师的思路解决问题。不一定追求原理上的突破，而是针对绕不过的技术问题，展开一连串的技术改进，用量变积累出质变。在脑机接口方面也一样，既然开颅手术太复杂，那就研发专用的手术机器人；排异反应导致电极寿命有限，就开发尺寸更小，生物相容性更好的柔性电极。最终目标是把脑机接口设备变成普通家庭可以随时使用的产品，而不是需要专家操作的治疗方案。
Neuralink的手术机器人：https://www.youtube.com/watch?v=-gQn-evdsAo
为了验证手术机器人和各种电极的可靠性，Neuralink公司只能大量使用动物实验。根据路透社的消息，自2018年开展动物试验以来，Neuralink公司共杀死了50多只猴子，200多只羊和猪，如果算上大鼠和小鼠，那么Neuralink至少已经杀死了1500只动物。
这在中国也许根本不是个事，但在美国，是一件足够引发舆论攻击的罪状。
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美国的《动物福利法案》（Animal Welfare Act）不算苛刻，并不限制使用试验动物的数量，定义的“试验动物”限于温血动物，而且不包括动物试验最常用的大鼠和小鼠。《动物福利法案》的关注重点，是尽量减少试验对象的痛苦；如果试验动物已经遭受了不可逆的损害，就要及时杀掉，不能再做其他试验。
动物福利法案链接：https://uscode.house.gov/view.xhtml?path=/prelim@title7/chapter54&edition=prelim
但Neuralink的手术操作比较粗糙，而且为了收集数据；有很多经过手术已经无法恢复正常生存状态的猴子、猪和羊没有被立刻宰杀，而是长期观察，反复试验。最终有Neuralink员工向媒体举报。导致Neuralink公司受到农业部的调查，甚至可能影响人体实验的进度。
https://www.vox.com/future-perfect/2022/12/11/23500157/neuralink-animal-testing-elon-musk-usda-probe
https://www.washingtonpost.com/technology/2022/12/13/elon-musk-animal-cruelty-fda/
但无论从人类医学角度看，还是从动物权益看，只要不是彻底否认脑机接口实验的意义，似乎都没有更好的方案保护动物和人。如果要求严格遵守《动物福利法》，做过实验的动物就得杀，不能留着看数据，那Neuralink公司就要杀死更多的动物才能完成测试。如果严格限制用动物做破坏性实验，人类患者就要接受更多的风险，更长时间的等待。所以，从立法精神来看，美国司法部门对马斯克实验的阻碍不会太严重。估计在星舰第一次测试后不久，就会看到脑机接口从实验室进入医疗实践。
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除了Neuralink，其他脑机接口公司目前发展到了什么水平？
植入式脑机接口开发是个跨学科跨领域课题，需要包括计算机、神经生物学、工程技术、外科手术各方面的专家合作。目前世界上有影响力的植入式脑机接口团队基本都有名牌大学和医院的背景。
目前全世界36例人类脑机接口植入中，32例是由黑石神经科技公司（Blackrock Neurotech）完成的，得到了布朗大学、哈佛医学院、马萨诸塞州总医院、普罗维登斯退伍军人医务中心的支持。黑石公司的独家秘籍是“脑门”（BrainGate）技术，在病人的脑中和手臂中都植入电极，通过信号转换系统和计算机实现通信，让脊髓损伤病人的重新控制自己的肢体，或者残疾人控制机械义肢，甚至恢复触觉。
https://www.youtube.com/watch?v=9ETYPpPCfPU
https://www.youtube.com/watch?v=ktpdmgp-2oM
https://www.brown.edu/news/2022-02-08/cerf
