本動画は、Neuralinkの共同創業者が2025年秋時点での同社の技術開発と臨床応用の現状を包括的に解説したプレゼンテーションである。2016年のイーロン・マスクによる「ニューラルレース」のツイートから始まった企業の創業ストーリーに始まり、脳とコンピューターを接続する高帯域幅BCIの開発過程が詳述されている。初期4年間のハードウェア基盤構築、動物実験を経て2024年の臨床試験承認に至るまでの技術的挑戦が説明され、第一製品「Telepathy」による脊髄損傷患者やALS患者への実際の臨床効果が具体例とともに紹介される。現在13名の参加者が1日平均8時間使用しており、待機リストには1万人が登録している。技術スタックとしては、精密な外科ロボット、1000チャンネルの神経電極を持つ小型インプラント、そして神経信号をデジタル制御に変換する機械学習ベースのデコーディングシステムの三大要素が解説される。今後の展開として、デバイス製造のスケールアップ、触覚回復・発話・聴覚・視覚(Blindsight)への適応拡大、そして最終的には全脳インターフェースの実現が目標として掲げられている。全工程を垂直統合する同社の戦略と、300名規模の小規模組織ながら各技術レイヤーで人材を必要としている現状も強調されている。
はじめに
まず最初に、会社の創業ストーリーについて少しお話しします。そのために、2016年にタイムマシンで戻ってみましょう。当時の世界を少し状況説明すると、ChatGPTはなく、Transformerの登場前で、自動運転もかろうじて動いている程度でした。
イーロンは2016年にニューラルレースについてツイートし、その後この分野で働く専門家たちに声をかけて、会社を立ち上げる可能性を探り始めました。当時、私は博士課程で「ニューラルダスト」と呼ばれるものに取り組んでいて、2016年10月にイーロンと出会いました。そして数ヶ月後、他の数名と一緒に、世界初の量産可能な高帯域幅BCIを構築する会社を立ち上げました。右下の写真を見せるのが本当に好きなんです。
これがオフィスの様子でした。初日の仕事は、確かOfficeMaxか何かに行って椅子を買うことでした。つまり、私たちは本当に何もないところから、一連のアイデアだけでスタートしたんです。その後の私たちの歩みをこれからご説明します。
その前に、BCIとは何でしょうか。Brain-Computer Interface、脳コンピューターインターフェースの略です。基本的には、脳との間で読み書きを可能にする一連の技術で、当初は麻痺を抱える何百万人もの人々を助けることを目指しています。心と身体のつながりが断たれた人たちです。
会社の最初の4年間は、基礎技術の構築に本当に集中していました。ワイヤレスで完全に埋め込み可能なシステムを構築するのは本当に難しいです。そしてそれを小さくすることは、本当に本当に難しいんです。
私たちは上段に見えるものを構築することから始めました。これらはUSB-Cコネクタが出ているワイヤード型のインプラントでした。下に見えるワイヤレスインプラントを構築するためのプラットフォームだったんです。また、初日から、私たちのシステムをスケーラブルに展開するためにはロボットを構築する必要があるという大きな理念を持っていました。
そこで、左上にあるこのロボットを構築することから始めました。これはeBayのパーツを寄せ集めて作ったもので、たった1台しかありませんでした。明らかにこれではうまくいかないので、それを製品化する方法を見つけて、現在あのような形になっています。これは人間に使用されているものです。
先ほど申し上げたように、最初の4年間は本当にハードウェアの構築に集中し、様々な異なる動物モデルでテストできるレベルまで仕上げました。そして2021年、私たちのサルの1匹、ペイジャーが心でゲームのポンをプレイするデモを行いました。それ以来、テスト、構築、再テスト、反復という3年間の集中的な期間を経て、2024年に臨床試験の承認を得ました。
第一製品:Telepathy
私たちの第一製品は「Telepathy」と呼ばれています。基本的に、脊髄損傷やALS、つまり首から下が麻痺している四肢麻痺の人々が、考えるだけでコンピューターや携帯電話などのデジタルデバイスを制御できるようにするものです。そして、それは人々の生活に真の影響を与えています。
この特定のケースでは、私たちの参加者の1人で、私たちは彼をP1と呼んでいます。最初の参加者だからです。彼がCivilization VIをプレイしています。彼は、Telepathyを手に入れた翌日、9時間ぶっ通しでCivilizationをプレイしたと言っていました。
