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疯狂科学家连上脑机接口|全球观速讯

导读

壹 ||过去半个世纪,全球脑机接口实现了从科幻到产业落地的突破,从0到1,又从一生二。高小榕希望各界能协同攻关,克服挑战,在未来50年,推动脑机接口实现二生三,三生万物。


(资料图)

贰 ||进入2023年,脑机接口一路“狂飙”,学界密集披露研究进展,业界忙着融资、产业化。这一年也被部分从业者视为神经技术的“分水岭之年”。

叁||疯狂科学家可以甘坐冷板凳,创业者必须去人潮中蹚出全新的商业模式。

肆||脑机接口能代替人类思考吗?赵继宗告诉经济观察报记者,从理论上说是可以的,从实际上说,涉及哲学、法律问题。

戴上贴满金属片的头罩,盯着模拟键盘,体验者想打的字母就一一出现在屏幕上。这是经济观察报记者5月29日在中关村论坛看到的一幕。

这项技术,是近期科技、医疗领域最火的赛道之一:脑机接口。

脑机接口,顾名思义,是大脑和计算机之间的接口。在科幻电影中,残疾人用机械臂弹唱,失语者开口说话,失聪者听到声音,人类靠意念指挥庞大的机械……现在,技术正让科幻照进现实。

5月4日,由南开大学教授段峰领衔的团队,完成全球首例非人灵长类动物介入式脑机接口试验。这项技术已与国际接轨。

5月25日,马斯克旗下公司Neu-ralink获准进行脑机接口人体试验,这被视为脑机接口迈向商业化应用的里程碑。马斯克希望这项技术帮助视障和行动不便人士,恢复视力和行动能力。

中国科学家段峰,同事们戏称他“疯狂科学家”;世界首富马斯克,人们视他为“最疯狂的人”——这或许是人类对技术还缺乏想象力。

科学家希望攻克技术难题,企业家期待让消费者接受全新的产品。在医疗和助老端,许多脑机接口产品落地了,几年后,或许人们还将戴上AR眼镜,用意念听歌、购物,再久一些,瘫痪多年的人也许可以重新站起来。

5月29日,中国工信部宣布,将把脑机接口作为培育未来产业发展的重要方向,加强脑机接口应用场景探索,加速推动脑机接口产业发展。

同一天,中国最早开展脑机接口研究的学者之一、清华大学医学院长聘教授高小榕告诉经济观察报记者,脑机接口进入了一个新的时代。

产业端,中国脑机接口概念板块热度持续上涨,多个概念股发布股价异动公告。截至6月1日,创新医疗、新智认知等多个脑机接口概念股连续5个交易日涨停。

脑机接口技术安全吗?能造“超人”吗?能控制人脑吗?精神自由、公平性如何保证?在人的大脑探秘路上,这些都是无法绕开的部分:伦理。

疯狂科学家

爱吃的苹果就在对面,但小猴子的双手被绑住了。随着“想吃苹果”的意念产生,几秒后,一两米外的机械臂缓缓移动,将苹果送到嘴边。

一旁,猴子的主人、科学家段峰忍不住高喊:“苹果来啦!”小猴子缓缓张嘴,咬下一块苹果,发出清脆咀嚼声。

这是5月4日,在全球首例非人灵长类动物(猴)“介入式脑机接口试验”手术后,现场拍摄视频中的场景。

当天上午9:00,中国人民解放军总医院,在肌肉麻醉后,手术开始了。神经外科医生吴东东屏息凝神,在猴颈部刺了个小口,将微导丝小心穿过血栓,定位在血栓远端,将介入脑电传感器贴附在猴脑血管壁上,再撤出微导丝。顺着血管,传感器被送至矢状窦,采集并识别猴子的脑电信号。

通过神经介入放入颅内支架,这样的手术在人身上已很成熟了。这次,不一样的是,科学家在颅内支架上附加了脑电信号采集装置,采集到的脑电信号,会被体外仪器解码,从而实现对机械臂的控制。

手术室很安静,两个多小时后,手术完成,医生和科学家都出了一身汗,衣服被浸湿。他们小心监测着麻醉药效还没过的猴子,心率、呼吸一切正常。三四个小时后,猴子醒来,用意念驱动机械臂吃到了食物。

十多年前,段峰开始研究脑机接口,先后研究过侵入式、非侵入式、介入式(前两者较为常见)这三大全球脑机接口技术路线。侵入式要在颅骨上凿洞,把设备直接插入脑子;非侵入式要在头上如戴帽子般罩一个网;介入式介于两者之间,将设备通过血管送入大脑。

