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馬斯克遇上強勁對手!Neuralink 的未來究竟在哪裡?

PanSci_96
・2024/11/16 ・2332字 ・閱讀時間約 4 分鐘
相關標籤: Synchron (1)

延伸閱讀:賽博格時代來臨?Neuralink 的腦機介面揭密

在上一回我們提到,馬斯克(Elon Musk)創辦的 Neuralink 公司於 2023 年 11 月 30 日舉辦了 N1 晶片的發布會。但 Neuralink 雖然有望成為商用化的腦機介面服務商,進展卻似乎沒有預期中迅速。這聽起來不太像馬斯克的風格,究竟這中間發生了什麼問題?

如同上次提到的,腦機介面的研究歷史已近一個世紀。而在此次 Neuralink 的發表會中,猴子利用腦控選字的技術在學界早已不是新鮮事,甚至在幾年前就已應用於人類身上。因此,媒體報導相對冷淡。Neuralink 開發的 N1 晶片,雖然具備侵入性大量電極能直接接收細緻的神經元資訊,並能無線傳輸資料的亮點,但他們面臨的最大挑戰一直是「如何進入人體實驗」階段。在這方面,已經有許多對手領先。

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在 Neuralink 成立前,2014 年巴西世界盃上,就有過一位截肢者利用腦機介面和外骨骼裝置,從輪椅上站起來開球。美國匹茲堡大學、麻省理工學院(MIT)以及中國浙江大學等機構,也早在幾年前就實現了讓癱瘓病人控制機械手臂、將腦電波轉換成文字或語音的成就。

在這些學術界的成果下,2016 年成立的 Neuralink 相對起步較晚。更令他們困擾的是,由於堅持採用需要開顱手術的侵入式晶片,一直難以取得美國食品藥品監督管理局(FDA)的人體試驗許可。而在侵入式腦機介面領域,已有公司如 Cyberkinetics 和 Neural Signals 已經取得 FDA 許可,並開始小規模銷售腦機介面產品。這使得 Neuralink 的進展顯得落後。

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有媒體報導稱,內部員工透露馬斯克對於研發進度相當不滿,甚至施加壓力,要求團隊加快進度。這種壓力傳導,可能也增加了團隊內部的緊張氣氛。

資源豐富也有困難的時候

這一切的挑戰,可能還涉及到一場高層人事變動。當初與馬斯克一起創辦 Neuralink 的前總裁 Max Hodak,於 2021 年離職。當時他表示會成為 Neuralink 最大的支持者。然而,離開後,Max 投入了腦機介面的競爭對手 Synchron 公司。更令人驚訝的是,Max 加入 Synchron 不久,他們就獲得了 FDA 頒發的臨床試驗許可。

2022 年 7 月,Synchron 率先實現了「第一個用腦機介面讓漸凍人控制 iPad」的成就。馬斯克在同年 8 月也與 Synchron 接觸,表達了投資意向。然而,這次合作未能達成,馬斯克只好繼續督促 Neuralink 的工程師們加快研發進度。

Max 離開的原因,可能與對研發方向的分歧有關。Neuralink 在動物實驗方面曾引發爭議。有報導指出,在實驗中,有部分動物出現了不良反應,這引起了動物權益團體的關注。雖然神經科學的實驗難免涉及實驗動物,但這些事件對Neuralink的形象造成了一定影響,也可能是 Max 決定離開的原因之一。他轉而投入動物倫理爭議較小的 Synchron,並取得了領先的地位。

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Synchron 的優勢與 Max 的新動作

Synchron 動物實驗風險低、數量少,更易獲監管機構批准。圖/envato

Synchron 雖然也是從事侵入式腦機介面,但他們的植入方式風險較低。他們採用「經靜脈植入」的方法,使用類似胃鏡的可視化引導技術,將導管推送至大腦內的血管,然後將電極裝置植入。這種方法不需要開顱手術,手術時間短,恢復也更快。曾接受該手術的漸凍人患者 Rodney Gorham,只需住院兩天即可出院。相比之下,傳統的開顱手術可能需要更長的住院時間。

此外,根據相關報導,Synchron 在實驗過程中涉及的動物數量和風險相對較低,這也使得他們更容易獲得監管機構的批准。

而且最近 Max 又有了新的動作。他成立了一家名為 Science Corp. 的新公司,開發一種名為「光子學腦機介面」的技術。這種技術完全跳過了腦部植入,只需在眼瞼視網膜後方植入 2 毫米寬的 LED 薄膜,形成名為 Science Eye 的義眼裝置。該裝置將晶片訊號轉換成視神經的電訊號傳入大腦,主要應用於治療視網膜色素病變與黃斑部病變,有望讓視力受損者重見光明。這一舉措似乎與 Neuralink 的目標不謀而合。在 Neuralink 的發表會上,N1晶片的未來應用之一正是幫助視力受損者復明。

腦機介面的未來:我們將何去何從?

