Neuralink pod lupou #16: Patenty a odborné publikace

V minulém roce se objevila kritika, že Neuralink nezveřejňuje výsledky své práce tak, aby pak mohly být kriticky zhodnoceny jinými vědci. Šlo o to, že výzkum a vývoj Neuralinku neprochází takzvaným „peer review“, tedy odborným posouzením ostatními vědeckými pracovníky z oboru. Například Andrew Jackson, profesor v oboru neurálních rozhraní na univerzitě v Newcastlu, prohlásil: „Myslím si také, že je nešťastné, že prezentují (zástupci Neuralinku) svoji práci tímto způsobem (prezentacemi na YouTube), místo aby vydávali recenzovatelné vědecké publikace, které by umožňovaly zkoumat jejich tvrzení, ale to je zřejmě něco, na co si budeme muset zvyknout, když se neurální rozhraní přesouvají z akademického do komerčního sektoru.“

Profesor Jackson tedy narážel na to, že se Neuralink místo vydávání odborných publikací soustředí na své výroční prezentace, tak jak to dělají například Tesla, SpaceX nebo i jiné velké firmy jako Apple, Samsung a podobně. Podívejme se tedy, zda je tato kritika oprávněná a co je možné na Internetu najít v souvislosti s patenty a vědeckými publikacemi Neuralinku.

Odborné publikace

Odborné práce Neuralink a jeho zaměstnanci publikují na serveru bioRxiv (kde písmeno x má být chápáno jako řecké písmeno chí a název má být vlastně zkratkou bio-archiv). Jak uvádí česká verzi Wikipedie, jde o webovou stránku s otevřeným přístupem, určenou pro publikování takzvaných „preprintů“ z oblasti biologie. Termínem preprint pak bývá v akademické obci označován článek, který ještě neprošel recenzním řízením, ale již byl nějakým způsobem zveřejněn. Preprintem tedy nejčastěji bývá dokument nabídnutý k recenznímu řízení.

Na tomto serveru můžeme najít dvě práce spojené s Neuralinkem. Ta první se týká jedné z dřívějších verzi neurálního rozhraní. V druhé jde o neurochirurgického robota, kterého Neuralink používá k implantování elektrod do mozku.

BioRxiv: Integrované neurální rozhraní s tisíci elektrodami
v originále: An integrated brain-machine interface platform with thousands of channels
odkaz: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/703801v4
datum vydání: 2019-08-02
autoři: Elon Musk, Neuralink
status: preprint, bez „peer review“

Hodně z toho, o čem tento dokument pojednává, bylo představeno na prezentaci v létě roku 2019. Naše shrnutí je dostupné ve dvou článcích zde a zde. Je tu však určitý rozkol, protože dokument nepředstavuje rozhraní N1, o kterém byla řeč na zmíněné prezentaci, ale jinou (pravděpodobně dřívější) verzi rozhraní s třemi tisíci elektrodami (N1 jich měla 1024). Je to trochu divné, protože dokument byl publikován ve stejné době (dva týdny po prezentaci).

Jako autor je uveden sám Elon Musk a celý Neuralink. Docela by mě zajímalo, zda skutečně Musk něco z toho dokumentu napsal, a jestli ano, tak co konkrétně. Práce postupně představuje, jak by mělo fungovat celé rozhraní, poté popisuje polymerová vlákna a elektrody, neurochirurgického robota pro jejich vpichování do mozku, mikročip a způsob interpretace neuronových impulzů.

Rozhraní, o kterém pojednává zmíněný dokument (Zdroj: bioRxiv, Neuralink)

BioRxiv: „Šicí stroj“ pro pořizování minimálně invazivních neurálních záznamů
v originále: The „sewing machine“ for minimally invasive neural recording
odkaz: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/578542v1
datum vydání: 2019-03-14
autoři: Timothy L Hanson, Camilo A Diaz-Botia, Viktor Kharazia, Michel M Maharbiz, Philip N Sabes
status: preprint, bez „peer review“

Tento dokument není přímo zaregistrovaný na Neuralink, ale minimálně tři z jeho autorů – Tim Hanson, Camilo Diaz-Botia a Philip Sabes – byli v době jeho publikování zaměstnanci Neuralinku. Pojednává o neurochirurgickém robotu, který v Neuralinku, trochu s nadsázkou, často označují jako „šicí stroj“, protože podobně funguje i vypadá.

