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全球首例!國產(chǎn)“介入式”腦機接口讓猴子通過意念取食
這不是電影場景:
5月4日,北京。雙手被綁住的猴子,想吃食物時產(chǎn)生伸手的沖動,于是通過意念(腦電信號)操縱機械臂運動,成功把食物送到了自己嘴里。
這是南開大學段峰教授領(lǐng)銜的團隊進行的試驗,他們完成了全球首例非人靈長類動物(猴)“介入式腦機接口試驗”。
段峰團隊這一試驗,并不需要像馬斯克的Neuralink公司那樣在猴子腦袋上打洞,而是使用醫(yī)療領(lǐng)域成熟的神經(jīng)介入技術(shù),安全性相對較高。
介入式腦機接口技術(shù)到底有多厲害呢?段峰接受《每日經(jīng)濟新聞》記者(以下簡稱“每經(jīng)記者”)采訪時,將其稱為突破國外技術(shù)封鎖、實現(xiàn)“降維打擊”的一步。
領(lǐng)先于馬斯克Neuralink公司的Synchron公司,也是采用的與段峰團隊類似的介入式技術(shù)。在獲美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)批準人體試驗前,Synchron已經(jīng)在澳大利亞進行了測試,四名受試者通過意念成功發(fā)出了文字信息,無需打字過程。而馬斯克的Neuralink公司至今尚未獲得FDA人體試驗批準。
馬斯克Neuralink公司的侵入式技術(shù),需要在猴子腦袋上鉆一個洞,并將電極插入其大腦皮層內(nèi)部,然后將大腦和一臺外界設(shè)備連接起來。雖然Neuralink公司最終使猴子們借助“意念”在電腦上玩游戲或者打字,但遺憾的是,23個試驗猴過半已死亡,Neuralink因涉及違反《動物福利法》被調(diào)查[1]。
試想,如果將Neuralink公司這種技術(shù)應用到人身上,即使不用寒窗苦讀就可以向大腦內(nèi)灌輸任何知識,甚至可將自己的思想/記憶儲存在云盤里實現(xiàn)“意識永生”,但你愿意在腦袋上鉆一個洞嗎?
據(jù)中國電子技術(shù)標準化研究院公布的《腦機接口標準化白皮書2021》(以下簡稱“《白皮書》”)預測顯示,腦機接口技術(shù)(Brain Computer Interface,BCI)潛在市場很快將達數(shù)百億元。
技術(shù)競速早已拉開序幕。段峰告訴每經(jīng)記者,腦機接口已經(jīng)可以應用在醫(yī)療、教育領(lǐng)域,未來也有可能應用在軍事甚至外太空等領(lǐng)域。
歐盟、美國、日本耗費大量人力、物力、財力開展腦機接口技術(shù)研究與應用。美國國防高級研究計劃局(DARPA)還砸巨資打造“超級士兵”
提升控制思想的能力(開展了以控制神經(jīng)元增強士兵認知和決策能力為目的下一代無外科手術(shù)神經(jīng)技術(shù)項目)[2]。目前,腦機接口在軍事上的應用已占全球腦機接口總應用的25%。[3]
相對于美國來說,中國從事腦機接口方面的研究起步較晚,現(xiàn)有產(chǎn)學研聯(lián)動運轉(zhuǎn)仍需更大的推力。
“企業(yè)家和科學家的思維方式是不一樣的,在科研經(jīng)費的支持下,科學家更愿意去做領(lǐng)先十幾年、甚至幾十年的科研,以實現(xiàn)個人學術(shù)成果或國家戰(zhàn)略課題;但從商業(yè)維度和投資邏輯來看,我們會更看好從市場需求出發(fā),且能在短中期實現(xiàn)商業(yè)閉環(huán)驗證的項目?!敝叙秳?chuàng)始合伙人、簡約商業(yè)思維主理人朱天博對每經(jīng)記者表示。
