文丨獵云網(wǎng) 韓文靜
“如果把侵入式腦機(jī)接口比作木桶的話，當(dāng)下，支撐木桶的木板都已經(jīng)補(bǔ)齊?！?/p>
微靈醫(yī)療聯(lián)合創(chuàng)始人鄧春山博士告訴獵云網(wǎng)，侵入式腦機(jī)接口的底層技術(shù)積累，已經(jīng)成長到了一個臨界點(diǎn)，在過去五年左右的時間，行業(yè)呈現(xiàn)出明顯的井噴式發(fā)展?fàn)顟B(tài)。
腦機(jī)接口，簡言之就是在人腦與外部設(shè)備間建立直接連接通路，讓大腦與機(jī)器實(shí)現(xiàn)“對話”，這也是科幻小說里常見的場景。
2017年，科技狂人埃隆·馬斯克創(chuàng)立Neuralink，專門研究腦機(jī)接口技術(shù)，并發(fā)布了多項(xiàng)研究成果，引發(fā)了一系列的風(fēng)潮和關(guān)注。腦機(jī)接口概念，也一度從實(shí)驗(yàn)室被推向了公眾視野。
如今，國內(nèi)已經(jīng)有越來越多的科技公司，開始探索腦機(jī)融合技術(shù)的應(yīng)用。侵入式和非侵入式兩種技術(shù)路徑，也都有了不同程度的突破和進(jìn)展。
產(chǎn)業(yè)開始落地
大多數(shù)人最初對腦機(jī)接口的認(rèn)識來自科幻作品，事實(shí)上，得益于底層技術(shù)躍進(jìn)，腦機(jī)接口技術(shù)正從科幻走向現(xiàn)實(shí)，從研究走向應(yīng)用。
國際市場研究機(jī)構(gòu)IMARC Groupe的數(shù)據(jù)顯示，全球腦機(jī)接口的市場規(guī)模在2021年達(dá)到了15億美元。該機(jī)構(gòu)預(yù)測，到2027年，全球腦機(jī)接口市場規(guī)模將達(dá)到33億美元，約合238.26億元人民幣。
國內(nèi)的腦機(jī)接口行業(yè)也正在成為投資熱點(diǎn)，一方面，國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)科技巨頭紛紛介入腦機(jī)接口領(lǐng)域，阿里、華為、科大訊飛等公司以投資并購方式入局腦機(jī)接口領(lǐng)域；另一方面，腦機(jī)接口創(chuàng)新公司涌現(xiàn)，行業(yè)融資事件爆發(fā)。
來源：獵云網(wǎng)
這其中，從國內(nèi)腦機(jī)接口企業(yè)融資事件輪次分布看，企業(yè)多處于融資早期階段，整個行業(yè)尚處起步期，未來發(fā)展?jié)摿Υ蟆?/p>
歷經(jīng)幾十年的研究，當(dāng)前腦機(jī)接口正處于第三個發(fā)展階段——技術(shù)爆發(fā)期。億歐智庫《2022全球腦機(jī)接口技術(shù)與應(yīng)用發(fā)展研究報告》顯示，中國對腦機(jī)接口技術(shù)的重視程度不亞于發(fā)達(dá)國家，近兩年已經(jīng)將此技術(shù)上升為國家戰(zhàn)略。
“十四五”規(guī)劃第一次將腦機(jī)技術(shù)明確寫入需要攻關(guān)的重點(diǎn)技術(shù)品類中，明確腦機(jī)融合是腦機(jī)技術(shù)的關(guān)鍵；2021年，我國正式啟動了百億級的科技創(chuàng)新2030重大項(xiàng)目“腦科學(xué)與類腦研究”。
隨著底層技術(shù)的突破、資本以及政策的助力，我國腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步落地。
去年9月，在世界人工智能大會上，國內(nèi)腦機(jī)接口（BCI）領(lǐng)域首個半侵入式設(shè)備正式對外發(fā)布。
今年5月，全球首例非人靈長類動物介入式腦機(jī)接口試驗(yàn)在北京獲得成功，該試驗(yàn)在猴腦內(nèi)實(shí)現(xiàn)了介入式腦機(jī)接口腦控機(jī)械臂，這對推動腦科學(xué)領(lǐng)域研究具有重要意義，也標(biāo)志著我國腦機(jī)接口技術(shù)的突破。