斯坦福大学也有一个脑机接口团队，由霍华德·休斯医学中心资助。斯坦福团队认为，和行动能力相比，残疾人更需要沟通能力，用来表达述求，享受文化产品。所以斯坦福团队的脑机接口技术重点是脑控打字，开发了“意念书写”技术。用户只要想象书写字母的笔迹，就能在屏幕上输出对应字母，速度达到每分钟90个字符，准确率99%，和普通人手机打字差不多。这项成果登上了2021年《Nature》杂志的封面。
https://www.youtube.com/watch?v=XRw3Jt4Qr2Y
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还有一家有希望实用的植入式脑机接口公司是神经同步公司（Synchron）为了避免复杂的开颅手术，神经同步公司开发了脑血管支架电极（Stentrode），借助微创手术，在导管室就可以完成植入。这项手术伤害小，已经通过了FDA认证。公司创始人在澳大利亚墨尔本大学完成了发明，随后得到了美国国防部高级研究计划局的资助（DARPA）。
https://www.youtube.com/watch?v=mm95r05hui0
神经同步公司创始人、CEO托马斯·奥克斯利2022年的演讲视频：https://www.youtube.com/watch?v=7Fiaew7nDmE
除此之外，美国还有一些植入式脑机接口公司，不过提供的主要是细分领域的服务。比如说NeuroPace公司针对耐药性癫痫患者，用植入电极监控脑部状态，目前已经上市。原本和马斯克一起创立Neuralink的马克斯·霍达克，现在自己创业，开发针对视觉神经中枢的脑机接口。
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相比之下，马斯克的Neuralink公司，反而是一个另类，不愿意和大学或者医院有太密切的关系。本来Neuralink和加州大学戴维斯分校合作，重要原因是戴维斯分校和加州国家灵长类动物研究中心关系密切，可以弄到猴子。但是由于对待试验动物的态度不一样，2020年合作就结束了，去年2月，戴维斯大学还特意发表声明，表示两方面没关系。这两年Neuralink网站的招聘信息显示，马斯克一直在招募神经生物学和外科手术人才，想自行组建一支完整的技术团队，按他的意愿开发脑机接口。毕竟他自己宣称要做成熟产品的第一批尝试者。
https://www.ucdavis.edu/news/uc-davis-and-neuralink
Neuralink开发的的植入电极设备只有一个硬币大小，而且集成了芯片，可以在前端完成许多信号数据处理工作。和其他几个团队的通用脑机接口相比，Neuralink的产品看起来更接近大规模临床应用。
但是Neuralink踢开大学和医院，靠资本的力量一路狂奔，也的确得罪了很多人，甚至还有医生群体担心马斯克开发的手术机器人会让他们下岗。这次Neuralink公司被联邦调查，美国责任医师协会（PCRM，physicians committee for responsible medicine）立刻表态：不仅要禁止Neuralink继续从事动物试验，还要求FDA认定Neuralink此前从动物试验中获取的数据不合法。
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如果没听说过责任医师协会，你可以追溯最近几年鼓吹纯素食有益健康的说法，非宗教的源头基本都是它。可以说，马斯克在脑机接口领域和其他大多数领域一样，在彻底打败竞争者之前都处于被围攻状态。但这也从另一个角度证明了他可能是最接近成功的一个。
国内脑机接口产业发展水平怎么样了？
植入式脑机接口的难度超大更大，国内脑机接口产业的大多数企业都是做非侵入式脑机接口领域，推出各种脑波头环类，或者干脆通过人的眼睛去影响大脑。如果你情商高一点，可以说国内植入式脑机接口落后国外5-10年。具体来说完全跟着美国的溢出技术在围观。陈天桥的脑虎科技号称国内唯一的植入式脑机接口公司，但他真正的投资重心是在加州理工学院建立的陈氏研究中心。
https://neuroscience.caltech.edu/about/research-centers/tc-chen-brain-machine-interface-center
