在腦機(jī)接口“商業(yè)著陸”漸行漸近的趨勢(shì)下,從科幻變現(xiàn)實(shí),正在激發(fā)資本的投資熱情。基于本身的前沿技術(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(guó)內(nèi)腦機(jī)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(jī)接口技術(shù)是腦科學(xué)領(lǐng)域一個(gè)非常核心的底層工具,縱觀目前國(guó)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(chǎng)景搭建,但在前端核心底層硬件層面,包括整個(gè)腦機(jī)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(jī)接口領(lǐng)域缺乏臨床使用的工具和裝備,尤其國(guó)內(nèi)電極、芯片等核心器件仍然依賴進(jìn)口。腦虎科技在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生,依托中科院研發(fā)基礎(chǔ),進(jìn)行科技成果商業(yè)化落地,針對(duì)的是植入式腦機(jī)接口這個(gè)“黑科技賽道”,這是全球初興的一個(gè)行業(yè),是從“0”到“1”的探索。
腦機(jī)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(jī)接口是一個(gè)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(gè)器官。如果我們要做腦機(jī)接口的話,會(huì)涉及到電極、芯片、植入裝置、算法,整個(gè)一起我們要做集成、封裝,然后我們要做生物安全性、長(zhǎng)期載體穩(wěn)定性等。”
陶虎展開(kāi)說(shuō)道,“首先是電極,這是直接來(lái)讀取并寫(xiě)入神經(jīng)活動(dòng)的前端,同時(shí)需要有芯片,從大腦里面讀取到這么多神經(jīng)元活動(dòng)的信息后,需要芯片來(lái)處理信號(hào),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(gè)硬件,其中運(yùn)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(wú)序的或者雜亂無(wú)章的信號(hào),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(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備的控制,整個(gè)過(guò)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(gè)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(wú)疑這是在科研經(jīng)費(fèi)層面上的一個(gè)高門檻。
最后,植入式電極勢(shì)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(huì)上都展示了他們的植入式機(jī)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(gè)像鈕扣的裝置里。植入大腦后,因?yàn)闊o(wú)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(wú)線充電的過(guò)程,因此還需要涉及到電池。
面對(duì)如此復(fù)雜的系統(tǒng)工程,陶虎表示,目前無(wú)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(duì)比較少?，F(xiàn)實(shí)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(dòng)物實(shí)驗(yàn)。陶說(shuō)道,“正因?yàn)檫@個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜性,造成腦機(jī)接口領(lǐng)域非常有挑戰(zhàn)性,一個(gè)維度來(lái)講它是多學(xué)科交叉,另一個(gè)維度來(lái)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(tuán)隊(duì)組建需多學(xué)科交叉
腦機(jī)接口本身是一個(gè)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?yàn)樯婕靶酒?、電極,包括計(jì)算機(jī)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(tuán)隊(duì)時(shí)就有意識(shí)的以學(xué)科交叉作為團(tuán)隊(duì)組建的宗旨。在腦虎科技初創(chuàng)的時(shí)候,公司架構(gòu)也是這樣搭建的,來(lái)自不同學(xué)科背景的博士研究生,有醫(yī)學(xué)、材料學(xué)、機(jī)械工程、電子工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)等。
腦虎科技創(chuàng)始人、CEO彭雷曾公開(kāi)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(lái)自各個(gè)領(lǐng)域、各種背景的頂級(jí)人才相互協(xié)作、碰撞、創(chuàng)新。公司提供腦機(jī)接口的底層核心工具和平臺(tái),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(kāi)發(fā)技術(shù)、開(kāi)拓場(chǎng)景。
腦機(jī)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(jī)交互和人機(jī)混合智能的關(guān)鍵核心技術(shù)。腦機(jī)接口已經(jīng)走過(guò)了科學(xué)幻想和概念驗(yàn)證階段,下一步將迎來(lái)技術(shù)爆發(fā)。
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