特稿｜四家沪企成立联盟对标马斯克，脑机接口赛道拐点已至？

集成电路是上海重点发展的主导产业，也是承载国家战略重点布局的上海自贸区临港新区的前沿产业广阔的应用场景是扎根于此的企业最有利的发展条件之一

对于来自上海自贸区临港新区的牧溪集成电路有限公司来说，脑科学领域是其应用覆盖的最新方向之一，高性能GPU芯片也将有助于夯实国产脑机接口的全技术链。

日前，在2022世界人工智能大会大脑与机器智能的融合——连接大脑与未来论坛上，包括穆在内的四家沪上企业共同发起了先进智能计算联盟联盟的成立实际上反映了国内脑机接口电路的近期发展之一——整个技术链的整合正在受到前所未有的重视

牧溪创始人，董事长兼CEO陈伟良在现场参加了上述先进智能计算联盟的签约仪式他告诉该报，脑机接口可以获得大量大脑信息，GPU可以提供大量计算能力来处理数据，量子计算有自己的计算范式他认为这些技术的结合将会有巨大的应用潜力

另外三家公司分别是脑科学在中国的代表公司NeuroXess，云计算公司UCloud和量子计算公司Turing Quantum其中，脑虎科技是本次论坛的主办方之一当天，脑虎科技还首次公开发布了首款脑机接口一体化颅顶半植入医用B级产品它的体积是32立方厘米，重量是38克材料是医用级钛合金与之配套的还有高频脑电信号处理器，软件算法云平台，以及与植入体相匹配的三款电极产品

中科院上海微系统所副所长胡涛是脑虎科技的创始人和首席科学家，长期从事传感器研究和产业化工作那时候的微纳传感器更多的是与人体融合的传感器，比如可穿戴的，皮肤融合的，另一种是植入人体的在接受该报采访时，胡涛表示，伴随着与人的融合程度越来越高，传感器技术变得越来越困难，当然可以做的事情也越来越多脑机接口，尤其是我们做的植入式脑机接口，相对来说是最先进的，也是难度最大的一个

胡涛认为，他和他的团队在实验室积累了近20年的技术，在某些方面已经逐渐接近产品化，临床应用和商业化我希望通过商业化把实验室的技术变成产品一方面为医生和患者提供了更好的疾病诊疗工具，另一方面，也为前沿脑科学研究和神经科学家提供了更好的工具这是胡涛去年10月成立脑虎科技的初心

值得注意的是，科学界自20世纪60年代以来一直在研究BCI，但这一领域的兴奋点是由埃隆·马斯克开始的科学界在脑科学方面一直在积极探索，但一个很大的问题是应用不多，所以社会关注度不高马斯克一下子让这个领域火了起来，这其实让研究人员相当沮丧中科院深圳先进技术研究院，深港脑科学创新研究院高级工程师李小健如此表示但他也认为这是一件好事希望脑机接口，尤其是植入式脑机接口能尽快做成真正的产品，特别是帮助残疾人恢复相应的生理功能，获得更多的生活尊严

老虎科技创始人兼CEO彭蕾在上述论坛上表示，2021年2月，马斯克的脑机接口技术初创公司Neuralink通过柔性电极，让猴子实现自己的想法，玩视频游戏，2021年12月，脑机接口公司Synchron使肌萎缩侧索硬化症患者能够通过脑机接口技术直接在社交媒体上发送消息...种种突破意味着脑机接口技术迎来了发展的重大转折。

脑机接口:植入式还是非植入式。

人类大脑至少有1000亿个神经元，其数量约等于银河系的恒星数量这些神经元形成10 ^ 15个神经连接，将复杂的神经首尾相连，总长度超过18万公里

怎样才能通过头骨探索复杂的大脑现在我们知道，神经细胞通过电信号相互交流，电信号是一种短暂的放电可是，脑电信号的幅度非常弱，一般在微伏级，并且它必须被头骨和头皮衰减它需要一个千倍放大的显示器和一个减少干扰的滤波器来形成头皮脑电，现在已经不陌生了

20世纪20年代，德国精神病学家汉斯·伯格博士开始尝试寻找脑电信号当时看起来是黑科技，现在已经成为各国脑科学研究的重要组成部分

所谓脑机接口，从狭义上讲，是指大脑与计算机等外部电子设备建立直接通信，独立于五官和四肢它有两个英语源词传统上，脑机接口主要是指基于采集脑外脑信号的无创脑机接口技术，而脑机接口主要是指在大脑中植入神经活动传感器的脑机接口技术