段峰曾通过侵入式脑机接口控制老鼠的行为,也用非侵入式脑机接口控制轮椅、汽车,近几年又投入介入式脑机接口的研究。

他告诉经济观察报记者,除了休眠,脑机接口技术还可以用在教育、军事、外太空等多个领域,脑卒中患者可以更快康复、人学习时可以不疲劳、记忆可以被复制或移植、人类可以实现休眠……

他曾通过刺激,让大鼠体温下降到24度,成功实现休眠。这一技术成熟后也能用于人类,可让航天员在睡眠中度过孤独漫长的宇航生活。

技术太超前了,段峰被不少同事称作“疯狂科学家”。

不少科学家有过类似经历。“疯狂算是好词,当年,大家都说我在搞伪科学,说这违反唯物主义。”清华大学医学院长聘教授高小榕告诉经济观察报记者。

他是中国最早开展脑机接口研究的学者之一。20世纪90年代,个人计算机刚出现,他就开始研究,想解决残疾人使用个人电脑的问题。

即使在科学界,也几乎没人接受他的研究。他曾在申请项目时被赶下台。

2000年前后,因为不被大众理解,脑机接口领域举办学术会议时,约定过一项铁律:不允许记者进入脑机接口实验室。

现在,高小榕对记者说:“欢迎来实验室亲身感受。”他的实验室改变过许多学界同仁的看法,被质疑时,他不做解释,把人请过来看,用眼见之实证明科学。

过去半个世纪,全球脑机接口实现了从科幻到产业落地的突破,从0到1,又从一生二。高小榕希望各界能协同攻关,克服挑战,在未来50年,推动脑机接口实现二生三,三生万物。

中国科学院院士、世界神经外科联盟执委赵继宗告诉经济观察报记者,国内脑机接口发展很快,虽离国际*进技术有一定差距,但让渐冻症患者完成打字、血管内介入式脑机接口等技术已与国际接轨。

大脑神秘复杂,如果说它是一条1公里的路,人类才前进了5厘米。三百多年前,牛顿建立了物理学大厦,而现在,脑科学还处在“前牛顿时代”,没什么规律可言。“但要小心翼翼、一步步往前走,如同人类对癌症知之甚少,却尝试用各种方式治疗它。”柔灵科技首席科学家刘冰说。

马斯克就希望能借助脑机接口,帮助视障者复明,让行动不便人士恢复行走。出于对安全性的担忧,美国食品药品监督管理局(FDA)曾几度拒绝其人体试验申请,但最终在5月25日批准,这令行业感觉振奋。

宣武医院神经外科主治医师马永杰告诉经济观察报记者,在3-5年前,人们把马斯克视作疯狂的人,但随着人体试验的开展,这项技术的确能够照进现实。

科学家可以疯狂,临床医生必须谨慎。马永杰会帮科学家把关,看技术的应用场景是否真正符合临床需求,而不是噱头、热点或概念。他曾在一年前与段峰合作,在一只羊身上放置介入式支架电极,那是*例介入式脑机接口动物试验。

科幻照进现实

5月29日,在中关村论坛“脑机接口创新发展分论坛”上,高小榕发表完《脑机接口50年》的演讲,下台时,他穿过了由行业里科学家、企业家、医生、投资人组成的“人墙”。

热闹前所未有。高小榕感慨,坐了多年“冷板凳”,板凳终于“热”了。

2022年12月,马斯克分享了一段视频,猴子通过意念控制鼠标和键盘打字。因为他自带的明星光环,人类迅速建立对脑机接口的认知。进入2023年,脑机接口一路“狂飙”,学界密集披露研究进展,业界忙着融资、产业化。这一年也被部分从业者视为神经技术的“分水岭之年”。

往前看,技术早已照进现实。2014年,一位瘫痪患者借助脑机接口,用意念控制机械外骨骼,完成巴西世界杯开球。2020年,浙江大学团队借助脑机接口,帮助一名四肢瘫痪者控制外部机械臂与机械手,完成进食、握手动作。

马永杰介绍,3-5年内,脑机接口能收发短信、接打电话;未来可能承载意识、下载记忆甚至情感;在军事领域,理论上可制造出“超级战士”。

已经有产品出现了,它们主要用于医疗和助老。在中关村论坛,博瑞康、华脑技术、柔灵科技、臻泰智能等企业展示了最新产品,包括脑控打字系统、脑控复健设备、辅助睡眠脑机设备、能够监测精神状态的安全帽等。

