" 如果把植入式腦機接口比作木桶的話,當下,支撐木桶的木闆都已經補齊。"
微靈醫療聯合創始人鄧春山博士告訴獵雲網,植入式腦機接口的底層技術積累,已經成長到了一個臨界點,在過去五年左右的時間,行業呈現出明顯的井噴式發展狀态。
腦機接口,簡言之就是在人腦與外部設備間建立直接連接通路,讓大腦與機器實現 " 對話 ",這也是科幻小說裏常見的場景。
2017 年,科技狂人埃隆 · 馬斯克創立 Neuralink,專門研究腦機接口技術,并發布了多項研究成果,引發了一系列的風潮和關注。腦機接口概念,也一度從實驗室被推向了公衆視野。
如今,國内已經有越來越多的科技公司,開始探索腦機融合技術的應用。植入式和非植入式兩種技術路徑,也都有了不同程度的突破和進展。
産業開始落地
大多數人最初對腦機接口的認識來自科幻作品,事實上,得益于底層技術躍進,腦機接口技術正從科幻走向現實,從研究走向應用。
國際市場研究機構 IMARC Groupe 的數據顯示,全球腦機接口的市場規模在 2021 年達到了 15 億美元。該機構預測,到 2027 年,全球腦機接口市場規模将達到 33 億美元,約合 238.26 億元人民币。
國内的腦機接口行業也正在成爲投資熱點,一方面,國内互聯網科技巨頭紛紛介入腦機接口領域,阿裏、華爲、科大訊飛等公司以投資并購方式入局腦機接口領域;另一方面,腦機接口創新公司湧現,行業融資事件爆發。
這其中,從國内腦機接口企業融資事件輪次分布看,企業多處于融資早期階段,整個行業尚處起步期,未來發展潛力大。
曆經幾十年的研究,當前腦機接口正處于第三個發展階段——技術爆發期。億歐智庫《2022 全球腦機接口技術與應用發展研究報告》顯示,中國對腦機接口技術的重視程度不亞于發達國家,近兩年已經将此技術上升爲國家戰略。
" 十四五 " 規劃第一次将腦機技術明确寫入需要攻關的重點技術品類中,明确腦機融合是腦機技術的關鍵;2021 年,我國正式啓動了百億級的科技創新 2030 重大項目 " 腦科學與類腦研究 "。
随着底層技術的突破、資本以及政策的助力,我國腦機接口産業進一步落地。
去年 9 月,在世界人工智能大會上,國内腦機接口(BCI)領域首個半植入式設備正式對外發布。
今年 5 月,全球首例非人靈長類動物介入式腦機接口試驗在北京獲得成功,該試驗在猴腦内實現了介入式腦機接口腦控機械臂,這對推動腦科學領域研究具有重要意義,也标志着我國腦機接口技術的突破。
" 如今的腦機接口行業已經來到了産業化落地階段。" 臻泰智能創始人王浩沖告訴獵雲網,得益于技術的驅動,腦機接口開始從研究走向應用,這其中,非植入式腦機接口,成爲臨床應用中進展較快的方向。
微靈醫療鄧春山博士也表示,行業迎來了工程化的節點。" 植入式腦機接口涉及到好幾個不同的技術環節,包括柔性電極的微納加工工藝、芯片工藝、植入無線化、無線通信等等,這些底層技術經過過去十幾年積累,如今已經可以集成到一個微型化系統裏面,實現工程化。"
兩種技術路徑
按照信号采集方式不同,腦機接口主要分爲植入和非植入兩種技術路線。
非植入式腦機接口收集腦電波來進行信号輸出,優點是沒有創傷,缺點是不夠精确。
植入式腦機接口的特點就是通過深部電極将信号采集設備植入到大腦内部,從而獲得更精準的信号。相比于非植入式腦機接口,它的控制更加精确、更加流暢,但由于其有創傷性,具有一定風險性,并不容易被患者廣泛接受。
這兩種技術路徑的商業化進展,如今走到了哪一步?