中國實現(xiàn)全球首例
不用腦袋鉆孔,國產(chǎn)腦機接口讓猴子通過意念取食
街頭賣藝的殘疾人可以用機械臂自如地彈吉他,只有大腦保存完好的女主角阿麗塔,在安裝了機械肢體后幸運重生,并且在新的生活與戰(zhàn)斗中找回失去的記憶——這是科幻電影大師詹姆斯·卡梅隆在電影《阿麗塔》中對26世紀的想象。
然而,名為“腦機接口”的未來式產(chǎn)品,已經(jīng)出現(xiàn)在當下現(xiàn)實世界中。
如果將腦機接口看成是一條建立在人腦和外界設(shè)備間的橋梁,那么,這條橋梁上行駛的不是汽車,而是電流——當人類思考時,大腦皮層中的神經(jīng)元會產(chǎn)生微電流,腦機接口技術(shù)可直接提取這些電信號來控制外部設(shè)備。
據(jù)段峰教授介紹,腦機接口的發(fā)展,從德國精神科醫(yī)生Hans Berger發(fā)現(xiàn)α波、β波腦電波算起,已經(jīng)接近百年。直到2004年之后,此前發(fā)現(xiàn)的各種腦電信號才開始被應用推廣。
從標志性事件看,將腦機接口從科學論證階段帶領(lǐng)到應用實驗階段的是2004年,元老級BCI企業(yè)BrainGate實現(xiàn)了用侵入式腦機接口治療癱瘓患者,而這位癱瘓患者于2014年借助腦機接口,用意念控制機械外骨骼,完成巴西世界杯開球[4];而令侵入式腦機接口聲名大噪的是自2020年起,“硅谷鋼鐵俠”埃隆·馬斯克的Neuralink公司給豬、猴子植入腦芯片,用猴子的“意念”來控制機械臂。
腦機接口發(fā)展歷程 圖片來源:段峰團隊供圖
但段峰的兩次試驗沒有采用侵入式腦機接口,也沒有走向它的反面——非侵入式腦機接口。據(jù)段峰介紹,侵入式以埃隆·馬斯克旗下Neuralink公司為代表,獲取腦電信號精度最高,需要通過鉆透顱骨植入芯片;第二種為非侵入式,隔著頭皮采集腦電信號。
本輪試驗前,段峰曾從事過侵入式和非侵入式腦機接口的研究,其中侵入式腦機接口試驗用于控制老鼠的行為,非侵入式腦機接口用于控制輪椅、汽車。
經(jīng)過一系列研究,段峰發(fā)現(xiàn)這兩種技術(shù)各有不足之處:侵入式腦機接口對試驗者的傷害很大,安全性難以保障,容易“為了解決一個小問題引來更大的問題”;非侵入式腦機接口采集信號的準確性和長期識別的穩(wěn)定性有待提高,而考慮到頭皮表面腦電信號的客觀干擾過于復雜,技術(shù)壁壘短期內(nèi)難以突破。
最終,段峰選擇與神經(jīng)介入器械公司心瑋醫(yī)療聯(lián)手,共同研發(fā)介入式腦機接口。該類腦機接口涉及到的關(guān)鍵器件是前端的腦電信號采集傳感器(在支架上放置電極)和后端的信號放大器。
從操作看,介入式腦機接口不需要對試驗者開顱并切除大塊頭骨,但沒有完全回避外科手術(shù),需要在試驗者頸靜脈刺個小口,通過頸靜脈導管,將裝有傳感器的支架送入位于大腦運動皮層腦區(qū)的血管。當導管被移除時,支架在血管壁內(nèi)擴張,貼近血管內(nèi)壁,從而采集腦電信號。
介入式腦機接口示意圖 圖片來源:段峰團隊供圖
隨后,段峰的團隊對采集到的腦電信號進行濾波、降噪等處理后,將該信號導入電腦并進行解析,識別到運動意圖后,電腦會發(fā)送控制命令給機械臂,從而操縱機械臂運動——把食物送到猴子的嘴邊。由于猴子的手被綁住了,所以當它想吃食物時會產(chǎn)生伸手的沖動,從而繼續(xù)產(chǎn)生腦電信號操縱機械臂的運動,一次次強化訓練。
