今天小编分享的汽车经验:疯狂科学家连上腦机接口,欢迎阅读。
(图片来源:CFP)
经济观察报 记者 张铃 戴上贴满金属片的头罩,盯着模拟键盘,体验者想打的字母就一一出现在螢幕上。这是经济观察报记者 5 月 29 日在中关村论坛看到的一幕。
这项技术,是近期科技、医疗领網域最火的赛道之一:腦机接口。
腦机接口,顾名思义,是大腦和计算机之间的接口。在科幻电影中,残疾人用机械臂弹唱,失语者开口说话,失聪者听到声音,人类靠意念指挥庞大的机械……现在,技术正让科幻照进现实。
5 月 4 日,由南开大学教授段峰领衔的团队,完成全球首例非人灵长类动物介入式腦机接口试验。这项技术已与国际接轨。
5 月 25 日,马斯克旗下公司 Neu-ralink 获准进行腦机接口人体试验,这被视为腦机接口迈向商业化应用的里程碑。马斯克希望这项技术帮助视障和行动不便人士,恢复视力和行动能力。
中国科学家段峰,同事们戏称他 " 疯狂科学家 ";世界首富马斯克,人们视他为 " 最疯狂的人 " ——这或许是人类对技术还缺乏想象力。
科学家希望攻克技术难题,企业家期待让消费者接受全新的产品。在医疗和助老端,许多腦机接口产品落地了,几年后,或许人们还将戴上 AR 眼镜,用意念听歌、购物,再久一些,瘫痪多年的人也许可以重新站起来。
5 月 29 日,中国工信部宣布,将把腦机接口作为培育未来产业发展的重要方向,加强腦机接口应用场景探索,加速推动腦机接口产业发展。
同一天,中国最早开展腦机接口研究的学者之一、清华大学医学院长聘教授高小榕告诉经济观察报记者,腦机接口进入了一个新的时代。
产业端,中国腦机接口概念板块热度持续上涨,多个概念股发布股价异动公告。截至 6 月 1 日,创新医疗、新智认知等多个腦机接口概念股连续 5 个交易日涨停。
腦机接口技术安全吗?能造 " 超人 " 吗?能控制人腦吗?精神自由、公平性如何保证?在人的大腦探秘路上,这些都是无法绕开的部分:伦理。
疯狂科学家
爱吃的苹果就在对面,但小猴子的双手被绑住了。随着 " 想吃苹果 " 的意念产生,几秒后,一两米外的机械臂缓缓移动,将苹果送到嘴边。
一旁,猴子的主人、科学家段峰忍不住高喊:" 苹果来啦!" 小猴子缓缓张嘴,咬下一块苹果,发出清脆咀嚼声。
这是 5 月 4 日,在全球首例非人灵长类动物(猴)" 介入式腦机接口试验 " 手术后,现场拍摄视频中的场景。
当天上午 9:00,中国人民解放军总医院,在肌肉麻醉后,手术开始了。神经外科医生吴东东屏息凝神,在猴颈部刺了个小口,将微导丝小心穿过血栓,定位在血栓远端,将介入腦电传感器贴附在猴腦血管壁上,再撤出微导丝。顺着血管,传感器被送至矢状窦,采集并识别猴子的腦电信号。
通过神经介入放入颅内支架,这样的手术在人身上已很成熟了。这次,不一样的是,科学家在颅内支架上附加了腦电信号采集装置,采集到的腦电信号,会被体外仪器解码,从而实现对机械臂的控制。
手术室很安静,两个多小时后,手术完成,医生和科学家都出了一身汗,衣服被浸湿。他们小心监测着麻醉药效还没过的猴子,心率、呼吸一切正常。三四个小时后,猴子醒来,用意念驱动机械臂吃到了食物。
十多年前,段峰开始研究腦机接口,先后研究过侵入式、非侵入式、介入式(前两者较为常见)这三大全球腦机接口技术路线。侵入式要在颅骨上凿洞,把设备直接插入腦子;非侵入式要在头上如戴帽子般罩一个网;介入式介于两者之间,将设备通过血管送入大腦。
段峰曾通过侵入式腦机接口控制老鼠的行为,也用非侵入式腦机接口控制轮椅、汽车,近几年又投入介入式腦机接口的研究。
他告诉经济观察报记者,除了休眠,腦机接口技术还可以用在教育、军事、外太空等多个领網域,腦卒中患者可以更快康复、人学习时可以不疲劳、记忆可以被复制或移植、人类可以实现休眠……
他曾通过刺激,让大鼠体温下降到 24 度,成功实现休眠。这一技术成熟后也能用于人类,可让航天员在睡眠中度过孤独漫长的宇航生活。