これはデジタル制御だけでなく、ロボットアームにも拡張できます。これは私たちの参加者の1人が、約1時間のトレーニングを受けた後、ロボットアームでこの素晴らしい絵を描いているところです。
Telepathyは、スティーブン・ホーキングが患っていたようなALSなどの神経変性疾患を持つ人々にも機能します。これは私たちのALS末期の参加者の1人で、3人の子供がいます。彼は目しか動かせないため、以前は屋外では機能しない視線追跡システムで世界とやり取りしていました。
Neuralinkにはその問題がないので、これは彼が家族と一緒に外出し、ゲームをプレイし、そして子供たちが初めてお父さんの声を実際に聞くことができているところです。9月時点で、私たちは現在世界の12人の生活を変えています。先週の時点で、その数は13人になりました。
そして、ここで引用したい興味深い数字は、平均して人々が1日約8時間Neuralinkを使用しているということです。
次のステップ
さて、次は何でしょうか。1つはスケーリングです。この1万という数字、私は毎日これを見ています。これはTelepathyの待機リストに登録されている人数です。12人や13人は本当に素晴らしいですが、1万よりもはるかに少ないです。
想像できると思いますが、デバイスの製造、展開、患者サービスの両方をスケーリングするには多くの課題があります。それに関連する多くの課題があります。
2つ目の課題は、適応症の拡大に関わるものです。現時点では、私たちは動きに焦点を当てています。コンピューターのカーソルやロボットアームを制御できることです。また、彼らは触覚を持っていません。つまり、再び感じられるようにすることです。
私たちはまた、声を失った人が再び話せるようにし、再び聞けるようにし、Blindsightで再び見えるようにするプログラムを立ち上げています。そして、これらすべては最終的に、私たちが全脳インターフェースの構築と呼ぶものに向かっています。これは基本的に、脳のあらゆる部分から読み書きできることを意味します。
想像できると思いますが、これには大きな臨床的意味があり、私が言及したいくつかのことに対処するだけでなく、本当に深刻な精神医学的または神経学的障害、本当に考えられるあらゆることにも対処できます。これらはすべて脳のスパイクであり、それほど遠くない将来、実際に人間の能力を増強する可能性があると私たちは信じています。
そして本当に、最終的には、私たちは脳と呼ぶ3ポンドの宇宙を本当に理解しようとするための一連のツールを構築しています。
これがNeuralinkが何であるか、そしてなぜ会社として存在するのかについての簡単なスナップショットです。もし私たちのビジョンがあなたをワクワクさせ、それを形作る手助けをしたいなら、いくつかのエンジニアリングの課題についてお話ししますが、私が技術スタックのあらゆる層について話している間、そのスキルセットを持つすべての人が本当に必要であることを知っておいてください。
そして、やるべき仕事が山ほどあります。私たちはまた、非常に小さな会社で、わずか300人強です。ですから、インターンとしても正社員としても、大規模なスコープを得られますし、彼らに話しかけて、私が嘘をついているかどうか、彼らの経験がこれを反映しているかどうかを実際に話すこともできます。
技術の核心
さて、私たちは何を扱っているのでしょうか。一方には生物学的なニューラルネットがあり、もう一方にはコンピューターがあります。では、生物学的コンピューターから人工コンピューター、つまり実際のコンピューターへの意図をどのように得るのでしょうか。
こうやります。最高レベルでは、スパイクするニューロンがあります。私たちはスパイク率を測定しています。私たちのデバイスを通してスパイク率の変化を見ます。そして、それをカーソルの動きに変換する機械学習モデルがあります。
3つの主要なコンポーネントがあります。このインプラントを実際に届けるための手術とロボット。インプラント自体。そして神経デコーディングです。それぞれについてお話しします。
ユーザー体験から始めて
これから再生するクリップは、誰かがNeuralinkを取得する方法について説明しています。いくつかの異なるステップがあります。しかし最初に、人間の脳神経外科医がいます。願わくは、ロボットがこの部分も行うようになることを望んでいますが、現時点では、脳を露出させる人間の脳神経外科医がいます。