根據《2022 年腦機接口行業研究報告》,2020 年,非植入式腦機接口占腦機接口市場規模的 86%。技術上相對更成熟的非植入式腦機接口,在 2022 年就逐步開啓邁向商業化。
" 在植入式腦機接口領域,全球還沒有一款被批準的商業産品,我們以美國爲例,美國隻有一款植入式腦機接口産品在做臨床試驗,沒有被批準上市。" 鄧春山表示,國内的植入式腦機接口發展和美國相比,有一定的基礎差距,在工程化層面會追趕的比較快,但是也會有三五年的差距。
" 在電極、專用芯片、算法等工程制造環節,難度和技術要求都不是最高的,這些底層技術在五年前都已經成熟起來,挑戰在于集成測試部分,植入式腦機接口核心問題是要做系統級别的設計。"
鄧春山提到我國植入式腦機接口行業的核心問題:那就是缺乏在系統層面上做設計的團隊。
他表示在未來的幾年,微靈醫療把系統級産品傳遞到臨床應用端作爲核心任務,推動腦機接口技術的臨床轉化,強調應用場景落地。
非植入式腦機接口的商業化進程則更快一些。王浩沖告訴獵雲網," 非植入式腦機接口的範式、算法和系統應用方面,和國外基本上是齊頭并進的狀态,加上國内患者群體比較大,數據規模比較大,所以這塊進展比較快,和國外差距并不大。"
目前,臻泰智能的腦機康複産品已在北京宣武醫院、上海華山醫院、西安交大一附院等全國三十多家三甲醫院落地。
事實上,植入式腦機接口和非植入式腦機接口并不是非此即彼,王浩沖表示,這兩種技術路線将在很長一段時間相互并存," 針對不同的适應症各有優劣,植入式主要是針對重症的,例如癫痫、重度癱瘓等神經功能受損疾病,非植入式則可以聚焦教育、醫療康複、大健康和人機交互産業。"
醫療依然是主流方向
腦機接口技術的應用方向主要有醫療健康、娛樂、智能家居、軍事等等。風口之下,行業真正的機會在哪?
醫療健康領域是腦機接口最直接和最主要的應用領域,也是目前最接近商業化的應用領域。相關數據顯示,2020 年腦機接口在醫療領域的市場規模占比達 62%。
在醫療領域的疾病治療、功能恢複上,腦機接口被廣泛應用于康複治療、疼痛管理、腦機控制假肢等方面。除此之外,腦機接口技術在神經科學、心理學、認知科學等領域也得到了廣泛的應用。
事實上,在腦機接口最初提出的時候,就是應用于醫療領域,目的是幫助殘疾人重新行走或支配上肢。
但在未來三到五年裏,醫療臨床應用仍将是腦機接口應用的主流方向。複旦大學類腦智能科學與技術研究院副院長王守岩教授曾在媒體報道中表示,腦機接口即将落地三個細分賽道。
第一是讀腦方向,即解碼腦信息,對人的内在意識、情感進行解讀,讓有意識障礙、自閉症等症狀的患者與世界重新建立聯系;第二是腦機交互方向,即通過外界刺激來改善腦部症狀,未來會在抑郁症、疼痛、癫痫等四五個适應症上有很多臨床應用;第三是無創腦機接口方向,以硬件結合認知神經科學的方式,推動數字藥物的發展。
" 在康複醫療中,腦機接口技術讓康複從被動變成主動。" 王浩沖表示,目前神經康複的賽道已經驗證了腦機接口的方式的可行性,大腦可以參與到控制系統中去,用意念直接控制設備,提升康複效率。
例如,有很多高位截癱、運動功能障礙患者,他們在傳統的人工輔助、針灸理療的治療方式治療下,整體康複周期需要半年至一年以上,康複效率較低。
通過上百例的臨床驗證,王浩沖發現腦機比常規治療方案,提升了患者 20% 的康複效率。王浩沖提到,臻泰智能以腦機接口、虛拟現實以及康複機器人三大技術爲核心,構建了 "BCI+VR+ 機器人 " 通用腦機接口智能康複整體解決方案,極大地提升康複訓練效果,目前臻泰可實現腦機交互系統響應時間 1s 以内。
鄧春山也表示,微靈醫療的産品主要服務運動失能患者,例如中風、脊髓損傷,漸凍症群體,實現運動功能替代與康複。
在較長的一段時間内,腦機接口的落地産品中主要的科技應用,都會基于臨床醫生和病人等使用者的需求。
未來,随着技術發展和政策的支持,腦機接口行業将會探索出更多使用場景,患者和消費者也将盡快享受到行業發展的成果。