所以，除了少数医院会抱着死马当活马医的心态，用比较深入的实验去治疗精神疾病，比如说重度抑郁症。国内对脑机接口的应用，基本上都停留在娱乐层次。比如说神念科技Neurosky推出的读心耳机，宣称可以训练注意力，还可以根据脑电波状态选择音乐自动调节音量，价格2000多。第43期睡前消息分析过这一类产品，有兴趣的观众可以回顾一下。
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还有一些游戏，用上了脑控操纵，但是精确度和灵敏度很差，连《愤怒的小鸟》这一类触屏游戏都玩不了，距离大规模应用还很远。
如果马斯克的脑机接口测试成功，除了残疾人之外，普通人能不能用电极接口替代语言或者打字，和其他人、其他计算机高速沟通？
很难，神经细胞工作的时候，内部的能量密度要比外面的信号高出几个数量级。就算侵入式的脑机接口已经靠上了神经细胞，采集到的信号也不是大脑的神经命令本身，而是这些神经信号在周围环境中激起的波浪。
打个比方，我们大脑实际发出一个动作指令的时候，神经细胞的反应就像发动了汽车，气缸内的压强达到了上百个大气压，温度升到上千度。而脑机接口的电极是一个站在车外的观察者，不知道发动机到底干什么，只能观察车身的振动，听汽车的声音，由此做出判断，汽车即将动起来。但到底是往前走还是往后走，观察者只能根据其他信息做经验性的判断。
现在比较成功的脑机接口演示都是“脑控移动”，貌似可以很灵活地指挥假肢。但这不过是利用了大脑内部固有的运动中枢，测量了运动中枢比较明显的电磁信号。这些信号模式，在人类出现之前，就已经固化在猴子大脑里面了，所以可以被电极利用，拿来指挥肢体。
抽象的概念是人类最近几千代才产生的，几乎每个大脑都有自己的解读方式，很难统一识别。所以如果只是采用植入电极的话，和外界沟通效率的上限，就是一个人手指的运动水平，类似于打字或者手语。这对残疾人来说当然很有用，对于特殊工作人员指挥机械臂应该也很好用。但如果想用植入式电极传递更复杂的信息，比如说瞬间从硬盘里面下载一篇论文，这东西在理论上应该做不到。
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现在除了电极接口，人类还在考虑其他的技术路线。前面提到，传递信息的时候，神经内部的信号强度，是外部的几百上千倍，所以，将来也许有成熟的技术，直接收集神经内部的化学信号，进行更高效的沟通。那才有可能实现读心术或者是外接硬盘一类的科幻效果。
http://edu.people.com.cn/n1/2023/0114/c1006-32606670.html
但就算脑机接口停留在马斯克的插电极水平上，只要技术成熟了，也能解决当前人类的大问题。大多数工业国现在都出现了老龄化趋势，等到生育高峰的年轻人自己老去，不可能像现在这样享受充足的护士资源。更何况再细心的护士，也不可能了解老人每一个细微的要求。如果我们在肌肉力量衰弱之后还想有高技术的生活，最好期待脑机接口和机械臂一类的技术快点发展。
印尼的农业内卷
3月28日，在印尼最重要的巽他海峡，阿纳克·喀拉喀托火山发生4次喷发，火山灰形成的烟柱第一天就达到2500米，在雅加达市郊可以看到。
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昨天4月9号，爪哇岛中部长期活跃的默拉皮火山又开始冒烟了。
https://www.chinanews.com/tp/hd2011/2023/04-10/1063906.shtml
督工，好像隔几天就会听说印尼火山喷发的消息，这里的人为什么要和冒烟的火山住在一起？
印尼人也没办法，火山的威胁大，不如饿死的威胁大。
印度尼西亚是赤道线上的群岛国家，在人类到来之前，这里的植被以热带雨林为主。热带雨林看着生机勃勃，但因为高温和降水多，土壤表层的有机质会很快分解，和生物有关的矿物质大量流失，土壤比温带的荒漠还要贫瘠。一旦开发成农田，很快就会绝收。在这种地方，别说人类生存，就是本土的动物都要经常到河岸和山洞去吃泥土，补充微量元素。所以在化肥出现之前，热带雨林很难产生农业文明。
但是印尼的爪哇岛是一个热带另类。作为世界上人口最多的岛屿，爪哇岛居民超过了1.5亿，比俄罗斯还多几百万。而俄罗斯土地是1700多万平方公里，爪哇岛只有俄罗斯的1/134。在印尼内部看，爪哇岛以6%的面积，养了全国60%的人口，人口密度是每平方公里1100多人，是长三角地区的两倍，接近北京市的水平。
