柔性脑机接口取得里程碑,国内这次也跟上了

好机友

前沿创新如同摸着石头趟过不知深浅的河流,其过程往往伴随着探索的艰辛与失败的苦涩,对于这一点,应该没有人比坐拥多家科技公司的 " 硅谷钢铁侠 " 体会更深。

在因涉嫌虐待动物被调查、人体实验时间表一再被推迟后,脑机接口公司 Neuralink 最终在成立的第七年获得了 FDA(美国食品药品监督管理局)的批准进行人体临床实验。

作为横跨了多个学科的研究方向,脑机接口的未来是星辰大海:除了帮助无自主活动能力的病人改善生活,脑机接口还有望应用于商业、工业、娱乐等领域,乃至最终实现元宇宙世界中的数字孪生。

研究机构 Data Bridge Market Research 数据显示,2022 年脑机接口市场规模为 17.40 亿美元,预计到 2030 年将达到 56.92 亿美元,而 2023 年 -2024 年内,多家头部企业将进入临床阶段,这也将会是脑机接口走向商业市场的关键一年。

七年烧掉 3.56 亿美元,终至 " 人脑 "

人工智能大模型风靡全球的同时,其招致的担忧正与日俱增。今年 3 月,包括马斯克在内的 1000 多名行业高管和专家签署公开信,呼吁在 6 个月内暂停高级 AI 的开发。马斯克等人在信中写道,高级 AI 可能会对社会和人类构成深远的风险。

早在 ChatGPT 掀起的 AI 热潮来临之前,马斯克就一直对人工智能保持谨慎的态度。2017 年,马斯克曾预言,各国之间在人工智能领域的竞争与对抗,很有可能是引发第三次世界大战的原因。在对 Neuralink 员工的演讲中,马斯克甚至表示,防止人工智能毁灭人类的可能性只有 5%-10%。事实上,马斯克创立 Neuralink 的初衷也是增强人类对 AI 的控制,帮助人脑与 AI 相结合以防止人类被 AI 淘汰。

2016 年夏天,马斯克在美国加州成立了脑计算公司 Neuralink,旨在开发可植入人类大脑并与计算机无线连接的电极设备。成立之初,Neuralink 的首批员工全部由来自马斯克众多企业(特斯拉、SpaceX 等)的工程师组成。

要制造出机器神经系统的高级解决方案,其研发与生产成本耗费甚巨。截至 2023 年 1 月,Neuralink 预期估值已达 55 亿美元。在成为独角兽之前,Neuralink 还是头货真价实的 " 吞金兽 "。

2017 年 8 月,Neuralink 宣布获得 2696 万美元融资,但这笔主要来自马斯克本人的注资实际金额超过 1 亿美元。不到两年后,公司又拿下 5100 万美元 B 轮融资。2021 年 7 月,Neuralink 宣布完成 C 轮融资,筹集资金 2.05 亿美元。截至目前,Neuralink 仍是该领域最大规模单笔融资记录的保持者。

B 轮融资之后,Neuralink 的研发开始取得实质性进展:2019 年 7 月,Neuralink 实现了单器件集成 1024 通道的高通量柔性电极,并针对柔性电极植入开发了手术机器人,其开发的系统可以将 1500 个电子探针送入老鼠大脑,从老鼠头部的 USB-C 端口收集的数据比当时最好的传感器多 10 倍;9 月,Neuralink 研发出 " 脑机神经织网 " 设备 N1,将 3000 多个电极附着在柔韧丝状物上,或将实现人脑神经操控智能设备。也正是从这一年,马斯克开始提出将相关技术在人脑中进行实验。

柔性脑机接口取得里程碑,国内这次也跟上了

2021 年 4 月,Neuralink 公布了一段名为 " 帕格 " ( Pager ) 的 9 岁猕猴玩乒乓球电子游戏的视频

之后的三年里,Neuralink 又先后在猪脑和猴脑中植入脑机接口,实现了脑 - 机之间数据传输、猴子意念弹球游戏以及猴子意念移动电脑光标点亮字符。2022 年 11 月,马斯克宣布 Neuralink 已经向 FDA 提交了大部分文件,审核通过后约六个月内,将在人类身上植入第一个 Neuralink。