被捆住雙手的猴子通過意念操縱機械臂進食 圖片來源:段峰團隊試驗視頻截圖
對比來看,采集信號的準確性和穩(wěn)定性介于侵入式和非侵入式腦機接口之間,由于使用的是醫(yī)療領(lǐng)域成熟的神經(jīng)介入技術(shù),安全性也相對較高。
段峰告訴每經(jīng)記者,本輪試驗的準備起于2020年,整體規(guī)劃分為三個階段:
第一階段是去年6月完成的國內(nèi)首例介入式腦機接口動物(羊)試驗,驗證傳感器的有效性、安全性,研發(fā)“介入式腦機接口”這一新器件;
第二階段是剛剛完成的全球首例介入式腦機接口非人靈長類動物(猴)試驗,驗證“介入式腦電信號解析”這一新技術(shù),實現(xiàn)主動意圖識別對機械臂的控制;
第三階段是開展人體試驗,實現(xiàn)“人機協(xié)同介入式腦機康復系統(tǒng)構(gòu)建”這一新應用。
盡管前兩個試驗的進展順利,但三個階段試驗的難度逐級增加,尤其是從動物試驗拓展到人體試驗,需要更多支持。
“從技術(shù)上來說(人體試驗)肯定很近了,但需要找到更好的合作平臺,通過人體試驗的倫理審批,募集受試者?!倍畏褰忉尫Q,第一個試驗和第二個試驗分別由宣武醫(yī)院和301醫(yī)院(中國人民解放軍總醫(yī)院)兩家不同的醫(yī)院醫(yī)生操作,也主要是出于試驗動物獲取和倫理審批通過的考慮。后續(xù)團隊還需要繼續(xù)監(jiān)測試驗羊和試驗猴的各項生理指標,以評價試驗的有效性和安全性。
“我希望在半年之內(nèi)(完成人體試驗前的工作),但倫理審批各項工作進展的不確定性比較大?!倍畏逭f。
5月4日試驗的參與方有301醫(yī)院、心瑋醫(yī)療(HK06609),實現(xiàn)了介入式腦機接口腦控機械臂。當日,心瑋醫(yī)療首席財務(wù)官張涵對《每日經(jīng)濟新聞》記者表示,基于現(xiàn)有神經(jīng)介入器械設(shè)計的介入式腦機接口距離直接用于人體臨床和產(chǎn)業(yè)化,仍然有很多工作要做。公司已啟動臨床試驗的血管介入機器人系統(tǒng),并非此次試驗中用到的產(chǎn)品,血管介入機器人系統(tǒng)主要用于介入手術(shù)中的器械控制和操作。
“南開大學段峰教授團隊在腦電信號采集、解碼以及機器人控制方面有比較多的積累,而公司的機器人研發(fā)團隊能夠為教授的工作提供支持和配合?!睆埡f。
段峰教授試驗團隊合影 圖片來源:受訪者供圖
首款上市產(chǎn)品
爭奪戰(zhàn)打響,領(lǐng)先的不是馬斯克的公司
在國內(nèi)介入式腦機接口試驗成功的前一個月,《自然》雜志刊登了一篇來自瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院研究人員的研究,該研究讓一只老鼠觀看了一部上世紀60年代的黑白老電影,并用一種新型AI工具重建了老鼠所看到的畫面,甚至以高達95%的準確率預測下一個畫面。而這只是各國爭先探索腦機接口技術(shù)及應用的一個定格。[5]
根據(jù)中國電子技術(shù)標準化研究院公布的《腦機接口標準化白皮書2021》,歐盟、美國、日本耗費大量人力、物力、財力開展腦機接口技術(shù)研究與應用;Facebook、谷歌、微軟、Neuralink(馬斯克投資)等科技巨頭公司,在非侵入式“腦機語音文本界面”技術(shù)、人腦記憶功能、神經(jīng)假體等腦機接口細分領(lǐng)域投入超3億美元;DARPA(美國國防高級研究計劃局)還開展了以控制神經(jīng)元增強士兵認知和決策能力為目的的下一代無外科手術(shù)神經(jīng)技術(shù)項目。目前,腦機接口在軍事上的應用已占全球腦機接口總應用的25%。