爪哇岛能在热带喂饱1.5亿人，最大的依仗就是火山灰，把高温多雨的劣势变成了优势。
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从地质学上看，爪哇岛位于亚欧板块与澳洲板块的交界，而且是两个板块之间的消亡边界。地球板块相互挤压碰撞，形成了一系列包含火山的岛屿，也就是印尼的主要国土。印尼全国有400多座火山，其中活火山120多个。爪哇岛上有火山112座，其中活火山35座。周围的海里还有一系列的大型火山，比如说3月末喷发的阿纳克·喀拉喀托火山。历史上每次大型喷发都会导致全球气候变化，所以这次喷发才引人关注。
爪哇岛上的几十座火山多则几百年，少则一两年喷发一次，虽然每次喷发都往往杀人，但也喷出上亿吨的火山灰，释放各种矿物元素。这些矿物质被热带降雨溶解，渗入土壤，肥力很高，所以爪哇岛可以在热带雨林气候下长期维持水稻田，形成了热带农业文明的基础。
https://www.youtube.com/watch?v=MhifUwbQj6o
从火山分布图看，爪哇岛附近的苏门答腊岛同样有很多火山，而且面积比爪哇岛更大，还紧靠交通要道马六甲海峡，为什么不是苏门答腊岛聚集最多的人口？
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虽然爪哇岛和苏门答腊岛都是在板块边缘，但具体看形成模式，爪哇岛算是火山喷发“堆”出来的，苏门答腊岛算被板块“挤”出来的。所以，苏门答腊岛上有连绵山脉，隔绝了东西两侧的交流。而爪哇岛上的山峰错落，不会形成降雨过分集中的雨影带，比较利于农业灌溉。
从气候看，苏门答腊岛卡在赤道上，爪哇岛偏了七八个纬度，岛上的干湿季变化也更明显，这有利于农业发展和人类生活。最后，苏门答腊岛紧靠马六甲海峡，历史上一直是各个文明冲突的前线，而爪哇岛相对避开了战乱。所以爪哇岛最终成了东南亚的海上人口重心。
爪哇岛的火山农业生产力到底有多强？
现代水稻每公顷年产量一般是3-6吨，中国相对精耕细作，水利发达，平均每公顷7吨多一点，美国水稻公顷产量超过8吨。
印尼爪哇岛，一公顷水稻年产量只有2吨左右。只有在爪哇岛，肥力和降水支持水稻全年生长，一年收获3到4季，每公顷年产量接近极限的10吨。如果不考虑火山喷发的威胁，爪哇岛可以算是世界上最适合种水稻的地方。
历史上，爪哇岛虽然从9世纪开始就有发达的文明，但毕竟是欧亚大陆的边缘，缺乏农业技术。根据英国殖民当局的估计，19世纪初，爪哇岛的人口大概是500万到1000万左右。
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之后随着现代化农业技术引入，爪哇岛的人口和粮食产量出现了近乎同步的高速增长，新增的粮食用来养人，新增的人口用来种地，一直到现在1.5亿人口，爪哇人依然能靠本地的水稻田吃饭。和大多数农业国家相比，爪哇岛的人口在20世纪增长了十几倍，是一个惊人的比例。
这个现象引发了许多学者的兴趣。美国社会人类学家克利福德·格尔茨曾经为此研究爪哇岛的水稻农业，在1963年出版了自己的研究成果。
格尔茨发现，爪哇地区的人口密度、水稻田和甘蔗田之间存在相互依赖的结构性关系。因为水稻和甘蔗种植都需要大量人力，而引入甘蔗种植就需要改善灌溉条件，从而有利于提高水稻的单产，保证了水稻种植的边际劳动生产率不会递减。在火山灰肥料的支持下，水稻产量基本会随着劳动力投入的增加线性增长。
同时，因为殖民者和强迫种植制度的存在，爪哇人没有资本进行经济转型，所以积累的经济潜力全部用于扩大水稻种植，格尔茨说，这是“内卷化（Involution）”。后来说的内卷概念，源头就在爪哇岛的水稻密集农业。
去年印尼统计，2021年的大米年产量达到了3100万吨，2022年可能达到3200万吨，国内只需求2800万吨，还有余力出口。其中爪哇岛生产了1800万吨水稻，大致相当于爪哇岛在印尼的人口占比。爪哇岛居然还是没有触碰到自己的农业极限。这可以说是印尼人的福利，也可以说是印尼的负担。怎样走出内卷，在几十座活火山之间建立工业社会，是印尼当下最大的问题。
575睡前消息到此结束，文字内容随后发在睡前消息编辑部公众号，视频同步在微博“睡前视频基地”更新。我们周五再见！