文/王古锋

脑机芯片,作为一项科幻感十足的产品,人们对其最初的印象还停留在《黑客帝国》《赛博朋克2077》等影视和游戏中。但随着脑机接口的发展,科技正在照进现实。

近期,Facebook创始人扎克伯格对未来10年作出展望时提到,在与AR和VR的结合上,“随着时间的推移,将有一个重要的方面——脑机接口。”

今年2月,特斯拉CEO埃隆·马斯克旗下的脑机接口初创公司Neuralink,正在通过电脑芯片与猴子的大脑进行连接,从而使猴子能够通过自己的意念来操控乒乓球游戏。

马斯克还表示,“这只猴子看起来很开心,你几乎看不到连接电脑芯片的位置,这不会对它造成任何不便,而且这只猴子看起来很正常。”

前沿技术持续推进的同时,脑机芯片的实际应用也在不断前进。

在国内,以博睿通为代表的数十家创投公司,正致力于研发脑机设备,帮助癫痫病等患者恢复健康;

巨头也在进军,腾讯成立优图实验室,阿里公布“淘宝意念购”计划,拟在深度学习等方面,展开脑机结合的探索。在近日,游戏公司米哈游也与瑞金医院合作,押注脑机接口,打造游戏“虚拟世界”。

从医疗、教育,到游戏、消费、智能汽车,脑机接口均有着丰富的落地空间。

不过现实层面,作为一门极具专业性的学科,脑机接口的发展仍面临来自技术、政策和伦理等多方面挑战。

那么,将大脑与机器相连的成功距离我们还有多远?脑机接口能商业化落地吗?

1、脑机接口的风口来了?

作为当前最前沿的黑科技,脑机接口正引来诸多大佬的站台与讨论。

2020年12月,阿里巴巴达摩院公布了2021年十大科技趋势,达摩院院长张建锋提到,人脑与机器结合,将帮助人类超越生物学极限,从更高维度空间解析人脑的工作原理,让很多关于“意念控制”的幻想在未来成为现实。

今年2月,科技狂人马斯克透露,他的脑机接口初创公司Neuralink已成功在一只猴子的大脑中植入脑机接口装置,“如果进展顺利,我们可能会在今年晚些时候进行初步的人体试验。”

对马斯克激进的技术路径,扎克伯格却表达了不同的见解。今年3月,他在接受采访时提到,“我们不认为人们会为了用VR/AR而愿意把头钻开”,他提到脑机接口应借助于佩戴设备,与VR、AR的工作从根本上交织在一起。

对脑机接口的应用前景,有大佬强烈憧憬,也有人表示担心。

360集团董事长兼CEO周鸿祎曾公开表示,马斯克这项技术相当于打开了“潘多拉魔盒”。在其看来,人类应该严格限制脑机接口的使用范围,仅允许其在临床医学上,用来治疗和帮助一些残障人士、精神疾病患者等,但在广泛的人类世界中使用脑机接口却是“一件可怕的事情”。

周鸿祎在ISC 2020大会,图源ISC官微

虽然关于脑机接口的争议不休,但从现实情况来看,近些年在脑机接口领域,不论是融资次数,还是融资数额都在呈现加速趋势。

根据连线Insight对公开信息的梳理, 2018年以来,国内脑机接口的融资不断增多。

2018年12月,妞诺科技获得TalkingData腾云天下、和悦资本、探针资本数千万元的战略投资;

2019年,臻泰智能获得了联想创投数百万元的天使轮融资;

2020年,脑陆科技获得了中关村协同创新基金1亿元的A轮融资;

2021年,国内脑机接口公司NeuraMatrix获得了数百万美元的Pre-A轮融资,博睿康获得了过亿元的B轮融资,由红杉资本独家领投。

历数几个典型案例,连线Insight发现了以下几个特点:

首先,脑机接口企业融资数额不断扩大,至2020年,已出现上亿元融资规模;其次,脑机接口企业的融资进度不断跟进,2019年及以前,行业普遍以战略投资和天使轮融资为主,而到今年,已有企业挺进到B轮融资;而投资方的身份,也逐渐由小资本机构过渡到明星资本机构。