技术太超前了,段峰被不少同事称作 " 疯狂科学家 "。
不少科学家有过类似经历。" 疯狂算是好词,当年,大家都说我在搞伪科学,说这违反唯物主义。" 清华大学医学院长聘教授高小榕告诉经济观察报记者。
他是中国最早开展腦机接口研究的学者之一。20 世纪 90 年代,個人電腦刚出现,他就开始研究,想解决残疾人使用个人电腦的问题。
即使在科学界,也几乎没人接受他的研究。他曾在申请项目时被赶下台。
2000 年前后,因为不被大众理解,腦机接口领網域举办学术会议时,约定过一项铁律:不允许记者进入腦机接口实验室。
现在,高小榕对记者说:" 欢迎来实验室亲身感受。" 他的实验室改变过许多学界同仁的看法,被质疑时,他不做解释,把人请过来看,用眼见之实证明科学。
过去半个世纪,全球腦机接口实现了从科幻到产业落地的突破,从 0 到 1,又从一生二。高小榕希望各界能协同突破瓶頸,克服挑战,在未来 50 年,推动腦机接口实现二生三,三生万物。
中国科学院院士、世界神经外科联盟执委赵继宗告诉经济观察报记者,国内腦机接口发展很快,虽离国际最先进技术有一定差距,但让渐冻症患者完成打字、血管内介入式腦机接口等技术已与国际接轨。
大腦神秘复杂,如果说它是一条 1 公里的路,人类才前进了 5 厘米。三百多年前,牛顿建立了物理学大厦,而现在,腦科学还处在 " 前牛顿时代 ",没什么规律可言。" 但要小心翼翼、一步步往前走,如同人类对癌症知之甚少,却尝试用各种方式治疗它。" 柔灵科技首席科学家刘冰说。
马斯克就希望能借助腦机接口,帮助视障者复明,让行动不便人士恢复行走。出于对安全性的担忧,美国食品药品监督管理局(FDA)曾几度拒绝其人体试验申请,但最终在 5 月 25 日批准,这令行业感觉振奋。
宣武医院神经外科主治医师马永杰告诉经济观察报记者,在 3-5 年前,人们把马斯克视作疯狂的人,但随着人体试验的开展,这项技术的确能够照进现实。
科学家可以疯狂,临床医生必须谨慎。马永杰会帮科学家把关,看技术的应用场景是否真正符合临床需求,而不是噱头、热点或概念。他曾在一年前与段峰合作,在一只羊身上放置介入式支架电极,那是中国第一例介入式腦机接口动物试验。
科幻照进现实
5 月 29 日,在中关村论坛 " 腦机接口创新发展分论坛 " 上,高小榕发表完《腦机接口 50 年》的演讲,下台时,他穿过了由行业里科学家、企业家、医生、投资人组成的 " 人墙 "。
热闹前所未有。高小榕感慨,坐了多年 " 冷板凳 ",板凳终于 " 热 " 了。
2022 年 12 月,马斯克分享了一段视频,猴子通过意念控制滑鼠和键盘打字。因为他自带的明星光环,人类迅速建立对腦机接口的认知。进入 2023 年,腦机接口一路 " 狂飙 ",学界密集披露研究进展,业界忙着融资、产业化。这一年也被部分从业者视为神经技术的 " 分水岭之年 "。
往前看,技术早已照进现实。2014 年,一位瘫痪患者借助腦机接口,用意念控制机械外骨骼,完成巴西世界杯开球。2020 年,浙江大学团队借助腦机接口,帮助一名四肢瘫痪者控制外部机械臂与机械手,完成进食、握手动作。
马永杰介绍,3-5 年内,腦机接口能收发短信、接打电话;未来可能承载意识、下载记忆甚至情感;在军事领網域,理论上可制造出 " 超级战士 "。
已经有产品出现了,它们主要用于医疗和助老。在中关村论坛,博瑞康、华腦技术、柔灵科技、臻泰智能等企业展示了最新产品,包括腦控打字系统、腦控复健设备、辅助睡眠腦机设备、能够监测精神状态的安全帽等。
医学界人士对腦机接口有最多期待。赵继宗说,作为一名医生,他希望腦机接口能为患有意识障碍、偏瘫截瘫、阿尔茨海默症、癫痫、抑郁等疾病的病人解决痛苦。
相关的临床试验有三类:
一是对意识障碍的病人,通过腦机接口判断昏迷程度、有没有可能苏醒," 这对病人没什么损害,临床上在天坛医院已普及了 "。
二是关于脊髓损伤。一旦截瘫,病人四肢或双下肢就不能动,现在已成功在损伤阶段放一个电刺激器,电刺激器发出信号后可帮助病人恢复行走。