“如今的腦機(jī)接口行業(yè)已經(jīng)來到了產(chǎn)業(yè)化落地階段。”臻泰智能創(chuàng)始人王浩沖告訴獵云網(wǎng)，得益于技術(shù)的驅(qū)動，腦機(jī)接口開始從研究走向應(yīng)用，這其中，非侵入式腦機(jī)接口，成為臨床應(yīng)用中進(jìn)展較快的方向。
微靈醫(yī)療鄧春山博士也表示，行業(yè)迎來了工程化的節(jié)點(diǎn)?！扒秩胧侥X機(jī)接口涉及到好幾個不同的技術(shù)環(huán)節(jié)，包括柔性電極的歸納加工工藝、芯片工藝、侵入無線化、無線通信等等，這些底層技術(shù)經(jīng)過過去十幾年積累，如今已經(jīng)可以集成到一個微型化系統(tǒng)里面，實(shí)現(xiàn)工程化?！?/p>
兩種技術(shù)路徑
按照信號采集方式不同，腦機(jī)接口主要分為侵入和非侵入兩種技術(shù)路線。
非侵入式腦機(jī)接口收集腦電波來進(jìn)行信號輸出，優(yōu)點(diǎn)是沒有創(chuàng)傷，缺點(diǎn)是不夠精確。
侵入式腦機(jī)接口的特點(diǎn)就是通過深部電極將信號采集設(shè)備侵入到大腦內(nèi)部，從而獲得更精準(zhǔn)的信號。相比于非侵入式腦機(jī)接口，它的控制更加精確、更加流暢，但由于其有創(chuàng)傷性，具有一定風(fēng)險性，并不容易被患者廣泛接受。
這兩種技術(shù)路徑的商業(yè)化進(jìn)展，如今走到了哪一步？
根據(jù)《2022年腦機(jī)接口行業(yè)研究報告》，2020年，非侵入式腦機(jī)接口占腦機(jī)接口市場規(guī)模的86%。技術(shù)上相對更成熟的非侵入式腦機(jī)接口，在2022年就逐步開啟邁向商業(yè)化。
“在侵入式腦機(jī)接口領(lǐng)域，全球還沒有一款被批準(zhǔn)的商業(yè)產(chǎn)品，我們以美國為例，美國只有一款侵入式腦機(jī)接口產(chǎn)品在做臨床試驗(yàn)，沒有被批準(zhǔn)上市?！编嚧荷奖硎?，國內(nèi)的侵入式腦機(jī)接口發(fā)展和美國相比，有一定的基礎(chǔ)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(huán)節(jié)，難度和技術(shù)要求都不是最高的，這些底層技術(shù)在五年前都已經(jīng)成熟起來，挑戰(zhàn)在于集成測試部分，侵入式腦機(jī)接口核心問題是要做系統(tǒng)級別的設(shè)計?！?/p>
鄧春山提到我國侵入式腦機(jī)接口行業(yè)的核心問題：那就是缺乏在系統(tǒng)層面上做設(shè)計的團(tuán)隊(duì)。
他表示在未來的幾年，微靈醫(yī)療把系統(tǒng)級產(chǎn)品傳遞到臨床應(yīng)用端作為核心任務(wù)，推動腦機(jī)接口技術(shù)的臨床轉(zhuǎn)化，強(qiáng)調(diào)應(yīng)用場景落地。
非侵入式腦機(jī)接口的商業(yè)化進(jìn)程則更快一些。王浩沖告訴獵云網(wǎng)，“非侵入式腦機(jī)接口的 范式、算法和系統(tǒng)應(yīng)用方面，和國外基本上是齊頭并進(jìn)的狀態(tài)，加上國內(nèi)患者群體比較大，數(shù)據(jù)規(guī)模比較大，所以這塊進(jìn)展比較快，和國外差距并不大。”
目前，臻泰智能的腦機(jī)康復(fù)產(chǎn)品已在北京宣武醫(yī)院、上海華山醫(yī)院、西安交大一附院等全國三十多家三甲醫(yī)院落地。
事實(shí)上，侵入式腦機(jī)接口和非侵入式腦機(jī)接口并不是非此即彼，王浩沖表示，這兩種技術(shù)路線將在很長一段時間相互并存，“針對不同的適應(yīng)癥各有優(yōu)劣，侵入式主要是針對重癥的，例如癲癇、重度癱瘓等神經(jīng)功能受損疾病，非侵入式則可以聚焦教育、醫(yī)療康復(fù)、大健康和人機(jī)交互產(chǎn)業(yè)?！?/p>
醫(yī)療依然是主流方向