中国科学院上海分院院长胡金波在论坛上指出，当前脑机接口技术的跨学科融合是从信息时代向脑智能时代的跨越，是脑科学和人工智能研究最活跃的领域之一，涉及电子，材料，生物医学工程，临床医学，信息科学等学科的交叉融合特别是作为国际最新颠覆性技术的代表，高通量柔性植入式脑—机接口在神经系统疾病诊疗，智能机器人等领域具有重要的研究意义和巨大的应用潜力

胡涛认为，脑机接口的核心挑战在于:如何充分利用大脑，例如，如何增加神经通道的数量，同时，如何对大脑损伤最小。

总的来说，按照大脑中获取信息的技术方法，目前的脑机接口技术主要有传统的无创头皮脑电，无创成像技术，在大脑中植入电极记录电信号的有创技术。

彭蕾在上述论坛上生动地解释了有创和无创的区别如果上海八万人的体育场里正在进行一场足球比赛，而我们站在球场外面，听着里面的欢呼声，这就相当于‘无创’了我们大概知道里面是怎么回事，可能已经进球了，也可能已经结束了，但具体信息我不知道入侵就像在体育场的每个球员教练身上安装传感器你可以实时知道他说了什么，做了什么，然后看到整个过程

李小健表示，非植入式脑机接口的缺点是头皮表面的信号极其微弱不稳定，而植入式脑机接口技术存在一定风险，不容易被患者接受，研究进展缓慢直到2000年左右，脑机接口实验的对象才从动物转移到真正的病人身上

胡涛告诉该报，脑虎技术和Neuralink的相似之处之一是我们都坚信未来脑机接口的主流路线是植入式的，而不是非植入式的植入在信号采集的准确性，控制的准确性，自身通道的数量上都有绝对的优势

同时他提到这种方法还有手术创伤，这是需要解决的问题但植入式技术的天花板和它能带来的主要应用场景非常高

马斯克入局，行业迎来拐点。

李小健早期实验中使用的传感器是涂有玻璃的钨丝电极当一根针下去的时候，前尖端触点可以采集神经电信号，针杆部分是绝缘体你不可能在一次实验中在你的大脑里植入几个电极，也不可能采集到很多神经电信号此前，他在接受该报记者专访时表示

在李小健看来，直到上世纪六七十年代，脑机接口技术才真正开始成型但直到上世纪末，这项技术的发展还是相当缓慢

在脑科学面前，彭蕾其实是个门外汉去年年底，他从网上转行做脑机接口也许更重要的原因是脑机接口的底层技术在过去10年里有了实质性的发展这些底层技术包括医用MEMS，医疗器械，芯片，材料科学，算法，神经科学等诸多领域正是这些底层技术的发展和突破，让脑机接口行业迎来了拐点

不得不提的是，自带流量的马斯克迅速将脑机接口推向大众，这是半个多世纪以来科学界从未做过的事情。

Neuralink成立于2016年2019年7月，Neuralink首次公布了其成果——可扩展的高带宽脑机接口系统该系统由一组电子芯片和一些丝线组成，丝线的厚度只有4到6微米，宽度比人的头发丝还细整个系统包含3072个传感器，分布在大约100根软线上

彭蕾认为，2021年可以算是行业的拐点年这个行业的拐点，意味着脑机接口技术在过去20年进入了加速崛起的阶段，其学术和商业发展相对平缓

世界各地也出现了一些具有里程碑意义的案例，受到广泛关注2021年2月初，马斯克在音频社交应用Clubhouse上透露了一条消息，称将在一个月左右的时间内发布一段关于Neuralink新进展的视频在随后的4月份，一段时长超过3分钟的视频显示，一只名叫寻呼机的9岁猕猴可以只用大脑控制光标在屏幕上移动，玩用意念打乒乓球的游戏在拍摄视频的六周前，两个电极阵列被植入恒河猴大脑的运动皮层

可是，在临床试验中走得更快的是另一家公司SynchronSynchron成立于2017年，于2021年7月获得FDA批准，率先对其产品进行人体临床试验但Synchron采用了类似脑血管支架的方法，以微创的方式通过血管将网状支架电极传感器输送到大脑

