腦機(jī)接口

黑科技腦機(jī)接口發(fā)展現(xiàn)狀分析

近日，馬斯克的腦機(jī)接口公司Neuralink在 YouTube 上發(fā)布的一段視頻引發(fā)網(wǎng)絡(luò)熱議。視頻中的猴子用“意念”控制屏幕上的光標(biāo)“玩游戲”。腦機(jī)接口技術(shù)的快速突破，讓大眾感慨“半機(jī)器人”、“超級(jí)人類”等科幻大片的場(chǎng)景即將展現(xiàn)于眼前。

拋開倫理道德和智能危機(jī)，作為一項(xiàng)黑科技，腦機(jī)接口幫助癲癇、老年癡呆等腦病患者進(jìn)行康復(fù)治療的應(yīng)用需求真實(shí)存在，已愈發(fā)得到來(lái)自研究學(xué)者、技術(shù)團(tuán)隊(duì)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、投資公司等各方的廣泛關(guān)注。根據(jù)QYResearch的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年全球腦機(jī)接口市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)到12億元，預(yù)計(jì)2026年將達(dá)到27億元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為12.3%。

一、腦機(jī)接口的技術(shù)及應(yīng)用

腦機(jī)接口屬于多學(xué)科交叉科技，涉及神經(jīng)科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、控制與信息科學(xué)技術(shù)、醫(yī)學(xué)等多個(gè)學(xué)科。技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式是通過(guò)信號(hào)采集設(shè)備從大腦皮層采集腦電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換等處理，轉(zhuǎn)換為可以被計(jì)算機(jī)識(shí)別的信號(hào)，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，提取特征信號(hào)，再利用這些特征進(jìn)行模式識(shí)別，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)。

 

圖：腦機(jī)接口的技術(shù)實(shí)現(xiàn)

資料來(lái)源：藥鏈圈根據(jù)公開資料整理

腦機(jī)接口的技術(shù)分類，按照信號(hào)采集方式劃分，主要分為侵入式、非侵入式和半侵入式。侵入式是指通過(guò)手術(shù)等方式直接將將芯片、傳感器等硬件設(shè)備植入顱腔內(nèi)或電極植入大腦皮層，獲得高質(zhì)量神經(jīng)信號(hào)。非侵入式是指無(wú)需通過(guò)侵入大腦，只需通過(guò)附著在頭皮上的穿戴設(shè)備對(duì)大腦信息進(jìn)行記錄和解讀。相比之下，侵入式獲得信號(hào)質(zhì)量更好，但安全風(fēng)險(xiǎn)更大且成本更高。半侵入式介于侵入式和非侵入式之間，將腦機(jī)接口植入到顱腔內(nèi)，但是在大腦皮層外，降低了手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和免疫反應(yīng)。

腦機(jī)接口的應(yīng)用場(chǎng)景，除了在康復(fù)醫(yī)療、助老助殘、疾病診斷等醫(yī)療服務(wù)領(lǐng)域外，還可以應(yīng)用在軍事、智能家居、娛樂(lè)、教育等領(lǐng)域。侵入式主要應(yīng)用在醫(yī)療場(chǎng)景，解決不可逆的腦功能受損病患的治療，非侵入式以安全、保守的特點(diǎn)優(yōu)選為娛樂(lè)等消費(fèi)級(jí)場(chǎng)景應(yīng)用。隨著技術(shù)突破，非侵入式的臨床表現(xiàn)也不斷提升，尤其是對(duì)于漸凍癥患者、癱瘓患者等大腦功能完好但是外周神經(jīng)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，無(wú)法自主控制肢體活動(dòng)的人群，可以利用非侵入腦機(jī)接口實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的精準(zhǔn)操控，改善生活質(zhì)量。

二、腦機(jī)接口重點(diǎn)企業(yè)及產(chǎn)品

（一）國(guó)外企業(yè)

基于腦機(jī)接口的前沿技術(shù)屬性，布局企業(yè)大都是近十年新成立的公司，包括馬斯克在2017年創(chuàng)立的Neuralink公司。

放眼全球，美國(guó)仍在腦機(jī)接口領(lǐng)域占據(jù)絕對(duì)領(lǐng)先與主導(dǎo)地位。較為外界關(guān)注的十家美資企業(yè)，從技術(shù)路線看，侵入式和非侵入式平分天下。NeuraLink、Kernel、BrainGate等侵入式技術(shù)企業(yè)的研究和應(yīng)用相對(duì)聚焦，主要在醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域。 NeuroSky、BrainCo等非侵入式技術(shù)企業(yè)的研究和應(yīng)用相對(duì)廣泛，在康復(fù)、教育和娛樂(lè)等多個(gè)領(lǐng)域都有涉及。其中，值得關(guān)注的是華人科學(xué)家創(chuàng)立的BrainCo公司。

非美資企業(yè)，主要有瑞士的Mindmaze公司、加拿大的InteraXon公司和奧地利的g.tec公司，三家公司均采用非侵入式技術(shù)路線， 1999年就成立的g.tec公司，通過(guò)北京泰和利康醫(yī)療技術(shù)開發(fā)有限公司總代理，在中國(guó)開展業(yè)務(wù)推廣。