腦機(jī)接口技術(shù)的應(yīng)用方向主要有醫(yī)療健康、娛樂、智能家居、軍事等等。風(fēng)口之下，行業(yè)真正的機(jī)會在哪？
醫(yī)療健康領(lǐng)域是腦機(jī)接口最直接和最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，也是目前最接近商業(yè)化的應(yīng)用領(lǐng)域。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2020年腦機(jī)接口在醫(yī)療領(lǐng)域的市場規(guī)模占比達(dá)62%。
在醫(yī)療領(lǐng)域的疾病治療、功能恢復(fù)上，腦機(jī)接口被廣泛應(yīng)用于康復(fù)治療、疼痛管理、腦機(jī)控制假肢等方面。除此之外，腦機(jī)接口技術(shù)在神經(jīng)科學(xué)、心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)等領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。
事實(shí)上，在腦機(jī)接口最初提出的時候，就是應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，目的是幫助殘疾人重新行走或支配上肢。
但在未來三到五年里，醫(yī)療臨床應(yīng)用仍將是腦機(jī)接口應(yīng)用的主流方向。復(fù)旦大學(xué)類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院副院長王守巖教授曾在媒體報道中表示，腦機(jī)接口即將落地三個細(xì)分賽道。
第一是讀腦方向，即解碼腦信息，對人的內(nèi)在意識、情感進(jìn)行解讀，讓有意識障礙、自閉癥等癥狀的患者與世界重新建立聯(lián)系；第二是腦機(jī)交互方向，即通過外界刺激來改善腦部癥狀，未來會在抑郁癥、疼痛、癲癇等四五個適應(yīng)癥上有很多臨床應(yīng)用；第三是無創(chuàng)腦機(jī)接口方向，以硬件結(jié)合認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的方式，推動數(shù)字藥物的發(fā)展。
“在康復(fù)醫(yī)療中，腦機(jī)接口技術(shù)讓康復(fù)從被動變成主動?！蓖鹾茮_表示，目前神經(jīng)康復(fù)的賽道已經(jīng)驗(yàn)證了腦機(jī)接口的方式的可行性，大腦可以參與到控制系統(tǒng)中去，用意念直接控制設(shè)備，提升康復(fù)效率。
例如，有很多高位截癱、運(yùn)動功能障礙患者，他們在傳統(tǒng)的人工輔助、針灸理療的治療方式治療下，整體康復(fù)周期需要半年至一年以上，康復(fù)效率較低。
通過上百例的臨床驗(yàn)證，王浩沖發(fā)現(xiàn)腦機(jī)比常規(guī)治療方案，提升了患者20%的康復(fù)效率。王浩沖提到，臻泰智能以腦機(jī)接口、虛擬現(xiàn)實(shí)以及康復(fù)機(jī)器人三大技術(shù)為核心，構(gòu)建了“BCI+VR+機(jī)器人”通用腦機(jī)接口智能康復(fù)整體解決方案，極大地提升康復(fù)訓(xùn)練效果，目前臻泰可實(shí)現(xiàn)腦機(jī)交互系統(tǒng)響應(yīng)時間1s以內(nèi)。
鄧春山也表示，微靈醫(yī)療的產(chǎn)品主要服務(wù)運(yùn)動失能患者，例如中風(fēng)、脊髓損傷，漸凍癥群體，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動功能替代與康復(fù)。
在較長的一段時間內(nèi)，腦機(jī)接口的落地產(chǎn)品中主要的科技應(yīng)用，都會基于臨床醫(yī)生和病人等使用者的需求。
未來，隨著技術(shù)發(fā)展和政策的支持，腦機(jī)接口行業(yè)將會探索出更多使用場景，患者和消費(fèi)者也將盡快享受到行業(yè)發(fā)展的成果。