这种方法相对容易通过临床试验批准，但电极只能停放在较粗的血管中可利用的场地少，离神经元的距离远，无法清晰获取大量脑神经信息，所以这还是两码事李小健认为，Neuralink等高通量脑机接口技术未来临床试验的批准，最终可以推动该领域的开闸

在学术研究方面，去年5月，顶级学术期刊《自然》以封面文章的形式发表了一项由斯坦福大学，布朗大学和哈佛医学院的研究人员共同完成的具有里程碑意义的研究研究小组将人工智能软件与脑机接口设备相结合，与一名大脑中植入了脑机接口设备的瘫痪患者合作，并要求患者想象自己拿着一支笔，在一张水平的纸上尝试书写，就像他的手没有瘫痪一样并迅速将那个人的手写意图转换成计算机屏幕上的文本

同时，他还提到，要将这项技术变成真正的产品，需要对其进行简化，用户应该能够使用这种脑机接口，而不需要花费太多时间对其进行训练此外，它应该足够智能，能够自动跟踪神经活动的实时变化，这样用户就不必每天停下来重新训练系统最后，微电极装置应该是无线的和完全植入的

在国内，胡涛告诉该报，脑虎科技的脑机接口产品已经正式批准进行临床试验。

而脑虎技术为什么会来彭蕾说，他和胡涛是本科生，都毕业于中国科技大学在大学里，我们两个恰好是两条不同道路的典型胡涛专注于学术研究我不是很好动，一直喜欢创业从大学到去年，我在互联网行业二十多年了彭蕾是元恪如云的创始人兼首席执行官在与胡涛一起创建脑虎科技之前，他在阿里巴巴担任本地生活的高级副总裁

其实这么多年，我们一直保持着沟通，有着共同的梦想我们有很强的科技情节，还是想做一些科技报国的事情而且我明显感觉到，从前年开始，整个硬科技领域的创业热潮已经兴起未来10年，15年，国内硬技术方向肯定会继续加大投入

彭蕾告诉该报，去年技术和其他因素达到了一个相对成熟的阶段"我们决定将我们多年的想法付诸实践

值得注意的是，盛大集团创始人，天桥脑科学研究院院长陈天桥曾多次投资支持这家公司，其他投资者包括红杉等。同样有意思的是，脑虎科技有顾问:中科院院士，神经科学家张旭，复旦大学附属华山医院院长，UCloud创始人兼CEO，寒武纪创始人兼CEO陈，科大讯飞联合创始人胡宇，康诺生物创始人兼CEO等

胡涛直言，天团顾问不是为了提升公司声誉有脑科学的专家，有临床医学的专家，有与公司自身发展有协同作用或者有上下游联系的相关人士基本上都是常年的合作伙伴或者导师，有将近一半是中科大的校友我们有一种天然的信任感

未来3到5年，BCI能做什么。

在当天的论坛上，彭蕾现场发布了脑虎科技首款脑机接口一体化颅顶半植入医疗级产品它的体积是32立方厘米，重量是38克材料是医用级钛合金同时发布的还有一款高频脑电信号处理器，一款软件算法云平台，以及三款与植入物相匹配的电极产品

据介绍，该产品满足高通量，高采样率的信号采集和处理功能支持多达256个频道，是目前行业同类产品频道数量的两倍以上，采集频率可高达30KHz，有效采集Splike信号，采样精度达到16Bit，保证了采集脑电信号数据的质量，为处理软件提供了高质量的数据保障，兼容棘波，LFP，ECoG等多种类型的脑电信号

胡涛告诉该报，脑虎技术和Neuralink之间有许多相似之处但在一个非常关键的地方，我们存在巨大的差异，而这种差异可能直接决定了脑机接口是停留在大家的幻想中，还是真正走向临床应用

再次，他强调，与如何充分利用大脑相比，脑机接口落地更大的挑战是尽可能少地损伤大脑胡涛认为，Neuralink选择的路线比Neuralink使用机器人将柔性电极植入大脑的方式更加安全可靠

虽然他们的电极是柔性的，但打孔时依靠钢针还是有很大的风险虎扑科技采用微创丝蛋白电极包裹技术，通过丝蛋白适度固化电极柔软表面，方便植入植入后，丝蛋白会溶解，使电极逐渐变软