但值得注意的是,世界主要科技大國在腦機接口領(lǐng)域加速設(shè)立技術(shù)壁壘,限制腦機接口技術(shù)對外出口。比如,美國商務(wù)部2018年發(fā)布《出口管制改革法案》,禁止包括腦機接口技術(shù)在內(nèi)的14項技術(shù)對我國輸出。[6]
即便在起步最早、競爭最為激烈的美國,目前尚無一款BCI設(shè)備獲得美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)的上市批準。幾家公司正在爭奪這個市場第一的名號。
由于馬斯克自帶流量的屬性,Neuralink公司或許是普通人最熟悉的腦機接口企業(yè)名字。在馬斯克描繪的圖景中,Neuralink的技術(shù)將使盲人復明、癱瘓人士重新行走,最終有一天讓人類變成半機器人的賽博格(cyborg),抵御AI機器人的威脅。
馬斯克 圖片來源:視覺中國-VCG111395775038
在宏大的遠景背后,Neuralink近來頻遭挫折,研發(fā)進度遠非行業(yè)領(lǐng)先。Neuralink最近一次公開研究進展是在2022年11月底,當時馬斯克播放了一段腦內(nèi)植入芯片的猴子玩電腦游戲的視頻內(nèi)容,但實際上這一成果早在一年多以前就已經(jīng)發(fā)布過了。馬斯克當時還聲稱,Neuralink有望在6個月內(nèi)獲得FDA的人體試驗批準,但目前五個多月已經(jīng)過去,批準尚無消息。
據(jù)路透社2023年3月報道,自2019年以來,馬斯克至少四次聲稱馬上就會獲得FDA的人體試驗批準,但實際上,F(xiàn)DA已經(jīng)在2022年拒絕過一次申請(此前未被外界知曉)。FDA認為,Neuralink采取的侵入式方法有太多安全隱患,如:植入設(shè)備里鋰電池帶來的電流失控問題、設(shè)備線路移動至大腦其他部位的風險,以及能否安全取出設(shè)備的問題。
據(jù)悉,被拒絕后,Neuralink一直在努力回應FDA的質(zhì)疑,但數(shù)名FDA工作人員認為,Neuralink不大可能快速解決上述隱患,這意味著馬斯克的承諾大概率又要“跳票”。此外,Neuralink的試驗導致過多動物死亡,也成為動物保護組織猛烈批評的焦點。
目前在科研進度上領(lǐng)先Neuralink的是Synchron。這家紐約初創(chuàng)公司使用的技術(shù)和南開大學段峰團隊類似,都是采用介入的方式(有時也被稱作“半侵入式”)從血管植入支架。Synchron于2021年7月獲得FDA的人體試驗批準,2023年3月開始招募首批6名受試者進行安全性測試。
Synchron的目標是利用植入設(shè)備幫助嚴重癱瘓的患者通過意念操控數(shù)碼設(shè)備。在獲FDA批準前,Synchron已經(jīng)在澳大利亞進行了測試,四名受試者通過意念成功發(fā)出了文字信息,無需打字過程:
2021年12月,澳大利亞漸凍癥患者Philip O’Keefe在植入了Synchron的設(shè)備20個月以后,發(fā)出了全世界第一條用意念生成的推文:“Hello,世界!短推文。巨大的進步?!?