彼らは頭蓋骨に25ミリメートルの穴を開け、脳を露出させます。そして、ロボットにはこの小さな針があります。それは赤血球のサイズくらいです。つまり、本当に、本当に小さいです。人間の髪の毛よりも細く、このカニューレの中にあります。
そして、このカニューレは、ロボット上の精密モーターによって作動され、このスレッドループと係合して、それを掴みます。そして、それを128回脳に挿入します。スレッドあたり合計8つの電極があるので、合計1000チャンネルです。
そして、これは血管を避けながら行われます。そして、すべてのスレッドが挿入されると、インプラントは基本的にこの穴を置き換え、その上に皮膚のフラップを置きます。すべてが見えなくなり、あなたはサイボーグになります。
手術の課題
何がこれを困難にしているのでしょうか。このビデオは実際の脳のビデオで、2つのことに気づくでしょう。1つは、それが非常に動くということです。そして、それは非常に血管化されています。そして、脳を突くと、豆腐やゼリーのような感じがします。
では、この動く、血管化された、柔らかいものに安全に挿入するにはどうすればよいでしょうか。そこで、私たちはこれらの課題に対処するためにこのロボットを構築しました。
ロボットには、多数のカスタム機械、電気、光学サブシステムがあり、基本的に動き、知覚、そしてこれらのものをどのように挿入するかの背後にある脳を持つことを可能にします。そして、色分けされているこれらのすべてのパーツ、私たちはそれらの1つ1つを設計しています。
これらすべてについて時間をかけて説明するつもりはありませんが、いくつか強調したいことがあります。光学の問題は本当に興味深いです。それは回折限界光学です。つまり、必要なすべての被写界深度、解像度を提供できる単一のカメラはありません。
そこで、私たちは基本的に6つの顕微鏡と、私たちが作成したこの25ミリメートルの穴を覗き込み、脳の動きを追跡する光干渉断層撮影装置を持っています。ここには非常に興味深い一連の課題があります。
ロボットの改善点
では、私たちが行う必要がある改善は何でしょうか。速度と信頼性です。このクリップを再生します。左側のクリップは、13人の人間にNeuralinkを使用してきた現在のバージョンのロボットです。
そして、これが1本のスレッドを挿入している間に、右側のバージョン、つまりRev 10と呼ぶこの新しいロボットは、10回以上挿入しています。では、なぜ速度が重要なのでしょうか。私たちは手術時間を超、超短くしたいのです。
現時点では、いわゆる駐車場から駐車場までのエンドツーエンドは、手術に4時間から5時間かかります。そして、ロボット部分はちょうど1時間を少し超えるくらいです。そして、私たちの長期的なビジョンは、これをLASIK手術のようなものにし、潜在的にランチ休憩中に受けられるようにすることです。
つまり、これを1時間以内に行う必要があります。起きている状態でできるかもしれません。つまり、手術を短くすることには大きな課題と利点があります。
そして、現時点では、私たちは多くのエンジニアを手術に派遣して、すべての動きを見守っています。私たちはそれを望んでいません。ワンクリック手術のようなものにしたいのです。超信頼性の高い、退屈な手術 – 私たちは退屈な手術が好きです。想像できるように、ハードウェアだけでなく、ソフトウェア側にも大量の課題があります。
もう1つの改善は、挿入深度を向上させることです。現時点では、脳の表面からわずか4ミリメートルしか挿入せず、すべての神経活動を記録しています。しかし、より深く挿入できるということは、より多くのニューロンにアクセスできることを意味します。
そして、より深く挿入することでアクセスできる脳の異なる部分もあります。特に視覚補綴装置の場合、より深く挿入すると周辺視野が得られます。それは、視野が非常に狭い中心窩視覚よりも、時にはまたはおそらくより有用です。
想像できるように、大きな課題があります。光学、機械、ソフトウェア、術前に行った画像とロボットの共同登録。非常に非常に興味深い一連の課題がここにあります。
デバイスの詳細
さて、それではデバイスに話を移しましょう。これは、分解したときのデバイスの様子です。先ほど言ったように、アメリカの25セント硬貨くらいの大きさで、直径25ミリメートルです。そして、スレッドと呼ばれる、この柔軟で本当に小さな1000個の電極ワイヤーがあります。
