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柔性腦機介面取得里程碑,國內這次也跟上了

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2023-06-04 14:26:121060瀏覽

前沿創新如同摸著石頭趟過不知深淺的河流,其過程往往伴隨著探索的艱辛與失敗的苦澀,對於這一點,應該沒有人比坐擁多家科技公司的「矽谷鋼鐵人」體會更深。

在因涉嫌虐待動物被調查、人體實驗時間表一再被推遲後,腦機介面公司Neuralink最終在成立的第七年獲得了FDA(美國食品藥物管理局)的批准進行人體臨床實驗。

作為橫跨了多個學科的研究方向,腦機介面的未來是星辰大海:除了幫助無自主活動能力的病人改善生活,腦機介面還有望應用於商業、工業、娛樂等領域,乃至最終實現元宇宙世界中的數位孿生。

研究機構Data Bridge Market Research數據顯示,2022年腦機介面市場規模為17.40億美元,預計到2030年將達到56.92億美元,而2023年-2024年內,多家頭部企業將進入臨床階段,這也會是腦機介面走向商業市場的關鍵一年。

七年燒掉3.56億美元,終至「人腦」

人工智慧大模型風靡全球的同時,其招致的擔憂正與日俱增。今年3月,包括馬斯克在內的1,000多名業界主管和專家簽署公開信,呼籲在6個月內暫停高級AI的開發。在信中,馬斯克等人表達了高級AI可能對社會和人類造成深遠風險的擔憂。

早在ChatGPT掀起的AI熱潮來臨之前,馬斯克就一直對人工智慧保持謹慎的態度。 2017年,馬斯克曾預言,各國在人工智慧領域的競爭與對抗,很有可能是引發第三次世界大戰的原因。在對Neuralink員工的演講中,馬斯克甚至表示,防止人工智慧毀滅人類的可能性只有5%-10%。事實上,馬斯克創立Neuralink的初衷也是增強人類對AI的控制,幫助人腦與AI結合以防止人類被AI淘汰。

2016年夏天,馬斯克在美國加州成立了腦計算公司Neuralink,旨在開發可植入人類大腦並與電腦無線連接的電極設備。成立之初,Neuralink的首批員工全部由來自馬斯克眾多企業(特斯拉、SpaceX等)的工程師組成。

研發和生產機器神經系統的高階解決方案需要投入龐大成本。 By January 2023, Neuralink's expected valuation had reached $5.5 billion.。在成為獨角獸之前,Neuralink還是頭貨真價實的「吞金獸」。

2017年8月,Neuralink宣布獲得2,696萬美元融資,但這筆主要來自馬斯克本人的注資實際金額超過1億美元。不到兩年後,公司又拿下5,100萬美元B輪融資。 2021年7月,Neuralink宣布完成C輪融資,籌集資金2.05億美元。截至目前,Neuralink仍是該領域最大規模單筆融資記錄的維持者。

B輪融資之後,Neuralink的研發開始取得實質進展:2019年7月,Neuralink實現了單裝置整合1024通道的高通量柔性電極,並針對柔性電極植入開發了手術機器人,其開發的系統可以將1500個電子探針送入老鼠大腦,從老鼠頭部的USB-C埠收集的數據比當時最好的感測器多10倍;9月,Neuralink研發出「腦機神經織網」設備N1,將3000多個電極附著在柔韌絲狀物上,或將實現人腦神經操控智慧型裝置。 也正是從這一年,馬斯克開始提出將相關技術在人腦中進行實驗。

柔性腦機介面取得里程碑,國內這次也跟上了

2021年4月,Neuralink公佈了一段名為「帕格」(Pager)的9歲獼猴玩乒乓球電子遊戲的影片

之後的三年裡,Neuralink又先後在豬腦和猴腦中植入腦機接口,實現了腦-機之間數據傳輸、猴子意念彈珠遊戲以及猴子意念移動電腦遊標點亮字符。 2022年11月,馬斯克宣布Neuralink已經向FDA提交了大部分文件,審核通過後約六個月內,將在人類身上植入第一個Neuralink。