医学界人士对脑机接口有最多期待。赵继宗说,作为一名医生,他希望脑机接口能为患有意识障碍、偏瘫截瘫、阿尔茨海默症、癫痫、抑郁等疾病的病人解决痛苦。

相关的临床试验有三类:

一是对意识障碍的病人,通过脑机接口判断昏迷程度、有没有可能苏醒,“这对病人没什么损害,临床上在天坛医院已普及了”。

二是关于脊髓损伤。一旦截瘫,病人四肢或双下肢就不能动,现在已成功在损伤阶段放一个电刺激器,电刺激器发出信号后可帮助病人恢复行走。

“这已在临床应用,脊髓的刺激器已经国产化。如何通过脑而不是刺激器来控制它,是下一步的研究方向。”赵继宗提到,国内有望今年或明年攻关这个项目。

三是在采集信号领域。通过术中清醒把麻醉病人唤醒,就可以精确采集信号,为脑机接口电极精准放置提供技术支持。

高小榕相信,脑机接口将带给人类颠覆和想象,与智能手机、ChatGPT属于同一级别,甚至更加重要。这一观点,获得了多位受访者的认同。

技术的革命性进步,总是以“废除肢体”为代表,废除脚,有了汽车;废除手,有了机器人;废除了眼,有人工视觉。“脑子是*不能废的,未来人类要让AI机器完全可控,必须依赖于脑机接口技术。”高小榕说。

柔灵科技创始人兼CEO孙瑜举例说,通过神经交互实现的AR眼镜即将面世,人们可以不通过手,通过眼镜自动购物、听歌,做到无所不在的人机交互。

高小榕认为,人类跟机器交流需要方向盘、鼠标、键盘,随着AI的进步,它们都不足以满足需求,脑机接口是那个有革命性突破的交流技术。现在,脑机接口的性能只达到触屏的一半,但未来十年会超过手机触屏速度,达到人机交互的*形态——人机合一。

掘金产业化

“投资市场对脑机接口技术信心不断增强。”5月29日,脑机接口产业联盟副秘书长张倩提到,近年,资本市场看好以脑机接口为代表的神经技术的发展前景,相关投资金额和投资笔数不断增多,在资本孵化下神经相关初创公司数量也在逐年增多。

国际市场研究机构 IMARCGroupe的数据显示,全球脑机接口的市场规模在2021年达到了15亿美元,预计到2027年,全球脑机接口市场规模将达到33亿美元,约合238亿元人民币。

国信证券预计,脑机接口相关市场规模在2030-2040年期间可达700亿-2000亿美元。数据显示,截至2023年4月,全球有1394起脑机接口相关融资事件,大多投融资以种子轮和A轮为主。

目前,中国已形成覆盖基础层、技术层与应用层的脑机接口全产业链,并在医疗、教育、工业、娱乐等领域应用落地。

2021年,马斯克宣布脑机接口有望帮助瘫患者恢复全身功能,同一年,美国宣布禁止脑机接口在内的部分技术向中国出口。这让许多投资机构开始注意这一赛道,包括当时重点布局元宇宙赛道的敦鸿资产。

敦鸿资产董事总经理郑华良说,他们将国内脑机接口企业陆续聊了一遍,认为侵入式是未来方向,但短期内难以落地。他跟许多投资人交流过,感到大家普遍偏保守,想等产品出来以后再看。

当时,国内侵入式脑机接口*代表性的公司脑虎科技直接告诉郑华良:如果希望我们在5年内有收入,就不必来投我们了。考虑良久后,敦鸿资产先投了商业化进展更快的非侵入式。

创业时,孙瑜也选择了更短时间能看到成果的非侵入式。钱、风险、市场,这都是必须考虑的现实问题:“马斯克的顾虑没有那么多,脑机接口更像是他的一个‘玩具’。”孙瑜说。

马斯克旗下公司Neuralink的23个参与芯片植入实验的猴子中,已有15只死亡,这背后是侵入式脑机接口面临的安全风险和技术门槛难题。

高小榕介绍,脑机接口要把电极植入大脑,需要翻过三座大山。一是物理,要把世界上最硬的硅植入人体最软的组织“脑”,如同把一根针立在豆腐上,要既接触又不伤害豆腐;二是生物兼容性,解决人体免疫系统的排斥和感染风险;三是信息,即如何解读脑内受到的海量信息。“我知道脑机接口代表未来,但你凭什么说它可以赚钱?”孙瑜经常收到投资人的灵魂发问,他认为这不单是柔灵科技的问题,是整个行业的问题。

疯狂科学家可以甘坐冷板凳,创业者必须去人潮中蹚出全新的商业模式。

教育医生、医院、合作伙伴、消费者,让大家打消顾虑,相信这是产品而非科幻,是孙瑜工作的重要内容。前几天,他忍不住问董明珠:“我们现在卖‘没人知道’的东西,有没有让消费者接受新产品的思路可以分享?”