" 这已在临床应用,脊髓的刺激器已经国产化。如何通过腦而不是刺激器来控制它,是下一步的研究方向。" 赵继宗提到,国内有望今年或明年突破瓶頸这个项目。
三是在采集信号领網域。通过术中清醒把麻醉病人唤醒,就可以精确采集信号,为腦机接口电极精准放置提供技术支持。
高小榕相信,腦机接口将带给人类颠覆和想象,与智能手机、ChatGPT 属于同一级别,甚至更加重要。这一观点,获得了多位受访者的认同。
技术的革命性进步,总是以 " 废除肢体 " 为代表,废除脚,有了汽车;废除手,有了机器人;废除了眼,有人工视觉。" 腦子是唯一不能废的,未来人类要让 AI 机器完全可控,必须依赖于腦机接口技术。" 高小榕说。
柔灵科技创始人兼 CEO 孙瑜举例说,通过神经互動实现的 AR 眼镜即将面世,人们可以不通过手,通过眼镜自动购物、听歌,做到无所不在的人机互動。
高小榕认为,人类跟机器交流需要方向盘、滑鼠、键盘,随着 AI 的进步,它们都不足以满足需求,腦机接口是那个有革命性突破的交流技术。现在,腦机接口的性能只达到触屏的一半,但未来十年会超过手机触屏速度,达到人机互動的终极形态——人机合一。
掘金产业化
" 投资市场对腦机接口技术信心不断增强。"5 月 29 日,腦机接口产业联盟副秘书长张倩提到,近年,资本市场看好以腦机接口为代表的神经技术的发展前景,相关投资金额和投资笔数不断增多,在资本孵化下神经相关初创公司数量也在逐年增多。
国际市场研究机构 IMARCGroupe 的数据显示,全球腦机接口的市场规模在 2021 年达到了 15 亿美元,预计到 2027 年,全球腦机接口市场规模将达到 33 亿美元,约合 238 亿元人民币。
国信证券预计,腦机接口相关市场规模在 2030-2040 年期间可达 700 亿 -2000 亿美元。数据显示,截至 2023 年 4 月,全球有 1394 起腦机接口相关融资事件,大多投融资以种子轮和 A 轮为主。
目前,中国已形成覆盖基础层、技术层与应用层的腦机接口全产业链,并在医疗、教育、工业、娱乐等领網域应用落地。
2021 年,马斯克宣布腦机接口有望帮助瘫患者恢复全身功能,同一年,美国宣布禁止腦机接口在内的部分技术向中国出口。这让许多投资机构开始注意这一赛道,包括当时重点布局元宇宙赛道的敦鸿资产。
敦鸿资产董事总经理郑华良说,他们将国内腦机接口企业陆续聊了一遍,认为侵入式是未来方向,但短期内难以落地。他跟许多投资人交流过,感到大家普遍偏保守,想等产品出来以后再看。
当时,国内侵入式腦机接口最具代表性的公司腦虎科技直接告诉郑华良:如果希望我们在 5 年内有收入,就不必来投我们了。考虑良久后,敦鸿资产先投了商业化进展更快的非侵入式。
创业时,孙瑜也选择了更短时间能看到成果的非侵入式。钱、风险、市场,这都是必须考虑的现实问题:" 马斯克的顾虑没有那么多,腦机接口更像是他的一个‘玩具’。" 孙瑜说。
马斯克旗下公司 Neuralink 的 23 个参与芯片植入实验的猴子中,已有 15 只死亡,这背后是侵入式腦机接口面临的安全风险和技术门槛难题。
高小榕介绍,腦机接口要把电极植入大腦,需要翻过三座大山。一是物理,要把世界上最硬的硅植入人体最软的组织 " 腦 ",如同把一根针立在豆腐上,要既接触又不伤害豆腐;二是生物兼容性,解决人体免疫系统的排斥和感染风险;三是信息,即如何解读腦内受到的海量信息。" 我知道腦机接口代表未来,但你凭什么说它可以赚钱?" 孙瑜经常收到投资人的灵魂发问,他认为这不单是柔灵科技的问题,是整个行业的问题。
疯狂科学家可以甘坐冷板凳,创业者必须去人潮中蹚出全新的商业模式。
教育医生、医院、合作伙伴、消费者,让大家打消顾虑,相信这是产品而非科幻,是孙瑜工作的重要内容。前几天,他忍不住问董明珠:" 我们现在卖‘没人知道’的东西,有没有让消费者接受新产品的思路可以分享?"