2023年1月,醫(yī)學雜志JAMA Neurology發(fā)布了同行評議論文,證實澳大利亞試驗中的Synchron設(shè)備在12個月的時間內(nèi)未出現(xiàn)安全風險,信號質(zhì)量和表現(xiàn)也沒有下滑。
2022年年底,Synchron宣布7500萬美元C輪融資超額認購,投資方包括亞馬遜創(chuàng)始人貝索斯和比爾·蓋茨旗下的投資基金。前中國首富、盛大集團創(chuàng)始人陳天橋因受驚恐發(fā)作折磨而轉(zhuǎn)型腦科學研究資助人的故事廣為人知,而他旗下的基金已在2021年B輪融資中投資了Synchron[7]。據(jù)路透社報道,2022年,馬斯克也曾經(jīng)接觸過Synchron,希望能夠投資,但雙方拒絕評論這篇報道。
外界認為,Synchron有望成為第一個將腦機接口設(shè)備商業(yè)化的公司,但Blackrock
Neurotech也是這個“第一”的有力爭奪者。這家脫胎于猶他大學的公司在植入“猶他電極”采集神經(jīng)元信號的實驗上已經(jīng)有近20年歷史,其設(shè)備可以幫助癱瘓人士控制數(shù)碼設(shè)備、假肢和自己的四肢。2016年,癱瘓男子Nathan
Copeland在植入了Blackrock Neurotech的設(shè)備后,利用意念控制的機械手臂和美國總統(tǒng)奧巴馬“握手”,一時成為新聞頭條。
2021年,Blackrock Neurotech的MoveAgain BCI設(shè)備獲得了FDA的“突破性設(shè)備”認證,為加速開發(fā)和審批打開了綠色通道。2022年,Blackrock和匹茲堡大學共同開發(fā)一款便攜式BCI設(shè)備,受試者在家即可參與試驗,公司稱這是離商業(yè)化應用的最后關(guān)鍵一步。
該公司曾在不同場合表示,將在2022年年底或2023年年初推出全球第一個商業(yè)化BCI設(shè)備,但目前尚未兌現(xiàn)。
海外主要腦機接口公司/機構(gòu)及其進展
(每經(jīng)記者 李孟林 整理)
如何趕超國外
國內(nèi)可更快將產(chǎn)品推向臨床,但核心是要加大基礎(chǔ)科學研究投入
盡管《白皮書》顯示全球腦機接口技術(shù)發(fā)展已進入第三階段“技術(shù)和產(chǎn)業(yè)爆發(fā)期”,但需要承認的是,目前腦機接口技術(shù)正在起跑線上,“意識上傳”“記憶復制”等科幻場景還難以照進現(xiàn)實。
現(xiàn)階段,腦機接口能承接的最大期待,是解決人類的腦疾病相關(guān)問題,比如孤獨癥、多動癥、抑郁癥、阿爾茲海默癥等。
段峰告訴每經(jīng)記者,腦機接口已經(jīng)可以應用在醫(yī)療、教育領(lǐng)域,未來也有可能應用在軍事甚至外太空等領(lǐng)域。在看得見的未來,醫(yī)療領(lǐng)域肯定是最優(yōu)先的應用領(lǐng)域,其中受眾群體最多的是腦卒中患者——他們在接受取栓手術(shù)救治后,可以使用介入式腦機接口用“意念”控制康復機器人運動,將從前由器械帶動肢體的被動康復訓練,轉(zhuǎn)變?yōu)榛谌俗陨硪庾R的主動康復訓練。
康復機器人視頻截圖 來源:段峰團隊提供
而非侵入式腦機接口走得更快些。根據(jù)《白皮書》,2019年全球腦機接口市場規(guī)模達11.9億美元,其中非侵入式腦機接口市場規(guī)模達10.25億美元,換言之,目前最容易產(chǎn)業(yè)化的是被詬病“采集信號不夠準確”并且看起來不夠炫酷的非侵入式腦機接口。
5月9日,華興新經(jīng)濟基金醫(yī)療科技組執(zhí)行董事羅璽博士對《每日經(jīng)濟新聞》記者表示,腦機接口的侵入程度與成熟度以及商業(yè)化時間呈反向相關(guān),侵入程度越高,其實它的成熟度越低,距離商業(yè)化的時間可能需要越長。但侵入程度與腦機未來的發(fā)展?jié)摿φ嚓P(guān)。
從產(chǎn)品的研發(fā)成本角度來看,侵入式>介入式>非侵入式;如果涉及到產(chǎn)品未來的市場競爭,其主要決定因素除了產(chǎn)品本身的技術(shù)門檻,還可能有臨床本身的監(jiān)管門檻,以及產(chǎn)品是否在患者當中有剛需性等,那么非侵入式的商業(yè)推廣成本可能大于侵入式和介入式,而侵入式和介入式的推廣成本會比較接近。