Invazivní systémy pro záznam mozkové aktivity až do příchodu Neuralinku používaly tvrdá neelastická elektrodová pole. Není divu, že Elon Musk nedávno napsal o zařízení Utah Array, že vypadá jako středověký nástroj k mučení. Neuralink přišel s úplně jiným přístupem. Neurochirurgický šicí stroj má do mozku vpichovat elastická polymerová vlákna s mikroelektrodami, což velmi snižuje invazivnost systému a prakticky eliminuje jizvení. K tomu ještě robot automaticky vyhledává místa pro elektrody, tak aby se vyhnul krevnímu systému v mozkové tkáni, čímž minimalizuje krvácení. Velký význam zde mají také rozměry implantovaných elektrod – robot je schopen vpichovat vlákna o tloušťce několika mikronů, což je mnohem méně než je tloušťka lidského vlasu.

Preprint popisuje všechny funkce a podsystémy robota, dokonce i jaká elektrodová vlákna má „všívat“ do mozku a jak se vlákna vyrábějí. Je uvedeno i to, jaké mají autoři s robotem praktické výsledky.

3D schéma „šicího stroje“ (Zdroj: bioRxiv)

Patenty

Stackovatelné čipy pro neurologická data
v originále: Network-on-chip for neurological data
status: přiznaný patent
číslo patentu: 10824579
datum přiznání: 2020-03-11
dokumentace: https://www.freepatentsonline.com/10824579.html
vynálezci: Dongjin Seo, Paul A. Merolla, Manuel Alejandro Monge Osorio

V patentu jde o design a funkce stackovatelných (slučovatelných) mikročipů, které byly součástí starší verze rozhraní, N1. Jsou zde popsány jednotlivé hardwarové komponenty čipu, jako jsou zesilovače nebo konvertory analog-digital. Představen je také způsob jejich komunikace, tok dat (angl. traffic flow) a dokonce i struktura konkrétních datových paketů.

Nová verze rozhraní, představená na prezentaci v srpnu 2020 a označovaná jako The Link v0.9, už vypadá zcela jinak a, jak už jsme dříve spekulovali, pravděpodobně nepoužívá stackování čipů. Jak na prezentaci v roce 2019 uvedl DJ Seo, šéf týmu implantovaných systémů a jeden z autorů tohoto patentu, typický vývojový cyklus počítačového čipu v běžných firmách, je dlouhý několik let. V Neuralinku je to okolo tří měsíců. Za dva roky tehdy firma vyvinula 15 různých čipů. Aktuální čip již tedy velmi pravděpodobně vypadá úplně jinak. Některé prvky jeho architektury však Neuralink může dále využívat.

Jako autoři patentu jsou uvedeni DJ Seo a Paul Merolla, oba jsme mohli vidět na loňské prezentaci, a dále Manuel Monge Osorio, dnes již bývalý zaměstnanec Neuralinku.

Schéma stackování čipů (Zdroj: Neuralink)

Produkce a design elektrod
v originále: Electrode fabrication and design
status: registrována přihláška
datum registrace: 2019-09-12
dokumentace: https://www.freepatentsonline.com/y2020/0085375.html
vynálezci: Vanessa M. Tolosa, Zachary M. Tedoff, Timothy L. Hanson, Timothy J. Gardner, Camilo A. Diaz-Botia, Supin Chen

Patent se týká výroby multi-elektrodových mikrovláken implantovatelných teoreticky do jakékoliv citlivé živé tkáně, například do mozku. Vlákna de facto tvoří lineární elektrodová pole, jejichž implantace je prováděna za pomocí jediné jehly. Mají mikronové rozměry, jsou velmi tenká a ohebná. Jejich elektrody mají být používány pro záznam a vysílání elektrických impulzů z mozku i do mozku. Díky speciálním materiálům, malým rozměrům a specifickému designu, mají být elektrodová vlákna vysoce biokompatibilní a odolná proti degradaci v živé tkáni. Mají také při implantaci minimalizovat poškození tkáně, zamezit vzniku jizev a díky tomu pak mnohem lépe registrovat a stimulovat mozkovou aktivitu. K tomu mohou být zaváděna hlouběji než konvenční elektrody. Minimální rozměry a invazivnost pak také umožňují zavádět elektrody do mozku v mnohem větší hustotě než jakákoliv jiná elektrodová pole.

Jak jsme informovali v nedávném článku, Vanessa Tolosa, která v Neuralinku vedla tým mikrofabrikace elektrodových vláken, už ve firmě nepůsobí. Stejně tak Tim Hanson, Tim Gardner a Camilo Diaz-Botia. Zach Tedoff a Supin Chen, zdá se, zůstali.

