前沿創新如同摸着石頭趟過不知深淺的河流,其過程往往伴随着探索的艱辛與失敗的苦澀,對于這一點,應該沒有人比坐擁多家科技公司的 " 矽谷鋼鐵俠 " 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,腦機接口公司 Neuralink 最終在成立的第七年獲得了 FDA(美國食品藥品監督管理局)的批準進行人體臨床實驗。
作爲橫跨了多個學科的研究方向,腦機接口的未來是星辰大海:除了幫助無自主活動能力的病人改善生活,腦機接口還有望應用于商業、工業、娛樂等領域,乃至最終實現元宇宙世界中的數字孿生。
研究機構 Data Bridge Market Research 數據顯示,2022 年腦機接口市場規模爲 17.40 億美元,預計到 2030 年将達到 56.92 億美元,而 2023 年 -2024 年内,多家頭部企業将進入臨床階段,這也将會是腦機接口走向商業市場的關鍵一年。
七年燒掉 3.56 億美元,終至 " 人腦 "
人工智能大模型風靡全球的同時,其招緻的擔憂正與日俱增。今年 3 月,包括馬斯克在内的 1000 多名行業高管和專家簽署公開信,呼籲在 6 個月内暫停高級 AI 的開發。馬斯克等人在信中寫道,高級 AI 可能會對社會和人類構成深遠的風險。
早在 ChatGPT 掀起的 AI 熱潮來臨之前,馬斯克就一直對人工智能保持謹慎的态度。2017 年,馬斯克曾預言,各國之間在人工智能領域的競争與對抗,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,防止人工智能毀滅人類的可能性隻有 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 相結合以防止人類被 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并與計算機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衆多企業(特斯拉、SpaceX 等)的工程師組成。
要制造出機器神經系統的高級解決方案,其研發與生産成本耗費甚巨。截至 2023 年 1 月,Neuralink 預期估值已達 55 億美元。在成爲獨角獸之前,Neuralink 還是頭貨真價實的 " 吞金獸 "。
2017 年 8 月,Neuralink 宣布獲得 2696 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 5100 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保持者。
B 輪融資之後,Neuralink 的研發開始取得實質性進展:2019 年 7 月,Neuralink 實現了單器件集成 1024 通道的高通量柔性電極,并針對柔性電極植入開發了手術機器人,其開發的系統可以将 1500 個電子探針送入老鼠大腦,從老鼠頭部的 USB-C 端口收集的數據比當時最好的傳感器多 10 倍;9 月,Neuralink 研發出 " 腦機神經織網 " 設備 N1,将 3000 多個電極附着在柔韌絲狀物上,或将實現人腦神經操控智能設備。也正是從這一年,馬斯克開始提出将相關技術在人腦中進行實驗。
2021 年 4 月,Neuralink 公布了一段名爲 " 帕格 " ( Pager ) 的 9 歲猕猴玩乒乓球電子遊戲的視頻
之後的三年裏,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、猴子意念彈球遊戲以及猴子意念移動電腦光标點亮字符。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内,将在人類身上植入第一個 Neuralink。
如今,這一天終于到來。
Neuralink 植入物:包含生物相容性外殼、電池、芯片及電子、導線
Neuralink 手術機器人
據了解,此次 Neuralink 獲批人體臨床實驗的最新植入式設備 N1 體積僅爲硬币大小,由電池供電,可進行無線充電。其植入過程由手術機器人 R1 将協助神經外科醫生完成,具體操作過程包括定位植入位置、取出頭骨并植入 N1 設備以及傷口縫合。整個過程約 15 分鍾,需插入 64 根電線。
侵入式腦機接口三軍會師
值得一提的是,腦機接口并不是一項近些年才産生的技術,Neuralink 也不是第一家在人體中植入腦機接口的公司。
按照外科手術标準,腦機接口設備可分爲侵入式、非侵入式、半侵入式三種。其中,侵入式腦機接口是國際主流的腦機接口技術路線,需植入大腦皮層内,優點是更加靠近腦組織,腦電信号更加清晰準确,缺點是容易引起腦出血以及疤痕組織等免疫反應。非侵入式易穿戴,無需開顱手術将腦電傳感器植入腦内,但信号空間分辨率較差。而半侵入式則是将腦機接口植入頭皮與大腦皮層之間,其效果與風險也介于上述兩者之間。
相比之下,侵入式腦機接口的研發風險更大,技術要求與資金門檻更高。侵入式腦機接口主要包括猶他陣列電極、血管支架電極與柔性腦機接口。猶他陣列電極有 96 條通道,特點是堅硬、易于切割腦組織;血管支架電極有 16 條通道,從頸部靜脈植入,隻能記錄場電位;柔性腦機接口有 1024 條通道,機器人自動植入。
Neuralink 正是柔性腦機接口的代表企業,在其獲批開展人體實驗之前,Cyberkinetics 公司的猶他陣列電極于 2004 年獲得 FDA 上市,并開展了首次關于運動皮層腦機接口臨床試驗,嘗試通過運動意圖來完成對機械臂的控制;2021 年,Synchron 公司的血管支架電極獲得 FDA 批準在美國開始人體試驗,并于 2022 年 7 月宣布在美國首次植入腦機接口。
至此,柔性腦機接口終于與大部隊彙合,三種技術路線的侵入式腦機接口均已介入人體臨床。
國内賽道分野
腦機設備的應用場景頗具科幻色彩,也使其成爲目前各大公司競相研發的領域。國外,谷歌、Meta、微軟已相繼入局。作爲全球最大的消費市場,國内腦機接口産業的發展空間和潛力巨大。除了騰訊、阿裏等巨頭以外,優質初創公司也在不斷湧現。
據動點科技不完全統計,2020 年至今,國内共有腦陸科技、柔電芯雲、雲睿智能、甯矩科技、腦虎科技、強腦科技、博瑞康、元籁科技、柔靈科技、微靈醫療、暢想醫療等企業獲得融資。單筆融資規模普遍集中在數千萬元人民币,紅杉資本、藍馳創投等機構是投資腦機接口的主力軍。
上述獲得融資的衆多腦機接口初創公司中,非侵入式路線占據了多數席位,其中,強腦科技是全球除 Neuralink 外唯一一家融資金額超過 2 億美元的腦機接口企業;侵入式腦機接口企業中,腦虎科技憑借 " 微創植入式高通量柔性腦機接口 " 項目獲得了 2021 年 WAIC 卓越人工智能引領者獎項。
《腦機接口的未來發展趨勢》報告中指出,腦機技術研究的硬件向柔性、無線,以及更加微小化、更加高通量和低功耗方向發展。
在柔性腦機接口領域,上海企業的 " 微創植入式高通量柔性腦機接口技術 " 已領先國内外同行水平。腦虎科技首席科學家陶虎發明的 " 基于蠶絲蛋白的自适應柔性光電子神經探針 " 的新一代植入式腦機接口避免了 Neuralink 需借助微針植入可能造成的腦内出血的問題,其發布的國内首款半侵入式腦機接口設備也即将投入臨床運營。