如今,這一天終於到來。

柔性腦機介面取得里程碑,國內這次也跟上了

Neuralink植入物:內含生物相容性外殼、電池、晶片及電子、導線

柔性腦機介面取得里程碑,國內這次也跟上了

Neuralink手術機器人

據了解,此次Neuralink核准人體臨床實驗的最新植入式設備N1體積僅為硬幣大小,由電池供電,可進行無線充電。其植入過程由手術機器人R1將協助神經外科醫師完成,具體操作過程包括定位植入位置、取出頭骨並植入N1設備以及傷口縫合。整個過程約15分鐘,需插入64根電線。

侵入式腦機介面三軍會師

值得一提的是,腦機介面並不是一項近年才產生的技術,Neuralink也不是第一家在人體中植入腦機介面的公司。

依照外科手術的規範,腦機介面設備可以歸類為侵入性、非侵入性、半侵入性三類。其中,侵入式腦機介面是國際主流的腦機介面技術路線,需植入大腦皮質內,優點是更靠近腦組織,腦電訊號更清晰準確,缺點是容易造成腦出血以及疤痕組織等免疫反應。這款穿戴式裝置是非侵asive的,無需開刀手術將腦電感測器植入腦內,但是它的訊號空間解析度不太高。半侵入式方法將腦機介面植入頭​​皮和大腦皮質之間,效果和風險介於非侵入式和侵入式方法之間。

相較之下,侵入式腦機介面的研發風險更大,技術需求與資金門檻更高侵入式腦機介面主要包括猶他陣列電極、血管支架電極與柔性腦機介面。猶他陣列電極有96個通道,特徵是堅硬、易於切割腦組織;血管支架電極有16條通道,從頸部靜脈植入,只能記錄場電位;柔性腦機介面有1024個通道,機器人自動植入。

Neuralink正是柔性腦機介面的代表企業,在其核准進行人體實驗之前,Cyber​​kinetics公司的猶他陣列電極於2004年獲得FDA上市,並開展了首次關於運動皮層腦機介面臨床試驗,嘗試透過運動意圖來完成對機械手臂的控制;2021年,Synchron公司的血管支架電極獲得FDA批准在美國開始人體試驗,並於2022年7月宣佈在美國首次植入腦機介面。

至此,柔性腦機介面終於與大部隊匯合,三種技術路線的侵入式腦機介面都已介入人體臨床。

國內賽道分野

#目前各大公司正競相研發腦機設備,這種科幻色彩濃厚的技術應用場景令人著迷。國外,Google、Meta、微軟已相繼入局。作為全球最大的消費市場,國內腦機介面產業的發展空間和潛力巨大。除了騰訊、阿里等巨頭以外,優質新創公司也不斷湧現。

據動點科技不完全統計,2020年至今,國內共有腦陸科技、柔電芯雲、雲睿智能、寧矩科技、腦虎科技、強腦科技、博瑞康、元籟科技、柔靈科技、微靈醫療、暢想醫療等企業獲得融資。注資腦機互聯領域的主要機構包括紅杉資本和藍馳創投,大部分融資規模約數千萬元。

上述獲得融資的眾多腦機介面新創公司中,非侵入式路線佔據了多數席位,其中,強腦科技是全球除Neuralink外唯一一家融資金額超過2億美元的腦機介面企業;侵入式腦機介面企業中,腦虎科技憑藉著「微創植入式高通量柔性腦機介面」計畫獲得了2021年WAIC卓越人工智慧領導者獎項。

《腦機介面的未來發展趨勢》報告中指出,腦機技術研究的硬體朝向柔性、無線,以及更微小、更高通量和低功耗方向發展

上海企業的"微創植入式高通量柔性腦機介面技術"已經在柔性腦機介面領域超過了國內外其他同行的水準。腦虎科技首席科學家陶虎發明的「基於蠶絲蛋白的自適應柔性光電子神經探針」的新一代植入式腦機介面避免了Neuralink需藉助微針植入可能造成的腦內出血的問題,其發布的國內首款半侵入式腦機介面設備也即將投入臨床營運。

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