图片来源:图虫创意

当地时间1月30日,马斯克在社交平台X宣布,旗下脑机接口公司Neuralink为首个人类接入脑机接口,目前恢复良好。

此消息在脑机接口业界引起热潮。在国内,首都医科大学和清华大学的医学团队宣布,他们完成了全球首例植入式硬膜外电极脑机接口手术,使得瘫痪患者能通过脑机接口来抓握喝水。股市也活跃起来,1月30日当天,多个脑机接口概念股开盘活跃起来,部分涨停。

马斯克对脑机接口的未来充满热忱:“只需思考即可控制你的手机或计算机,并通过它们控制几乎任何设备。最初的使用者将是那些失去四肢的人。想象一下,如果史蒂芬·霍金的沟通速度比打字员或拍卖师更快。这就是目标。”

那么,脑机接口的技术难点、产业链布局如何?国内外的脑机接口公司,经历了怎样的研究历程,投资前景又如何?

脑机接口,马斯克帝国的下一块拼图?

据华尔街日报报道,2017年,当马斯克正在深度参与特斯拉Model 3的业务并加大生产时,他还心系另一件事——是否应该花更多时间在自己最喜欢的人工智能和脑机项目上?马斯克后来给两位朋友发短信:“我的直觉告诉我,我应该花更多百分比的时间在它们身上。”

以百分比来管理自己时间的马斯克,尽管在特斯拉时保持低调,也会想办法从繁忙的日程中挤出更多时间投入到自己的脑机接口公司Neuralink——有时,他会投入大约5%的时间,而不是1%。

在马斯克的探索版图上,脑机接口跟人工智能、机器人领域一起,共属于一个更大的愿景——“实现与人工智能的共生”。但目前他的目标要小得多——让瘫痪的人用大脑控制光标或键盘。

脑机接口是机器与人体神经组织直接进行信息交互的技术,一方面机器可以读取大脑的意图,机器代替人体来行动,比如行走、操控手机和电脑等,另一方面机器可以把外界的光信号、声信号反馈给大脑。脑机接口的信号流程分为采集、处理、控制和反馈,目前最大的难点是处理环节的神经解码,因为脑电信号在不同场景、不同人身上,差异性很大,很难精准建模。

脑机接口可以分为侵入式与非侵入式。侵入式需要在颅骨上开一个小孔,电极精准地与脑组织接触,能精准地捕捉神经元产生的细胞外信号,主要用于高难医疗场景,但这种技术风险大,商业化的难度也更高。

Neuralink近期做的手术就属于侵入式。而Neuralink获得了美国食品和药物管理局(FDA)的批准,进行其首次人体试验,也是此技术进入市场的基础。

从SpaceX的火箭实验到Cybertrunk的科幻感钢板皮卡,马斯克一直热爱技术创新与冒险。Neuralink也如此。

首先,Neuralink此次为人类接入脑机接口的手术,采用了新型的柔性电极界面,作为连接芯片与脑组织的中介。

犹他阵列示意图。图片来源:AI EvolutionYouTube频道

此前的脑机接口手术更多采用一种叫“犹他阵列”的电极界面,已在多年临床实际使用,安全有效,但犹他阵列的芯片上排布的硬性电极,看上去像一个迷你版的密密麻麻的钢刷,以僵硬的方式接入脑组织,长期会使脑组织产生免疫反应、生成疤痕,进而减弱探测信号,因此隔几年需要更新。

而Neuralink此次的创新是,采用了柔性电极,每根电极线柔韧细长,准确地与特定的神经元相接,能减少对脑组织的创伤,减少炎症和疤痕增生。

柔性电极。图片来源:AI EvolutionYouTube频道

另一大突破是,Neuralink此次手术是全自动的机器人操作的,这离马斯克对于自动化世界的追求又进了一步。机器人进行手术,消除了人为手术的潜在错误概率,提高了操作的精准程度。

而且,此柔性电极不像犹他阵列一样需要在体外佩戴设备,而是完全隐形的——这离在大众生活中应用又进了一步。

长期主义的耐心

目前,侵入式脑机接口的难度高、风险大,也更难商业化,非侵入式脑机接口的落地应用、商业化相对容易。

相比起侵入式脑机接口,非侵入式更加温和,不需要在颅骨开孔,而是通过脑电图、核磁共振等方式获取神经系统信息,技术风险低,但获取的信号也更模糊,只能解读大脑的整体状态,难以获得准确的意图、知觉等。其商业应用也偏向于注意力锻炼、失眠治疗、冥想、游戏等。