如今,这一天终于到来。

柔性脑机接口取得里程碑,国内这次也跟上了

Neuralink 植入物:包含生物相容性外壳、电池、芯片及电子、导线

柔性脑机接口取得里程碑,国内这次也跟上了

Neuralink 手术机器人

据了解,此次 Neuralink 获批人体临床实验的最新植入式设备 N1 体积仅为硬币大小,由电池供电,可进行无线充电。其植入过程由手术机器人 R1 将协助神经外科医生完成,具体操作过程包括定位植入位置、取出头骨并植入 N1 设备以及伤口缝合。整个过程约 15 分钟,需插入 64 根电线。

侵入式脑机接口三军会师

值得一提的是,脑机接口并不是一项近些年才产生的技术,Neuralink 也不是第一家在人体中植入脑机接口的公司。

按照外科手术标准,脑机接口设备可分为侵入式、非侵入式、半侵入式三种。其中,侵入式脑机接口是国际主流的脑机接口技术路线,需植入大脑皮层内,优点是更加靠近脑组织,脑电信号更加清晰准确,缺点是容易引起脑出血以及疤痕组织等免疫反应。非侵入式易穿戴,无需开颅手术将脑电传感器植入脑内,但信号空间分辨率较差。而半侵入式则是将脑机接口植入头皮与大脑皮层之间,其效果与风险也介于上述两者之间。

相比之下,侵入式脑机接口的研发风险更大,技术要求与资金门槛更高。侵入式脑机接口主要包括犹他阵列电极、血管支架电极与柔性脑机接口。犹他阵列电极有 96 条通道,特点是坚硬、易于切割脑组织;血管支架电极有 16 条通道,从颈部静脉植入,只能记录场电位;柔性脑机接口有 1024 条通道,机器人自动植入。

Neuralink 正是柔性脑机接口的代表企业,在其获批开展人体实验之前,Cyberkinetics 公司的犹他阵列电极于 2004 年获得 FDA 上市,并开展了首次关于运动皮层脑机接口临床试验,尝试通过运动意图来完成对机械臂的控制;2021 年,Synchron 公司的血管支架电极获得 FDA 批准在美国开始人体试验,并于 2022 年 7 月宣布在美国首次植入脑机接口。

至此,柔性脑机接口终于与大部队汇合,三种技术路线的侵入式脑机接口均已介入人体临床。

国内赛道分野

脑机设备的应用场景颇具科幻色彩,也使其成为目前各大公司竞相研发的领域。国外,谷歌、Meta、微软已相继入局。作为全球最大的消费市场,国内脑机接口产业的发展空间和潜力巨大。除了腾讯、阿里等巨头以外,优质初创公司也在不断涌现。

据动点科技不完全统计,2020 年至今,国内共有脑陆科技、柔电芯云、云睿智能、宁矩科技、脑虎科技、强脑科技、博瑞康、元籁科技、柔灵科技、微灵医疗、畅想医疗等企业获得融资。单笔融资规模普遍集中在数千万元人民币,红杉资本、蓝驰创投等机构是投资脑机接口的主力军。

上述获得融资的众多脑机接口初创公司中,非侵入式路线占据了多数席位,其中,强脑科技是全球除 Neuralink 外唯一一家融资金额超过 2 亿美元的脑机接口企业;侵入式脑机接口企业中,脑虎科技凭借 " 微创植入式高通量柔性脑机接口 " 项目获得了 2021 年 WAIC 卓越人工智能引领者奖项。

《脑机接口的未来发展趋势》报告中指出,脑机技术研究的硬件向柔性、无线,以及更加微小化、更加高通量和低功耗方向发展。

在柔性脑机接口领域,上海企业的 " 微创植入式高通量柔性脑机接口技术 " 已领先国内外同行水平。脑虎科技首席科学家陶虎发明的 " 基于蚕丝蛋白的自适应柔性光电子神经探针 " 的新一代植入式脑机接口避免了 Neuralink 需借助微针植入可能造成的脑内出血的问题,其发布的国内首款半侵入式脑机接口设备也即将投入临床运营。

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