另一个让不少掘金者困惑的新问题是,行业在迅速从冷清变得拥挤。“存在过热的问题。”高小榕说。

2013年成立的海天智能,是首家将脑机接口产业化的中国企业。海天智能董事长张海燕告诉记者,五年前,刚刚实现产业化时,人们都在怀疑技术的真实性,但现在,好多企业在模仿、复制,用类似的模式去做产业化。

2022年底至今,在投资人普遍的保守态度中,脑虎科技、应和脑科学、博瑞康、阶梯医疗等侵入式脑机接口公司均获得超亿元融资,令不少业内人士感到振奋。但刘冰观察,融到钱后,侵入式赛道存在“内卷”,集中做系统和电机,更核心关键的内容如解码则极少涉入。

在迷局中,人们抬头看未来,多位受访者认为,未来脑机接口领域会出现如互联网领域BAT一般的巨头。

“这是完全有可能的”,高小榕说,中国在脑机接口领域有较高的认知和研究基础,跟美国形成交错竞争的态势。

张海燕认为,随着老龄化加深、脑卒中高频和年轻化,脑机接口在中国医疗健康领域的市场将达万亿级。她透露,公司已实现盈利,正准备科创板上市:“我有信心,公司未来市值会破千亿。”

在中国,心玮医疗(06609.HK)是*直接参与脑机接口研发的上市公司。心玮医疗首席财务官张涵告诉经济观察报记者,参与早期研究,是希望更好、更早了解到脑机接口技术的原理、通路和机理,随着项目得到可行性和安全性论证,投入会有收获。到了一定阶段,公司也会跟支持科创的相关委办局交流,看是否愿意支持项目,来自政府的资金和支持非常重要。

“疯狂”之外

脑机接口能代替人类思考吗?

赵继宗告诉经济观察报记者,从理论上说是可以的,从实际上说,涉及哲学、法律问题。

刘冰认为,科学家一定要“疯狂”,才能有更前沿的想法,但黑科技是双刃剑,必须把科技掌握在文明手中。

清华大学信息国家研究中心助理研究员顾心怡介绍,除了安全性,脑机接口还涉及关于脑控、精神自由、公平性等伦理问题。

“必须规范脑机接口的使用”,高小榕解释,其他的技术工具如方向盘、鼠标,都由人在清醒的状态下控制,但大脑总有不清醒的时段,而且脑机接口理论上可把正常人的性能提高几倍,变成“超人”,这都需要伦理规范。

脑机接口技术已经上升到国家战略。此前,“十四五”规划*次将脑机技术写入需攻关的重点技术品类中。三个月前,中国信息通信研究院联合几十家相关领域高校、科研机构、企业发起成立脑机接口产业联盟(以下简称“联盟”),对行业进行规范和引导。

5月29日,联盟发布《脑机接口伦理原则和治理建议书》,希望引发更多主体关注脑机接口,参与伦理共治。

相关支持力度在加强,在业内也有担忧的声音。一位科学家告诉经济观察报记者,这是否可能限制探索技术的自由度?高小榕没有这样的担心,他认为学术探索始终应该是自由的,但产业必须有所规划和限制。

赵继宗把联盟视为产业与技术沟通的桥梁,将为脑机接口发展提速。他认为,接下来需要让政府部门参与协调产学研用,让技术产业化、为更多病人服务。

多位科学家提到,脑机接口需长期稳定投入,这个过程可能无法追求回报,只能是国家行为,比如找院士去领头研究。一个有创脑机接口的课题组至少需10人,包括主刀医生、训练动物的、做材料的、做算法的、做系统的研究者,几乎只有院士级别的科学家能把团队聚拢起来,且需要很好的灵活性和考核机制。

国家做好人才储备也非常关键。目前,脑机接口的主要研究力量在高校,许多企业也是高校的延伸,还未完全独立。作为拥有极高壁垒的产业,脑机接口涉及计算机信息处理、神经科学、生物技术、材料学等学科,需要复合型人才。

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