脑科学在近年来得到国家政策的加大支持。“脑科学与类脑研究”被列入“十四五”规划纲要,确定为事关国家安全和发展全局的基础核心领域之一。工业和信息化部在2023年8月22日发布了《新产业标准化领航工程实施方案(2023─2035年)》,脑机接口成为未来产业代表之一。

目前国内的脑机接口产业链还有待进一步发展,缺乏专用供应商,部分领域受制于国外。跟手机行业一样,芯片是脑机接口行业的最脆弱环节。据量子位报告,国内脑机接口的芯片基本受限于德州电器、意法半导体、神念科技(NeuroSky)等国外厂商。在消费级领域,国内公司的产业链上游(芯片及供应商)甚至可以视为仅包括神念科技(NeuroSky)一家。

在产业链中游,已经出现一些To-B端的脑电采集平台和To-C端的产品及应用。

To-B端的公司如主打脑电采集平台的博睿康(Neuracle),To-C端产品及应用包括残障辅助、日常保健、教育及娱乐等,主要公司如强脑科技、宏智力、视友科技、臻泰智能等等。

以强脑科技(BrainCo)为例,该公司创立于2015年,创始人韩璧丞是哈佛大学脑科学中心博士,强脑科技是首家入选哈佛大学创新实验室(Harvard Innovation Lab)的中国团队。强脑科技与首都医科大学附属北京安定医院签署了深度合作协议,结合脑机接口来进行筛查抑郁症的研究。

强脑科技推出的智能仿生手、智能仿生腿,属于非侵入式脑机接口设备,传感器采集人体的神经电和肌肉电信号,识别佩戴者的运动意图,可以帮助残障人群实现日常生活中的行走、抓握等功能。智能仿生手的5根手指、手腕可以独立运动,上肢截肢的患者可以像控制自己的手一样灵活地控制假手动作。一位用户在练习之后可以用智能仿生手来写毛笔字。

对于脑机接口这种人体与智能硬件相连的技术,为了保证信号采集和解析的准确度,脑电读取材料的精密程度极高。强脑科技团队通过近十年研究,十几款材料迭代,研发出固态凝胶电极,该材料可以与皮肤形成良好的接触界面,在不需涂抹导电膏的情况下采集高质量的脑电信号,精准度达到医疗级别。

智能仿生手/腿的硬件本身也需要精细的反复debug。一位产品体验官介绍到,智能仿生腿二代的测试期间,因为在关节活动时听到里面“嘎达”声,“为了找这个声音来自哪里,我们找了一年多。这个声音来自关节结构的间隙。我们不仅要把关节拆开,还要更换各种零件(来检测),换到最后,都不知道这个关节还是不是原来的关节,像忒修斯之船一样。”整个团队为检测并解决这个细节花了一年多时间。

而智能仿生手从实验室到量产花了8年。“这个行业前景确实很好,但需要非常有耐性、能忍受长期寂寞的科研人员。”强脑科技的一位员工说。

强脑科技智能仿生手。图片来源:受访者提供

目前强脑科技的智能仿生手的单价,是国外同类型产品的1/5-1/7,降低了肢体残障人士的购买门槛。此外,强脑科技联合各地残联、基金会等组织,以让利价格为数百名符合条件的残疾人提供仿生手,一些残疾人甚至能通过公益项目免费安装上仿生手。

据报道,强脑科技在2022年已融资超2亿美元,估值超过10亿美元,投资者包括中金资本、中国人寿等。

截至2024年1月,强脑科技的C端产品深海豚(Easleep)睡眠仪在淘宝售价在一千多到两千多元左右,入选天猫睡眠仪品类榜单。

像强脑科技一样,脑机接口创业公司往往有深厚的科研背景,创始人们大多是科研人员出身,而高校科研团队也是脑机接口领域在医疗领域的主要推动者。

脑电采集平台公司博睿康(Neuracle),其指导单位就包括深圳大学脑疾病与认知科学研究中心、中国心理学会脑电相关技术专业委员会、广东省认知科学学会。

目前担任清华大学校长的李路明院士,也是脑机接口研究领域的领头羊之一。李路明团队开发了一款可实时蓝牙传输的神经刺激器,在一名帕金森病患者身上开展了临床试验,在患者完成脑深部刺激手术后进行了脑机接口实验,是国内首个治疗帕金森病的全植入式脑机接口。

在脑机接口领域,没有深厚的科研实力与长期主义的耐心,是难以做出真正的成果的。

无限大的愿景,才露尖角的市场

作为重科研、重资金的新兴领域,脑机接口领域的商业化发展,需要更有耐心的资本,而这种资本往往来自于大公司。

目前在国外的脑机接口公司中,以人机交互为核心,Google、亚马逊、Meta(前Facebook)都以投资方身份出现。元宇宙公司Meta在2021年发布了脑机接口的手环输入设备并表示,“通过神经接口,让你利用周围神经系统的输出直接控制机器,特别是大脑外部的神经……通过结合机器学习和神经科学,未来界面将适用于不同的人。”