これは本当に脳に入る唯一の部分です。残りの本体は、アニメーションで見たように、頭蓋骨を置き換えるものです。そして、これらのスレッドは、フリーモントにある私たち自身のクリーンルームで、MEMSプロセスを使用して製造されています。
私たちはまた、独自の低電力アナログ回路、カスタムチップを設計しています。これは少し誤称で、実際にはチップではなく、本当にSOCです。多くのデジタル処理が行われます。
そして、私たちが扱っている信号の種類を強調するために。通常、これらの電極から記録する信号は、振幅で10マイクロボルトからミリボルトの間です。そして、約200メガビット毎秒を生成しています。
そして、考えてみてください、現代のエレクトロニクスでは、実際にはそれほど多くのデータではありません。しかし、私たちはこれらをBluetoothを通じて送信しようとしており、Bluetoothには約20キロビット毎秒の帯域幅しかありません。
つまり、200メガビットから200キロビットにどのように移行するかを処理する必要があります。したがって、このSOCで発生する圧縮とオンチップスパイク検出があり、基本的に増幅、フィルタリングのアナログチェーンを経て、スパイクを探すデジタル有限状態マシンを通過します。
それらを15ミリ秒のビンにビニングし、BLEに送信します。そして、スパイク率の変化を見て、そこに到達します。私たちはまた、独自の、まあ、設計してから独自のPBCAを組み立てます。
それは、チップが組み立てられるコアの一種であり、多数のセンサーがあり、これを可能にする追加の処理が行われます。インプラント内にバッテリーがあり、1回の充電で10時間持続します。しかし、充電する必要があります。それは誘導的に行われます。
インプラントを充電する間に組織を加熱しないようにするために、エンジニアリング側で起こった革新的でクレイジーなことがたくさんあります。しかし、充電器のハードウェア、これはすべて私たちによって構築されています。
2つのコンポーネントがあります。バッテリーとすべてのエレクトロニクスを備えた充電器ベースがあります。インプラントの上にホバリングする充電コイルがあります。私たちの患者のほとんどは、実際にそれを帽子の一部として組み込んでいます。
だから、彼らは帽子をかぶって充電します。そして、私たちの最終的な目標は、それを充電枕に埋め込むことで、寝ている間に充電できるようにすることです。
インプラントの改善課題
さて、インプラントの改善すべき課題や事項は何でしょうか。重要な主要な技術的指標はチャンネル数です。現在1000チャンネルがありますが、チャンネルが多いほど、記録しているニューロンが多くなり、情報が多くなります。
ロボットや動きプログラムの場合、それはより高い自由度を意味します。視覚の場合、それはより多くのピクセルを意味します。つまり、多ければ多いほど良いです。そして、その技術スタックで見たすべてのもの、チャンネルを増やすときには大量の課題があります。
このプラスチック製エンクロージャーを通してさらに多くのワイヤーを気密に通過させるにはどうすればよいでしょうか。消費電力を低く保つにはどうすればよいでしょうか。現在収集しているさらに多くのデータをどのように圧縮しますか。おそらく無線帯域幅を増やす必要があり、では、カスタム無線をどのように構築しますか。その後、パッケージ化とシステム統合をどのように行いますか。リストは延々と続きます。
したがって、解決する必要がある膨大な量の課題が全面的にあることは想像できます。これはロボット側でも同様ですが、私たちが行う大量のテストがあります。私たちにとって、最初のインプラントを行う前に、1000以上のインプラントを作成しました。
その理由は非常に単純です。何かの0.1パーセントの故障モードを理解したい場合、少なくとも1000個を構築する必要があります。そして、1000個をテストする必要がありますよね。
したがって、行う必要がある大量のテストがあります。これは、私たちのカスタムハードウェア・イン・ザ・ループテスターの写真です。そして、そのサーバーラック – それは普通のサーバーラックではありません。
それには基本的に、老化を促進するために温度が加速された、槽内の脳に置かれたインプラントの行と行が含まれています。大量の大量のテストです。
神経デコーディング
さて、最後のピース、神経デコーディングです。では、ユーザーは実際にこれをどのように使用して、彼らにとって有用な何かに変換するのでしょうか。この場合、私たちの人間参加者であるユーザーは、Telepathyアプリと呼ぶこのカスタムNeuralinkアプリを実行しているコンピューターまたは電話を通じてデバイスに接続できます。