创业公司冲锋带头,巨头也没闲着。

在国外,不仅有马斯克为旗下的脑机接口公司Neuralink奔走呼吁,五大科技公司(苹果、亚马逊、谷歌、微软、脸书)中,除了苹果和亚马逊外,剩余三家都已经明确支持发展脑机接口。

谷歌意图切入教育领域,2020年9月,谷歌已经与BrainCo、Somos等脑机接口企业合作,为学生研发专门的设备,并搭配特定的教材,帮助学生提高学习效率。

微软则曝光了一项新专利,其打算在操作系统上实现脑机结合,也就是说,未来微软的操作系统,不需要鼠标、键盘,仅仅通过人脑发出指令信号就可使用。

脸书则是在VR上继续发力,让VR和脑机接口结合,让人可以通过眼睛看到大脑的所思所想。在今年3月的专访中,扎克伯格也表示,其最终目标是实现虚拟技术与人脑的结合,改变人类的工作方式。

而国内来看,阿里的脑机接口将用于电商老本行。2020年,阿里推出“淘宝意念购”计划,也许在将来,人们不用手机电脑,动动脑子就能实现购物、下单。

阿里申请脑机接口专利,

图源国家知识产权总局官网

作为腾讯旗下顶级的人工智能实验室,优图实验室也在探索脑机接口。优图实验室总监郑治枫表示,脑机接口未来将有广阔的应用场景,将继续攻坚这一领域,推动脑机接口的落地应用。

就连米哈游这样的游戏公司,也对脑机接口颇感兴趣。近日米哈游爆出与瑞金医院合作,米哈游CEO蔡浩宇也提到,“希望在2030年,打造出全球十亿人愿意生活在其中的虚拟世界。”

2、脑机接口在哪些领域落地了?

脑机接口最初源自于实验中一项有趣的发现。1969年,美国科学家菲兹发现,猴子大脑的神经元活动可传递至极细的金属丝上,使得生物反馈仪的指针发生偏斜。

这是科学家首次证实脑电波可以控制外部设备,但菲兹没有意识到,他创造了世界上首个脑机接口。

沿着菲兹的发现,此后的科学家发明了“非侵入式”脑机接口,即在大脑皮层涂上导电膏,再贴连各类传感器,从而实现对大脑神经信号的收集。

与此同时,另一种与大脑结合更紧密的“侵入式”技术也在发展。它需要将芯片塞进大脑里面,就像马斯克演示的三只小猪,在接受了外科手术后,其大脑被植入芯片,可在颅内收集神经信号,再通过无线电波的形式传输到颅外的机器设备。

相比于“侵入式”,“非侵入式”技术更温和,对人体风险小,因而是目前业内的主流技术方向。

基于上述原理,脑机接口已经有了初步的应用,尤其在医疗健康和教育领域,不论是国内还是国外,都有一些落地的案例。

难有人想象,在2014年的时候,巴西世界杯足球赛上,28岁的截瘫青年朱利亚诺·平托身穿基于脑机接口的“机械战甲”为当届世界杯开球。这项技术正是由脑机接口的权威专家米格尔·尼可莱利斯主导发明。

当时的电视转播解说员激动不已:“平托行走的一小步,脑机接口发展的一大步。”

而这仅仅揭开了脑机接口在医疗健康应用的一角。

2016年,荷兰一名肌萎缩侧索硬化(ALS)的闭锁综合征女患者de Bruijne接受了外科手术,大脑被植入脑机接口芯片。28周后,她已经能够准确和独立地控制计算机打字程序,准确率达到95%。

今年年初,约翰斯·霍普金斯大学医学院和应用物理实验室公开了一种人工智能技术,他们将脑机接口应用在一位四肢瘫痪的人身上,通过“大脑意念”控制两支机械臂,在无需他人的帮助下吃下蛋糕。

脑机接口在帮患者进食

而在商用领域,脑机接口正用于帮助患者作肢体康复、神经训练等活动,提高大脑机能。以国内企业博睿康为例,其所研发的脑机接口设备,也可以通过微创手术,让人脑信号和脑机接口设备连接起来,从而起到治疗癫痫病的效果。