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)，激發(fā)資本的投資熱情。從國(guó)外企業(yè)情況看，融資少則幾百萬(wàn)美元，多則數(shù)千萬(wàn)，甚至數(shù)億美元。明星萊昂納多·迪卡普里奧投資了Mindmaze公司，F(xiàn)acebook以約10億美元收購(gòu)CTRL-Labs公司，NeuraLink公司不僅獲得創(chuàng)始人馬斯克的1億美元投資，還從外部融資6596萬(wàn)美元。

表 國(guó)外腦機(jī)接口部分公司基本情況

 

資料來(lái)源：藥鏈圈根據(jù)公開資料整理

——BrainCo公司

BrainCo是由韓璧丞博士領(lǐng)銜的華人團(tuán)隊(duì)于2015年創(chuàng)立的全球領(lǐng)先的非侵入式腦機(jī)接口技術(shù)解決方案供應(yīng)商，同時(shí)也是首家入選哈佛大學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室(Harvard Innovation Lab)的華人團(tuán)隊(duì)，被ANALYZE評(píng)選為世界十大腦機(jī)接口公司之一。BrainCo總部位于美國(guó)波士頓的哈佛大學(xué)校園旁，在中國(guó)北京、杭州、深圳等地設(shè)有分支機(jī)構(gòu)。

BrainCo在教育、醫(yī)療、人機(jī)交互等領(lǐng)域具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，主打產(chǎn)品有Focus專注力訓(xùn)練系統(tǒng)、智能仿生手、FocusZen 正念舒壓等。其中，BrainRobotics智能仿生手，誕生于哈佛大學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，是一款腦機(jī)接口技術(shù)與人工智能算法高度融合的產(chǎn)品，使用了多達(dá)8個(gè)通道的肌電信號(hào)傳感器，使用戶可以通過(guò)殘肢肌肉做出精細(xì)的操控指令。作為世界上第一款腦機(jī)接口AI假肢，成為《時(shí)代》雜志發(fā)布的2019年年度最佳創(chuàng)新產(chǎn)品之一。

 

圖：BrainCo公司主要應(yīng)用產(chǎn)品

數(shù)據(jù)來(lái)源：BrainCo公司官網(wǎng)

（二）國(guó)內(nèi)企業(yè)

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，侵入式技術(shù)較為領(lǐng)先的研究機(jī)構(gòu)主要有浙江大學(xué)和北京腦科學(xué)與類腦研究中心的團(tuán)隊(duì)，以及2019年的新進(jìn)入者NeuraMatrix公司。其中，2020年初，浙江大學(xué)附屬醫(yī)院完成了國(guó)內(nèi)首例Utaharray電極植入。

國(guó)內(nèi)腦機(jī)接口企業(yè)中，學(xué)院派占據(jù)主流。比如，NeuraMatrix公司為清華大學(xué)孵化企業(yè)，念通智能公司孵化于上海交通大學(xué)機(jī)電實(shí)驗(yàn)室，新成立的廣州華南腦控智能是由知名企業(yè)科大訊飛與華南理工大學(xué)聯(lián)合成立的AI腦機(jī)公司。同時(shí)，隨著國(guó)內(nèi)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)氛圍的提升，具有海外技術(shù)基因的企業(yè)越來(lái)越多，比如腦陸科技公司技術(shù)來(lái)源于哈佛大學(xué)和麻省理工學(xué)院，BeDream公司的CTO為畢業(yè)于紐約大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程博士，曼安智能公司的創(chuàng)始人是新西蘭奧克蘭大學(xué)博士等。

從投融資看，知名投資機(jī)構(gòu)對(duì)腦機(jī)接口的投資熱情越發(fā)高漲。由紅杉中國(guó)領(lǐng)投，清華系博?？悼萍脊就瓿葿輪過(guò)億元融資；由經(jīng)緯中國(guó)領(lǐng)投，同為清華系的NeuraMatrix公司獲得數(shù)百萬(wàn)美元Pre-A輪融資。

表 國(guó)內(nèi)腦機(jī)接口部分公司基本情況

 

資料來(lái)源：藥鏈圈根據(jù)公開資料整理

——腦陸科技公司

腦陸科技成立于2018年，總部位于北京，在硅谷有顧問(wèn)團(tuán)隊(duì)，在濟(jì)南、杭州、寧波、珠海等城市設(shè)有分公司。專注于腦科學(xué)、腦機(jī)交互、類腦計(jì)算研究，自主研發(fā)的基于實(shí)時(shí)腦電算法解析的腦應(yīng)用開放云平臺(tái)——腦智能開放平臺(tái)，為醫(yī)療健康、金融、娛樂(lè)、教育等領(lǐng)域提供腦機(jī)軟硬一體綜合解決方案。

值得關(guān)注的是腦陸科技公司的一款消費(fèi)級(jí)腦機(jī)產(chǎn)品——KANG（康睡），主打AI助眠，已獲得歐盟CE認(rèn)證、美國(guó)FCC-ID認(rèn)證和中國(guó)SRRC認(rèn)證。海外市場(chǎng)的開拓，標(biāo)志著中國(guó)本土的腦機(jī)接口產(chǎn)品已達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，中國(guó)的腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)更廣闊的發(fā)展空間。