另一个让不少掘金者困惑的新问题是,行业在迅速从冷清变得拥挤。" 存在过热的问题。" 高小榕说。
2013 年成立的海天智能,是首家将腦机接口产业化的中国企业。海天智能董事长张海燕告诉记者,五年前,刚刚实现产业化时,人们都在怀疑技术的真实性,但现在,好多企业在模仿、复制,用类似的模式去做产业化。
2022 年底至今,在投资人普遍的保守态度中,腦虎科技、应和腦科学、博瑞康、阶梯医疗等侵入式腦机接口公司均获得超亿元融资,令不少业内人士感到振奋。但刘冰观察,融到钱后,侵入式赛道存在 " 内卷 ",集中做系统和电机,更核心关键的内容如解码则极少涉入。
在迷局中,人们抬头看未来,多位受访者认为,未来腦机接口领網域会出现如互联网领網域 BAT 一般的巨头。
" 这是完全有可能的 ",高小榕说,中国在腦机接口领網域有较高的认知和研究基础,跟美国形成交错竞争的态势。
张海燕认为,随着老龄化加深、腦卒中高频和年轻化,腦机接口在中国医疗健康领網域的市场将达万亿级。她透露,公司已实现盈利,正准备科创板上市:" 我有信心,公司未来市值会破千亿。"
在中国,心玮医疗 ( 06609.HK ) 是唯一直接参与腦机接口研发的上市公司。心玮医疗首席财务官张涵告诉经济观察报记者,参与早期研究,是希望更好、更早了解到腦机接口技术的原理、通路和机理,随着项目得到可行性和安全性论证,投入会有收获。到了一定阶段,公司也会跟支持科创的相关委办局交流,看是否愿意支持项目,来自政府的资金和支持非常重要。
" 疯狂 " 之外
腦机接口能代替人类思考吗?
赵继宗告诉经济观察报记者,从理论上说是可以的,从实际上说,涉及哲学、法律问题。
刘冰认为,科学家一定要 " 疯狂 ",才能有更前沿的想法,但黑科技是双刃剑,必须把科技掌握在文明手中。
清华大学信息国家研究中心助理研究员顾心怡介绍,除了安全性,腦机接口还涉及关于腦控、精神自由、公平性等伦理问题。
" 必须规范腦机接口的使用 ",高小榕解释,其他的技术工具如方向盘、滑鼠,都由人在清醒的状态下控制,但大腦总有不清醒的时段,而且腦机接口理论上可把正常人的性能提高几倍,变成 " 超人 ",这都需要伦理规范。
腦机接口技术已经上升到国家战略。此前," 十四五 " 规划第一次将腦机技术写入需突破瓶頸的重点技术品类中。三个月前,中国信息通信研究院联合几十家相关领網域高校、科研机构、企业发起成立腦机接口产业联盟(以下简称 " 联盟 "),对行业进行规范和引导。
5 月 29 日,联盟发布《腦机接口伦理原则和治理建议书》,希望引发更多主体关注腦机接口,参与伦理共治。
相关支持力度在加强,在业内也有担忧的声音。一位科学家告诉经济观察报记者,这是否可能限制探索技术的自由度?高小榕没有这样的担心,他认为学术探索始终应该是自由的,但产业必须有所规划和限制。
赵继宗把联盟视为产业与技术沟通的桥梁,将为腦机接口发展提速。他认为,接下来需要让政府部门参与协调产学研用,让技术产业化、为更多病人服务。
多位科学家提到,腦机接口需长期稳定投入,这个过程可能无法追求回报,只能是国家行为,比如找院士去领头研究。一个有创腦机接口的课题组至少需 10 人,包括主刀医生、训练动物的、做材料的、做算法的、做系统的研究者,几乎只有院士级别的科学家能把团队聚拢起来,且需要很好的灵活性和考核机制。
国家做好人才储备也非常关键。目前,腦机接口的主要研究力量在高校,许多企业也是高校的延伸,还未完全独立。作为拥有极高壁垒的产业,腦机接口涉及计算机信息处理、神经科学、生物技术、材料学等学科,需要复合型人才。