脑机接口与医疗健康领域天然高度契合,医疗健康领域一直在研究脑科学,同时其作为一个经久不衰的热门赛道,也足以撑起脑机接口产品的广大市场。

德勤咨询发布的《2021年中国医疗器械行业报告》显示,自2015年以来,中国的医疗器械行业一直保持20%左右的增速,至2020年,中国医疗器械市场规模将达到8000亿元。

中国医疗器械市场规模,图源德勤咨询

不仅在医疗健康领域,教育、游戏、电商,但凡是大脑可以操控的现实场景,都可以通过脑机接口来实现。

例如,美国科技公司Cognixion在今年2月展现了一款基于脑机接口的AR头显,通过这款头显,消费者在屏幕、游戏、电话、办公影音等多个场景均可以实现沉浸式体验。

对于一些游戏用户来说,也可以想象,像《刀剑神域》一样,戴上一款脑机接口设备,就可以成为游戏里面的主角,闯荡迷宫、横扫野怪。

Valve(知名游戏公司)创始人Gabe Newell在接受IGN采访时直言,脑机接口的时代已经不远了,“在2022年,如果你是一个软件开发者,你的实验室里没有脑机接口头盔,那么你就是在犯蠢。”

3、距离商业化还有多远?

2020年8月,在Neuralink脑机接口芯片发布会上,马斯克直言,脑机接口可以实现“意念控制”,甚至在不久的将来,利用人脑数据读取,人类可实现“数字永生”。

他认为,在所有大脑能触及的领域,脑机接口都能作为“AI利器”,帮助人类实现“半机器人”的酷炫设想。

然而,理想很丰满,现实却很骨感。

“技术”、“政策”、“伦理”,是脑机接口大规模商用的路上,不得不翻越的三座大山。

理论上,侵入式脑机接口将芯片植入大脑,可以更准确地采集脑电信息,但“开颅”这种操作,存在着巨大的风险。

据澳大利亚新南威尔士一所医院的数据,在其71个癫痫手术前植入电极的人中,死亡率高达2．8%。与此同时,由于人体排异反应,很多芯片在插入人体后,表面被结膜,导致信号急速缩减。

而植入三只小猪大脑的Neuralink芯片,尺寸如同硬币大小,对人脑而言并不合适。

如果想保住“头盖骨”,采用相对温和的非侵入式技术路线,却又面临“信息失真”的问题。以目前导电材料和传感器性能,即便在大脑皮层涂上厚厚一层的导电膏,都很难实现脑电信号的精准拦截。

即便迈过“技术”这道难关,伦理问题亦无可避免。

例如,如果有一项脑机接口设备,可用于增强你的思维能力或记忆力,那么谁将拥有你的大脑信号,又有谁有权读写、篡改你的大脑信号?

以目前的应用情况来看,所有技术掌握在芯片厂商手中。

再进一步来说,改变了记忆能力、感知能力、情绪能力的你,还是原本的你自己吗?

若有钱人通过脑机接口,拥有爱因斯坦般聪明的大脑,而普通人只能依靠肉体学习,那么人类社会“生而平等”的理念,是否会就此打破?

一系列伦理问题背后,都需要严格的政策约束。但在当前,我国甚至没有专门的脑机接口产品审批程序,在具体的产品形态上,也没有作出相应的划分。

三座大山阻碍,注定了脑机接口很难实现大规模商用。而目前,脑机接口所产生的大部分产品,如神经治疗、智能义肢等,或是尚在临床试验,或是仅仅应用小部分群体。

据市场研究机构Valuates Reports的报告,2019年全球脑机接口市场规模估计为13．6亿美元,预计到2027年将达到38．5亿美元,年均复合增长在13%。

整体来看,脑机接口还处在市场培养阶段,短期内难以盈利,商用前景依然迷茫。高额的研发投入让大多数的初创企业陷入“嗷嗷待哺”的处境,也注定了他们暂时只能依靠融资支撑继续前进。

所有的创新都是痛苦的。相比于资金充裕的巨头,在脑机接口领域冲锋陷阵的中小企业,将面临一场严峻的生存战。