いくつかの異なるコンポーネントがあります。主に通過する必要がある3つのステップがあります。1つは、他のBluetoothデバイスをペアリングするのと同様に、デバイスをペアリングします。
そして、それを行ったら、ボディマッピングプロセスを実行します。これは、手、腕、さまざまな部分を動かすことを想像します。手を握るとか、そして私たちは神経パターンを見て、正しい領域に電極を配置したかどうかを確認します。
そして、そもそもそれをどこに配置するかについてはかなり良い感覚を持っています。そして、それを行ったら、キャリブレーションフェーズがあります。基本的に、ボディマッピングから得ることができた動きの1つを使用して、それをカーソル移動に変換します。
そして、これを反復的に洗練します。機械学習システムにトレーニングフェーズと推論フェーズがあるのと同様に、それを行う方法があります。そして、大量の課題があります。
Neuralinkインプラントを一度も持ったことがない人がコンピューターを使用できるようになるまでに、約15分から20分かかります。そして、明らかに、その上に構築したOS統合のための制御インターフェースも大量にあります。
ファームウェアをアップグレードし、インプラントに名前を付け、コンピューターでアクセスできるすべての素晴らしい機能を持つことができます。したがって、私たちはこれらすべてをその上に構築しました。1人の男の仕事、このすべてです。
BCIデコーディングの改善領域
さて、BCIデコーディング側のいくつかの改善領域は何でしょうか。1つは堅牢性です。これは基本的に、プラス記号が、このような円形ベクトル空間でデコーディングターゲットが必要な場所を示しています。
そして、点群はモデル出力を表しています。つまり、初期キャリブレーション後、望ましい分離可能な空間でこれらの点群のきれいなクラスタリングがあることがわかります。しかし、時間の経過とともにそれはドリフトします。数日後、それはそのように見えるかもしれません。
では、何が起こっているのでしょうか。神経非定常性と呼ばれるものがあり、ニューロンは文脈に応じて常に変化しており、異なるニューロンから記録している可能性があります。したがって、基本的にモデルを再キャリブレーションする必要があることに対処する必要があります。
再キャリブレーションはかなり面倒です。では、どのように対処しますか。おそらく再キャリブレーションを完全に削除できますか。そこにはどのような課題がありますか。私たちが検討している多くの機械学習技術があり、いくつかは半教師あり、教師なしの方法でモデルを洗練し、ユーザーが進むにつれてモデルを洗練し、コンピューターのキャリブレーションの前に10〜15分座る必要がないようにします。
一部の人々にとって、彼らは実際にそれを楽しんでいます。彼らにとっては瞑想的なものです。しかし、毎日マウスをキャリブレーションしなければならない場合、それは素晴らしい体験とは思えません。したがって、機械学習側には大量の課題があります。
そして繰り返しますが、これは人々がそれを使用しているさまざまなアプリケーションのモザイクにすぎません。Haloをプレイしている人もいます。初めて自分で食事をするためにロボットアームを使用している人もいます。CADプログラムをプレイしている人もいます。
仕事、アートに使用している人もいます。これらはすべて、私たちがコンピューターを使用するものですよね。そして電話、その他のデバイスを使用するものです。今、これらすべての異なるアプリケーションをその上に構築するために製品化する必要があります。したがって、これには大量の大量の作業があります。
垂直統合戦略
私たちが本当に誇りに思っていることの1つであり、今後も大量のお金を投資し続けることは、垂直統合です。つまり、あなたが見たものすべて、私たちは社内で構築しています。独自のクリーンルームを持つことを含め、私たち自身のためにカスタムビルディングを構築する独自の建設チームを持っています。
実際にはオースティンにあります。今はずっと良く見えますが、そこが私たちが本社を建設している場所です。ええ、それが私のピッチです。
もし応募に興味があるなら、応募すべきです。そして、Neuralinkで働くために脳神経外科医である必要はありません。そこには脳神経外科医がいますけどね。
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