在腦機接口“商業(yè)著陸”漸行漸近的趨勢下,從科幻變現(xiàn)實,正在激發(fā)資本的投資熱情?；诒旧淼那把丶夹g(shù)屬性,布局企業(yè)大多是近10年新成立的公司,包括馬斯克在2017年創(chuàng)立的Neuralink公司,國內(nèi)腦機接口企業(yè)大都在2015年及以后成立,以非侵入式技術(shù)路線為主。
腦機接口技術(shù)是腦科學(xué)領(lǐng)域一個非常核心的底層工具,縱觀目前國內(nèi)的腦科學(xué)領(lǐng)域創(chuàng)企,不管是人工智能,或者是類腦智能,大多只是聚焦在現(xiàn)有技術(shù)的場景搭建,但在前端核心底層硬件層面,包括整個腦機接口系統(tǒng)的優(yōu)化,植入裝備的研發(fā),反而很少。
目前在植入式腦機接口領(lǐng)域缺乏臨床使用的工具和裝備,尤其國內(nèi)電極、芯片等核心器件仍然依賴進口。腦虎科技在這種情況下應(yīng)運而生,依托中科院研發(fā)基礎(chǔ),進行科技成果商業(yè)化落地,針對的是植入式腦機接口這個“黑科技賽道”,這是全球初興的一個行業(yè),是從“0”到“1”的探索。
腦機接口的領(lǐng)域挑戰(zhàn)性:多學(xué)科交叉,多器件整合,軟硬件的結(jié)合
“腦機接口是一個復(fù)雜的系統(tǒng),”腦虎科技首席科學(xué)家陶虎教授表示,“大腦很重要,但很不幸大腦是我們最復(fù)雜又最脆弱的一個器官。如果我們要做腦機接口的話,會涉及到電極、芯片、植入裝置、算法,整個一起我們要做集成、封裝,然后我們要做生物安全性、長期載體穩(wěn)定性等。”
陶虎展開說道,“首先是電極,這是直接來讀取并寫入神經(jīng)活動的前端,同時需要有芯片,從大腦里面讀取到這么多神經(jīng)元活動的信息后,需要芯片來處理信號,包括濾波、放大、數(shù)模轉(zhuǎn)換、解碼,都是芯片的工作。而芯片是一個硬件,其中運行的是算法,所以我們需要有神經(jīng)編解碼算法,從大腦里解讀這么多看似無序的或者雜亂無章的信號,用以解析大腦里面的意圖,最后轉(zhuǎn)化為控制外部設(shè)備的具體指令,實現(xiàn)對外部設(shè)備的控制,整個過程主要包括采集、處理、執(zhí)行、反饋等環(huán)節(jié)。”
其次,技術(shù)的核心器件已然用到了半導(dǎo)體的加工封裝設(shè)備,這是一個非常大的基礎(chǔ)投入,陶虎透露,“目前僅僅在電極和線(MEMS加工線)的研制上,我們的微系統(tǒng)所已投入接近20億了。”無疑這是在科研經(jīng)費層面上的一個高門檻。
最后,植入式電極勢必需要植入裝置,正如馬斯克的Neuralink在最近的兩次新聞發(fā)布會上都展示了他們的植入式機器人,向公眾解釋了電極是如何微創(chuàng)并快速有效的植入,包括電極、芯片,都需要封裝在一個像鈕扣的裝置里。植入大腦后,因為無線的裝置需要完成通訊和供電的功能,裝置里需要用天線做無線充電的過程,因此還需要涉及到電池。
面對如此復(fù)雜的系統(tǒng)工程,陶虎表示,目前無論科研單位或是企業(yè),能夠?qū)㈦姌O、芯片、算法、植入、臨床、材料,還有封裝以及安規(guī)合并于一體的,相對比較少?，F(xiàn)實是,有的只做芯片,有的只做電極,有的純做算法,有的可能只做動物實驗。陶說道,“正因為這個系統(tǒng)的復(fù)雜性,造成腦機接口領(lǐng)域非常有挑戰(zhàn)性,一個維度來講它是多學(xué)科交叉,另一個維度來講,它是多器件的整合,軟硬件的整合。”
從科研走向產(chǎn)業(yè)化的腦科學(xué)創(chuàng)企 團隊組建需多學(xué)科交叉
腦機接口本身是一個多學(xué)科交叉的領(lǐng)域,涵蓋了神經(jīng)科學(xué)、微電子學(xué),因為涉及芯片、電極,包括計算機科學(xué),涉及編解碼算法,還有材料學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程,甚至還有心理學(xué)跟倫理學(xué),交叉程度極高。陶虎表示,他最初在研究所組建科研團隊時就有意識的以學(xué)科交叉作為團隊組建的宗旨。在腦虎科技初創(chuàng)的時候,公司架構(gòu)也是這樣搭建的,來自不同學(xué)科背景的博士研究生,有醫(yī)學(xué)、材料學(xué)、機械工程、電子工程、計算機科學(xué)等。
腦虎科技創(chuàng)始人、CEO彭雷曾公開表示,腦虎科技致力于應(yīng)用最前沿的科技探索人類大腦這一神秘未知領(lǐng)域,在腦虎科技,來自各個領(lǐng)域、各種背景的頂級人才相互協(xié)作、碰撞、創(chuàng)新。公司提供腦機接口的底層核心工具和平臺,為腦科學(xué)的各分支領(lǐng)域輸出解決方案,這不僅僅是做加法,而是在做乘法,以爆炸性的速度開發(fā)技術(shù)、開拓場景。
腦機接口技術(shù)被稱作是人腦與外界溝通交流的“信息高速公路”,是公認(rèn)的新一代人機交互和人機混合智能的關(guān)鍵核心技術(shù)。腦機接口已經(jīng)走過了科學(xué)幻想和概念驗證階段,下一步將迎來技術(shù)爆發(fā)。
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