記者注意到,目前全球范圍內(nèi)融資超過2億美元的腦機接口企業(yè)有兩家,一家是馬斯克創(chuàng)辦的Neuralink,另一家是BrainCo強腦科技,后者是一家在哈佛由中國團隊創(chuàng)立的非侵入式腦機接口技術(shù)解決方案供應商。
5月9日,BrainCo強腦科技高級副總裁何熙昱錦接受《每日經(jīng)濟新聞》記者采訪時表示,雖然侵入式腦機接口和介入式腦機接口采集腦電信號的精準度更高,但他們都需要進行外科手術(shù),有一定風險;非侵入式腦機接口只需要通過穿戴相關(guān)設(shè)備,就能直接對大腦皮層的表面信號進行采集和處理。非侵入式腦機接口可以通過算法和材料學的突破和不斷優(yōu)化,來提升其信號采集精準度,“在短期內(nèi)具有更大的商用價值,應用場景也更豐富”。
從進展上看,2017年BrainCo強腦科技研發(fā)的新式電極材料——固體凝膠電極實現(xiàn)量產(chǎn),攻克了腦電信號難以大規(guī)模精準采集的難點,使便攜式腦電設(shè)備的單電極精確度達到專業(yè)級水平。公司研發(fā)的殘疾人康復輔具智能仿生手(一款融合腦機接口技術(shù)與人工智能算法的康復輔具)于2022年拿到了美國FDA認證。
“腦機接口技術(shù)和產(chǎn)業(yè)過去100年的發(fā)展,主要由世界非常頂級的十幾家實驗室驅(qū)動,同時,從事該領(lǐng)域研究的頂尖人才也少之又少,是需要經(jīng)過嚴格訓練的‘特種兵’一樣的存在。”何熙昱錦說,從腦機接口實驗室出來的人做公司,除了一部分是為科研服務(wù),大多數(shù)公司主要還是關(guān)注產(chǎn)業(yè)化,例如BrainCo除了神經(jīng)肢體重建和腦疾病康復,也在大力研究未來人機交互。
目前,整個產(chǎn)業(yè)界對侵入式腦機接口的展望,是以后的開顱手術(shù)變得“優(yōu)雅”,比如一個小時就能完成開顱,把硬幣大小的芯片植入大腦中,馬上就可以進行正常的生活,而不用在頭頂上“戴”一個笨重裝置或者腦袋上拖著線的科學怪人。
何熙昱錦認為,馬斯克在2021年發(fā)布的猴子靠“意念”玩游戲的試驗就朝這一目標走近了,試驗中的腦電信號解碼也提高了未來人類通過腦機接口技術(shù)實現(xiàn)無損溝通的可能。而對于國內(nèi)非人靈長類動物介入式腦機接口試驗的成功,其帶來的深遠影響可能與Neuralink是一樣的:
“它極大促進了介入式腦機接口從實驗室向臨床應用的轉(zhuǎn)化,能夠加快推動腦機接口產(chǎn)業(yè)進程,甚至進一步促進整個醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的升級。而且也證明了中國的腦機接口技術(shù)在國際上的水平已經(jīng)走在前列,未來在腦疾病干預領(lǐng)域擁有廣闊的市場前景?!焙挝蹶佩\說。
羅璽也認為,這次試驗是國內(nèi)腦機接口領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)的一個大進步?!拔覀兡壳叭〉玫撵`長類動物上的進展,說明我們和海外在這個領(lǐng)域的差距已經(jīng)縮小到數(shù)年內(nèi),同時,這次試驗也幫助未來國內(nèi)其他侵入式腦機接口設(shè)備探索了臨床試驗的路徑?!?
羅璽表示,從總體上來看,國外腦機接口技術(shù)的研究角度比國內(nèi)更加領(lǐng)先,能夠有一些從0到1的技術(shù)突破,但國內(nèi)的優(yōu)勢更多地體現(xiàn)在從1到10,即國內(nèi)企業(yè)比較善于借鑒海外的創(chuàng)新理念,將產(chǎn)品進行更好的改良和工程化的實現(xiàn),并且更快地將產(chǎn)品推向臨床。“只是如果我們想要趕超,并最終引領(lǐng)行業(yè)趨勢的話,最核心的一點還必須是加大對基礎(chǔ)科學研究的投入。”
將火過ChatGPT?