在未來如帕金森氏症、癲癇、阿茲海默症等神經退化性疾病,都有可能透過腦機介面技術治療。圖/envato

撇開馬斯克和 Max 之間的競爭,腦機介面技術本身已經在許多領域展現出巨大潛力。例如,人類史上第一位自稱為「賽博格」的彼得·斯科特-摩根(Peter Scott-Morgan),身為機器人研究者和漸凍症患者,透過腦機介面和醫療手術,將自己部分機械化,延續了生命和研究事業。雖然他於 2022 年離世,但他的經歷為腦機介面的應用提供了寶貴的參考。

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展望未來,帕金森氏症、癲癇、阿茲海默症等神經退化性疾病,都可能透過腦機介面技術得到治療或緩解。在此次發表會上,馬斯克更是信心滿滿地表示:「我相信 Neuralink 的技術未來肯定可以讓全身癱瘓的患者恢復機能。」這樣的願景,就像《阿凡達》電影中,主角傑克透過先進技術重新獲得行動能力。

儘管這些目標目前尚未完全實現,但隨著科技的不斷進步,我們有理由對未來充滿期待。馬斯克作為一位勇於創新的企業家,能否再次引領潮流,實現他的願景,我們拭目以待。

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不是不會髒,而是更難沾:耐污馬桶的表面科學
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/09/22 ・3364字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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本文與 Panasonic 合作,泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享,不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上,「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水,但過不了幾天,馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑,甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢(黏質沙雷氏菌)。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」,讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看,世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制,並非打造完全不沾染髒污的材質,而是調整表面的物理與化學屬性,使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力,透過日常水流沖刷,便能輕易地將髒污帶走。

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為什麼污垢「黏不住」? 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」,我們得先像偵探一樣,拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇:

  1. 水垢與礦物沉積*1:我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時,這些離子會逐漸結晶析出,變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
  2. 生物膜與有機物*2:包含尿液中的無機鹽、油脂殘留,以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物,所組成的黏滑防禦大本營。
關鍵不是沖水,而是「這些污垢如何抓住表面」

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」,前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼,材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢?答案就藏在「表面能(Surface Energy)」與「濕潤性(Wettability)」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時,水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠,還是迅速攤平開來?這取決於表面的特性:

  • 疏水路線(Hydrophobic)*1:具備低表面能的疏水表面,能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠,當水珠滾動滑落時,就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走,這就是著名的「自清潔效應」。
  • 親水路線(Hydrophilic / Superhydrophilic)*2:相反地,極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子,在材料最外層形成一層薄薄的「水化層(Hydration Layer)」。這層水化層就像是實體的液體盾牌,讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底,只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻:傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆,髒污就像攀岩者,需要找到落腳點並用力撐住才能攀附;而我們做的是抽掉把手點,或是在把手上塗上潤滑油,讓髒污找不到施力點,自然難以停留。

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材料科學的核心:想辦法讓污垢「抓不住」

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢,下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢,在微生物學中被稱為「生物膜(Biofilm)」。細菌並不是孤立生長的,當單顆細菌落在表面後,如果覺得環境舒適,它就會開始分泌胞外聚合物(EPS),這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起,並築起堅固的防禦堡壘,這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出,要阻止生物膜形成,除了化學上的抗菌,材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論(Attachment Point Theory)」:

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  1. 粗糙與微孔洞表面:如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞,細菌(體積通常約 1 到 3 微米)就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點,還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
  2. 極致平滑與微結構表面:相反地,如果材料表面做到極致平滑,完全沒有微米級的缺陷;或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構,細菌的足跡構造(如鞭毛或纖毛)就無法在表面找到穩固的「接觸附著點(Contact Points)」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時,它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外,現代衛浴結構在設計時,也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角,等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

阻止細菌、生物膜找不到「落腳點」

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何,我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系:【材料層(低附著力)】+【結構層(無縫平滑)】+【動態流體層(泡沫與水流剪切力)】= 高效清潔!

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例,就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表:

1. 材料層:有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」(以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料,這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩)。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性,水滴不易長時間攤平停留;材質堅固、不易破裂,耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試,這種素材配合泡沫洗淨,在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌,從源頭阻斷細菌定殖。

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2. 結構層:無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上,A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計,減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫,並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計:

  • 泡沫防護:在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層,有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺;
  • 外圍防護:馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔,防止液體延著外壁滴落至地板;
  • 測漏防護:便座與馬桶本體採用不外露的防護設計,避免液體從縫隙飛濺滲漏。
Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶

3. 動態流體層:雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時,A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污,再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙,徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著,配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」,利用旋轉產生的流體剪切力,一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外,Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技,釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污,維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆,但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計,到微觀幾何的附著點控制,再到流體力學的水流沖刷,一座現代抗污馬桶的演進,縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而,A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破,展示了材料科學的另一種聰明思維:不靠強酸強鹼硬打,而是透過物理與化學邏輯,將「污垢固著」的機率降到最低。

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當材料科學與現代衛浴技術結合,刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持,我們得以從繁重的家務勞動中解放,享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文:A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文:Brushing up functional materials

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