Schéma různých typů elektrod (Zdroj: Neuralink)

Techniky počítačového vidění
v originále: Computer vision techniques
status: registrována přihláška
datum registrace: 2019-09-12
dokumentace: https://www.freepatentsonline.com/y2020/0085508.html
vynálezci: Ian M. O’Hara, Vikash Gilja, Kenny Sharma, Timothy L. Hanson, Timothy J. Gardner

Patent týkající se technik robotické implantace výše zmíněných elektrodových vláken do mozkové tkáně. Neurochirurgický robot má následující subsystémy, ve kterých jsou potřebné techniky počítačového vidění (tedy počítačové rozeznávání objektů nebo jejich tvarů a jiných vlastností):

  • systém pro zachycení vláken
  • systém pro zaměřování míst pro implantaci
  • systém pro ověřování správnosti implantace

Proces implantace vlákna pak probíhá následovně:

  • robot pomocí počítačového vidění vyhledá záchytný element vlákna (malou smyčku na jeho konci)
  • vlákno je nasvíceno světlem blízkým vlnové délce UV
  • díky fluorescenci polymerového vlákna systém získá jeho obraz
  • pomocí triangulace určí jeho přesnou polohu v prostoru
  • proběhne analýza cílového místa počítačovým viděním
  • je vybráno místo pro implantaci vlákna
  • robot provede implantaci

Tim Hanson a Tim Gardner z autorů patentu, jak bylo uvedeno výše, už v Neuralinku nepracují. Ian O’Hara, pokud je jeho profil na LinkedIn aktuální, je momentálně ve firmě šéfem robotiky. Vikash Gilja přešel do konkurenčního Paradromics. O Kennym Sharmovi informace chybí.

Schéma zaměřovacího systému neurochirurgického robota (Zdroj: Neuralink)

Implantace zařízení pomocí cartridge
v originále: Device implantation using a cartridge
status: registrována přihláška
datum registrace: 2019-09-12
dokumentace: https://www.freepatentsonline.com/y2020/0086111.html
vynálezci: Robin E. Young, Philip N. Sabes

Tento patent se týká celého robotického systému pro implantování elektrodových vláken do mozku, včetně toho co implantuje a jak to provádí. Zahrnuje všechny jeho komponenty:

  • biokompatibilní sondy (vlákna s elektrodami)
  • mikročip připojený k vláknům
  • cartridge (zásobník), ze kterého jsou vlákna brána k implantaci
  • jehla se systémem pro zachycení sondy
  • robotické rameno, ke kterému je jehla připevněna
  • kamera
  • mikroprocesor ovládající proces implantace

Samotný proces implantace pak probíhá tak, jak jsme jej popsali u předchozího patentu.

Spoluautorka patentu Robin Young v Neuralinku dále působí,  viděli jsme ji na loňské prezentaci. Philip Sabes z firmy odešel, ale působí jako externí konzultant.

Závěrem

Neuralink je soukromá firma, ne univerzita nebo jiný výzkumný ústav. Nemusí publikovat svoje výsledky. Přesto část publikuje. Na Internetu v souvislosti s Neuralinkem můžeme najít přinejmenším dvě odborné práce. K tomu není těžké najít detaily jednoho již přiznaného patentu a třech registrovaných žádostí o patent. Není tedy úplně pravdou, že by firma nepublikovala nic ze svého vývoje.

Na druhou stranu je ale pravda, že ve zveřejněných pracích jde spíše o techniku. Publikace týkající se detailů neurovědeckého výzkumu chybí.

Osobně by mě velice zajímalo, jak vůbec v Neuralinku vypadá systém interní dokumentace. Vývoj ve firmě jde tak rychle kupředu, že každé její další zařízení vypadá úplně jinak. Musí být obtížné udržet interní dokumentaci aktuální. Kdyby zaměstnanci měli navíc vše publikovat ve veřejných pracích a patentovat, nedělali by nic jiného a vývoj by to jistě zpomalilo.

Nabízí se zde však otázka, zda Elon Musk později nebude chtít vývoj a výzkum Neuralinku zveřejňovat, tak jako třeba nyní patenty Tesly, aby urychlil postup v oboru neurálních rozhraní. Jeho cílem není díky Neuralinku vydělat, ale zabezpečit lidstvo proti eventuální nepřátelské umělé inteligenci.

< Předchozí část Následující část >

Předchozí články ze série Neuralink pod lupou:




Mohlo by se vám líbit...

Odebírat komentáře
Nastavit upozorňování na
guest
1 Komentář
nejstarší
nejnovější nejlepší
Inline Feedbacks
Zobrazit všechny komentáře
Ferrero

Díky! Je toho, upřímně, méně než by fanoušek chtěl vidět. Snad tomu tak nebude dlouho!