“企業(yè)很難獲得風投,需要政府引導資金介入”
何熙昱錦認為,腦機接口在產(chǎn)業(yè)化的過程中面臨著非常多的挑戰(zhàn),比如價格、良品率、穩(wěn)定性等方面的問題。此外,在人才的培養(yǎng)和儲備方面,也需要更多投入和重視。中國開始從事腦機接口方面的研究,相對于美國來說起步較晚,但值得一提的是,我國“十四五”規(guī)劃第一次將腦機技術(shù)明確寫入需要攻關(guān)的重點技術(shù)品類中,并明確了腦機融合是腦機技術(shù)的關(guān)鍵。因此,中國腦機接口企業(yè)目前擁有非常好的發(fā)展環(huán)境。
羅璽指出,腦機接口企業(yè)不只是簡單地堆砌“高精尖”“高指標”的子系統(tǒng)或者部件,而是能夠深入理解腦機在不同應用場景的性能需求,對應適配最適合或者夠用的器件,使得腦機設(shè)備達到功能性、實用性以及便捷性上的平衡,從而能真正在現(xiàn)實生活中有用武之地。同時,企業(yè)最好也具有掌握腦機設(shè)備的核心器件和原材料的能力,這些對企業(yè)本身的能力要求都非常高。
以植入式腦機接口為例,其從首次應用到臨床,至現(xiàn)在已經(jīng)過去了15年,但截至目前還沒有真正大規(guī)模地應用到臨床上。
對此,智冉醫(yī)療聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO宋麒博士在第三屆紅杉全球醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)峰會上表示,從試驗到臨床主要有兩個問題:一是目前腦機接口大概一百個通道左右,能夠轉(zhuǎn)換的信息相對有限;二是現(xiàn)在臨床上使用的剛性電極生物力學性能跟大腦組織有比較大的差異,不僅在植入過程中容易對大腦產(chǎn)生損傷,而且剛性材料植入以后會和大腦軟組織發(fā)生相對的運動,容易引起大腦組織免疫炎癥反應,使得植入以后電極在幾個月甚至在幾周以后會失效,很大程度上限制了目前腦機接口的應用。
“整個腦機接口系統(tǒng)是一個復雜的體系,除了柔性電極負責信號的采集和信號調(diào)控以外,我們在信號處理、信號解碼,包括外部設(shè)計,都需要進行相應的研發(fā)工作?!彼西璞硎?。
段峰也表示,科研成果到產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)化也并不容易,其中一大難題在于多學科融合。
埃隆·馬斯克曾表示腦機接口試驗的最大難點在于工程學,但段峰認為不止于此。
“腦機接口之難不在于單一學科,而是一個綜合學科——有醫(yī)學、材料學,也有通信學、智能處理,甚至于發(fā)展到一定階段,心理學、行為學、倫理學也很重要?!倍畏逭f,腦機接口非常綜合,未來將掀起產(chǎn)業(yè)界顛覆的峰值,可能遠比ChatGPT還要火,但也更難實現(xiàn)。
羅璽則指出,腦機接口的產(chǎn)業(yè)化有兩大關(guān)鍵,一是要加大基礎(chǔ)科學的研究,對于腦的功能有更深入的認知,二是加速學術(shù)成果向產(chǎn)業(yè)界的轉(zhuǎn)化,比如提高學術(shù)研究專利向產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化比例。
對此,段峰規(guī)劃出了創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈雙循環(huán)戰(zhàn)略,即由實驗室引進、吸收前沿技術(shù),與企業(yè)合作孵化先進成果,把科研成果轉(zhuǎn)變成產(chǎn)品,通過國產(chǎn)替代降低產(chǎn)品價格。產(chǎn)品從三甲醫(yī)院下沉,輻射到基層醫(yī)院或社區(qū)衛(wèi)生所,實現(xiàn)普惠后,可以得到大量臨床數(shù)據(jù),反過來可以幫助科研團隊研發(fā)更加前沿的技術(shù),助力學校加強學科建設(shè),培養(yǎng)專業(yè)的人員團隊繼續(xù)為產(chǎn)業(yè)儲備新的科研成果。