国内的脑机接口创业公司中,目前获得大公司投资的案例还不太多。与国外相似的是,国内的游戏公司也是最早嗅到脑机接口机会的玩家。

目前身处国内三大游戏巨头之一的米哈游,早已开始布局脑机接口。米哈游在2020年营收超百亿,此后在2021年3月,米哈游与上海交通大学医学院附属瑞金医院签署战略合作协议,米哈游捐赠专项发展基金,在临床研究中,通过脑机接口的神经调控,来攻克难治性抑郁症。

虽然米哈游此次的投资旨在临床治疗,但脑机接口能连接人的意识世界与现实世界的特性,与米哈游的元宇宙愿景是天作之合。今年1月,米哈游总裁刘伟以上海市人大代表身份参加上海“两会”时,对媒体表示,希望在2030年打造出10亿人愿意生活在其中的虚拟世界。

游戏是元宇宙的最佳入口,游戏已经通过VR、AR等技术,以虚拟空间的形式渗透到了人们的生活中。如果说苹果的Vision Pro还需要捕捉人类眼球的运动,来让你操控虚拟世界的游戏手柄(或多或少存在误差与延时),那么想象一下,脑机接口可以让你直接用意念发出的神经电来操控手柄,其信息量、传输速度会指数级提高。而这不仅是想象, Neuralink在2023年为猴子植入脑机接口的手术,已经让猴子可以很丝滑地用意念来控制乒乓球游戏里的挡板。按照这些公司的愿景,脑机接口与元宇宙的结合,可能让我们更快实现在虚拟世界中的现实生存。

Neuralink为猴子植入脑机接口后,猴子用意念玩游戏。图片来源:Neuralink Youtube频道

米哈游的想象图景可能比元宇宙更大。2021年,米哈游除了捐赠资金给瑞金医院,还给两个公司投资:一个是“能量奇点”,研制可控核聚变的商业发电解决方案提供商;一个是“东方空间”,造过火箭的商业航天公司。游戏虚拟世界、脑机接口、造火箭、核聚变,仅从愿景来说,米哈游的创始人们快要赶上马斯克了。

但目前来看,脑机接口的落地应用市场还有待进一步发展,但潜力很大。根据南方财富网预测,到2040年,中国脑机接口纯设备市场规模预计将达到560亿元。

脑机接口的创业公司们目前还处于烧钱阶段。根据南方财富网趋势选股系统数据统计,A股脑机接口相关上市企业目前数量有31家,2022年总体营业收入约为766.56亿元,同比减少-7.96%。2022年A股31家脑机接口相关上市公司总体归母净利润为-49.31亿元,同比减少177.22%,低于2021年水平。

国内脑机接口的投融资,也还方兴未艾。据科创板日报报道,可供查询的数据显示,截至2023年5月,2023年脑机接口赛道共发生融资事件4起,包括元籁科技、柔灵科技、微灵医疗等,轮次大多是天使轮;2022年融资事件为6起,涉及脑虎科技、博睿康、臻泰智能等公司,其中脑虎科技一年两次被红杉中国投资。

但海外创业明星马斯克的一举一动,总能吸引资本的目光。1月30日,Neuralink宣布完成首例人类侵入式脑机接口的消息掀起热潮。据 PrivCo 称,截至2023年8月,Neuralink 的投后估值在10亿到100亿美元范围。

国内脑机的接口概念股也在近日也活跃起来。1月30日,创新医疗涨停,东方中科、三博脑科、中科信息、世纪华通、佳禾智能、南京熊猫等大幅跟涨。其中创新医疗公司参股了一家脑机接口技术公司,南京熊猫公司旗下脑机接口项目获批江苏省重点研发计划,三博脑科是国内知名的神经专科医疗集团,累计完成神经外科手术量居全国前列。

如果抛下元宇宙的宏大愿景,先看临床医疗应用与生活中的器械辅助,用户对脑机接口的需求是真实而迫切的,特别是残障、瘫痪等群体。

强脑科技智能仿生腿的一位用户——98年出生的闫先生向蓝鲸财经记者表示,他四五岁时因患血管瘤而瘫痪,初中辍学,每天在一两平米的桌前学玉石雕刻,在2022年开始使用智能仿生腿学习走路后,他能像普通人一样出门坐公交上班了,这是普通人的日常,但对他的生活是巨大改变。

据传记作家阿什利・万斯2023年年底透露的消息,目前数千人希望能植入马斯克旗下脑机接口公司(Neuralink)的大脑植入物,他们正排队等候。

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