这种丝蛋白外壳的强度介于大脑和血管之间如果下面没有血管，就直接插入，如果刚好碰到下面的血管，就会滑过血管插入胡涛打了个比喻说，这就像武侠小说里绑在腰带上的软剑这是我们一个非常大的创新，这意味着我们可以盲目地插入它，而不用打开颅骨来看看它下面有没有血管

据胡涛介绍，目前，他们设计的孔的直径小于1毫米，他认为伤口实际上可以更小，但受到目前可用的外科钻头只有这么小的限制现在我们也在研究如何让孔变小，是用激光开还是用机械开

初步产品已经建成接下来你会做什么彭蕾表示，此次发布的产品主要针对两个市场，一个是基于大脑计划的研究市场，以及帮助大脑计划的基础研究工具平台，另一类是有明确医疗价值的医疗市场，针对渐冻人，高位截瘫，失明等明确适应症，然后脑虎会根据医疗产品的合规性和流程，逐步稳步推进临床方案

彭蕾还向论文提到，脑虎科技制定了三个五年计划头五年，脑虎科技专注于在医疗市场使用脑机接口技术，主要商业选择是在绝症，重症，轻症病例中逐步寻找适应症，第二个五年，在医疗市场充分验证和规模化推广后，寻找面向普通人和正常人的脑机接口产品商业化机会，第三个五年计划的最终目标是与胡涛一起创业我们相信，伴随着脑科学的探索，材料技术的进步，算法芯片的边际改进，我们可以实现大脑的逆向工程，实现人的思维，意识，记忆，情感等高级功能的数字化孪生

第一个五年计划其实是目前科学界最普遍的目标李小健提到，现阶段脑机接口主要是针对有疾病的人，帮助他们提高生活质量因为传感器等电子设备的体积还是有点大，普通人头上戴个这样的东西不太容易接受并不是植入大脑就可以回家住，家人的居家生活不受影响，但必须在医院使用

去年上半年，李小健带领的团队及其合作团队完成了恒河猴大脑中双阵列的长期植入，并利用自主研发的仪器成功地以数万赫兹的高采样率同步连续采集了各通道的神经信号，在国内率先打通了脑机接口的全技术链。

李小健告诉该报，该研究团队目前已经在中国完成了首个猕猴脑机接口实验，该实验采用了自主开发的超过1000个通道的脑机接口技术设备今年，我们实现了整个技术链的国产化，这是一个关键点

李小健提到，中国其他团队开发的植入传感器实际上需要测试现在越来越多的团队在开发脑机接口各个环节的部分，我们持非常开放的态度，可以嵌入到我们整个系统中进行测试，这也是一种协同开发他强调，现阶段国内脑机接口还需要做更多的生态培育工作我很愿意做这样的角色

当然，他的团队的另一个重点是利用自主研发的植入式脑机接口系统，通过脑控机械肢体帮助瘫痪患者恢复运动自由目前最容易做的就是更换电机功能，我们主要在前面的路上

值得一提的是，李小健，胡涛等人都认为国内脑机接口技术在各方面都不落后于国际先进实验团队。

但如何将所有的环技术有机地，高质量地结合起来，即所谓的高性能系统集成，是目前需要攻克的难题李小健说，这也是Neuralink的优势胡涛还说，我们不会狂妄地说我们已经超越了马斯克的公司，但至少在这个领域，我不认为我们落后了

在上述论坛的圆桌论坛中，胡涛，李小健等人也总结了中国在脑机接口领域的三大优势:政府支持，丰富的临床资源和立法保障胡涛还提到了脑机接口公司需要面对的挑战我国在脑机接口领域的法律法规非常严格，一项技术可能需要五六年才能合法合规脑虎科技这次发布的产品用于人体临床试验，花了一年时间才拿到伦理报告

中国科学院上海微系统研究所所长谢晓明在上述论坛的发言中指出，脑科学和人工智能已经成为新一轮产业变革的核心驱动力最近几年来，脑机接口技术发展非常迅速，在产业发展中前景广阔脑科学与人工智能的融合对世界经济发展，社会进步和人类生活产生重要影响

谢晓明还表示，中科院上海微系统所正在整合中科院脑机接口技术优势团队，研发高通量超柔性神经电极阵列，高带宽神经信号处理芯片，大规模神经信号编解码算法和微创植入式自动手术机器人等锻造杀手锏技术，将有效支撑上海科技创新中心建设和人工智能主导产业高质量发展