產(chǎn)研雙鏈驅(qū)動 圖片來源:段峰團隊供圖
“有時候技術(shù)是技術(shù),產(chǎn)品是產(chǎn)品。一個很大的問題是怎么利用技術(shù)解決一批用戶的痛點,只有定位清晰、戰(zhàn)略準確,才能真正讓企業(yè)存活下來。而在這個過程中,資金也好,人員團隊也好,包括市場的孵化,產(chǎn)品取證等,也是綜合的事情?!倍畏灞硎?,由于腦機接口的研發(fā)投入非常大,大多數(shù)企業(yè)很難獲得風投,未來還需要政府引導資金介入。
何熙昱錦也承認,所有的軟硬件、算法開發(fā)需要大量的資金投入。雖然腦機接口技術(shù)引起全球關(guān)注,但真正下決心并全力投入研發(fā)的公司并不多。
5月6日,中甬投創(chuàng)始合伙人、簡約商業(yè)思維主理人朱天博接受《每日經(jīng)濟新聞》記者采訪時表示,對于腦機接口這類硬科技投資,種子和天使基金周期約為7~10年,能接納的最長時間也不會超過12年。因此投資者多會優(yōu)先選擇有明確商業(yè)應用場景、技術(shù)相對成熟、代表未來主流技術(shù)方向的項目。分階段看,腦機接口系統(tǒng)中的信號采集、信號處理、計算機或其他設(shè)備、反饋環(huán)節(jié)的投資機會會依次順延,并在不同的時點分別趨于成熟,直到實現(xiàn)To B或To C的商業(yè)應用。
據(jù)朱天博觀察,目前很多腦機接口項目還處于實驗室中,構(gòu)造相對復雜和笨重。目前主要應用在醫(yī)療大健康和軍工特種行業(yè),規(guī)模小且成本高,商業(yè)價值體現(xiàn)或解決痛點問題的能力低,更多作為輔助解決方案出現(xiàn),“從總體上來看,腦機接口是一項跨學科的技術(shù),涉及神經(jīng)科學、機器學習、生物醫(yī)學工程和心理學等多個學科,能夠在腦機接口領(lǐng)域真正看得懂、看得深、看得遠,找得到值得投資的標的項目(的投資機構(gòu))還是比較少?!?
記者手記 | 我們“不是快速跟進,而要降維打擊”
提到腦機接口,很多人會想到馬斯克的Neuralink,以及在賽博朋克的城市里飛梭的機械增強人類。但與意識上傳、記憶復制等科幻情節(jié)相比,國內(nèi)外科研人員聚焦的是務(wù)實和具體的問題,比如如何幫助殘疾人恢復運動和交流能力,讓科技之光照進現(xiàn)實。
但遺憾的是,科技競賽是一場沒有硝煙的戰(zhàn)爭,“科學無國界”還面臨種種阻礙。2018年,美國商務(wù)部發(fā)布的《出口管制改革法案》禁止包括腦機接口技術(shù)在內(nèi)的14項技術(shù)對我國輸出,一方面說明“科技自立自強”的前瞻性,另一方面印證了腦機接口技術(shù)的重要性。
如段峰教授所說,這次試驗成功既是國產(chǎn)腦機接口萬里長征的第一步,也是一個里程碑——我們“不是快速跟進,而要降維打擊”。
但別喝彩得太早。目前,全球腦機接口技術(shù)正在起跑線上,這次我們趕上來了,未來能否實現(xiàn)超越?或許,這個問題的答案很大程度上取決于“產(chǎn)學研聯(lián)動”這門課我們補得怎么樣。
- 原標題:全球首例!國產(chǎn)腦機接口讓猴子通過意念取食
- 責任編輯: 范維 
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