由腦科學研究延伸出的腦機接口技術,其產業化落地正呈現加速推進態勢。
政策層面在持續加注:“十三五”規劃中首次將腦科學列入國家重大科技項目,并在“十四五”規劃中重點支持類腦計算與腦機融合計算研發。地區上,北京、上海、浙江、廣東等為代表的省市都在積極從政策層面具體推進。
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頭豹研究院指出,腦機接口行業起步于上世紀70年代,經歷了前期的理論探索期、科學論證期,目前已進入成果落地時期,對腦機接口的研究取得了一定成效。
目前市面上的腦機接口公司主要分為兩大類技術路線:侵入式和非侵入式,前者以馬斯克主導推動的Neuralink為代表,后者是目前大多數廠商的選擇方向。因選擇的路線差異,其落地場景和進展有所不同。
近日柔靈科技運營總監張新聞接受21世紀經濟報道記者采訪時表示,公司目前聚焦于非侵入式腦機接口路線,對產業化落地分為短期、中期、長期目標進階推進。短期內聚焦腦電設備,中期主打肌電產品,長期則邁向侵入式腦機接口設備和應用。
“我們認為,在未來10-15年后,從事腦機接口行業的公司都將殊途同歸,往侵入式腦機接口方向發展。”張新聞表示,目前看,侵入式腦機接口可以落地到疾病治療等場景,但隨著技術本身的不斷發展,不排除能實現類似電影《黑客帝國》中的場景。
對于該項技術路線,則需要不斷從電極、算法、芯片、系統等多維度演進。
技術演進
腦機接口技術演進正進入加速階段。
5月25日,Neuralink宣布獲得FDA臨床許可。華鑫證券指出,Neuralink采用的侵入式方案,通過神經手術機器人,將柔性電極植入至大腦皮層中,植入后不可移除。此前2022年初,FDA基于安全等因素拒絕了公司的臨床申請,此次獲批意味著在安全性等方面已經獲得更多的證據。除Neuralink之外,Precision Neuroscience等多家腦機接口公司也計劃在2023-2024年申請人體臨床。雖然從第一例臨床到產品上市到大規模臨床應用,仍有較長的時間驗證,但萬里征途已踏出關鍵一步。
相比需要進入人體內的侵入式技術,非侵入式技術的落地探索相對看起來更快。
張新聞對記者表示,作為一家商業公司,在運營過程中需要考慮落地周期、商業化變現等多維度,目前侵入式產品還面臨著安全、倫理、臨床驗證等門檻,其落地周期相對較長,因此從非侵入式著手,再逐漸進入侵入式技術路線,是一種相對現實的考慮。柔靈科技目前對侵入式技術路線有推進相關技術儲備和合作,只是暫時還未體現在產品層面中。
“侵入式腦機接口,是直接把電極深入到人體大腦中,涉及到生物兼容性、安全性等問題,研發和產品化都需要較長的周期。”張新聞分析道,但優勢也很明顯,因為可以直接在大腦層面采集相關信號,其采集數據的量級和精確度都不是非侵入式可以比擬。
由此可以看出,非侵入式路線的優勢在于,只需要在皮膚表面采集腦電信號,因此安全性可以保障,當然弊端是采集到的腦電信號相對微弱。
“這決定了兩條路線的應用路徑差異。”他續稱,比如侵入式路線可以實現未來對視覺重建、聲音重建,治療帕金森癥、阿爾茨海默癥等難題的輔助解決;非侵入式路線很難對這類神經退行性病變產生明顯治療效果,但可以通過材料、算法等技術創新手段,把收集到的微弱信號轉化成有效信息,再進一步解決如睡眠監測、睡眠質量干預等難題。
張新聞表示,非侵入式技術路線主要的技術門檻包括三方面:材料技術、信號處理技術、算法。“這基本上是明牌,就看誰做得更扎實、水平更高。”
“因為是把設備貼在額頭上,由額頭直接接觸信號電極,不同材料配方的導電性、生物兼容性、可貼合性等都有差異,我們采用了自己的配方。”他續稱,柔靈科技的首席科學家積累了大量信號處理技術和算法,由此可以實現更好的信噪比,能獲取到更多的有效腦電信號。
算法層面,基于前面兩個環節中,把更多的有效信號收集和分析,也能夠輔助讓算法水平得到保障。這三方面核心技術,將確保侵入式產品的準確性、有效性。
落地滲透
隨著技術不斷演進,其商業化也在持續找到落腳。
國信證券研報指出,醫療影像、娛樂內容等都是腦機接口的落地方向,且這項技術有望成為元宇宙入口的終極形態。
張新聞告訴記者,目前柔靈科技的腦機接口技術分為兩條產品線:腦電產品、肌電產品。前者的主要場景目前落地在睡眠監測和干預;后者以2B市場為主,提供一種新型交互方式和設備。
“通常來說,非侵入式腦機接口技術路線的應用場景主要包括:腦電領域有注意力監測、睡眠監測和干預、疲勞度監測等解決方案,肌電領域有手勢控制、智能義肢等方案。”他續稱,柔靈科技目前選擇以睡眠為主要落腳,是因為關注到這對個人生活將帶來巨大幫助。
據他介紹,柔靈科技推出的相關產品,將從提高深度睡眠沉浸度、縮短入睡時長兩個層面,幫助使用者睡眠6小時實現7.5小時睡眠質量的效果。“未來如果有一千萬個人能用到我們的設備,相當于每天為社會創造出了一千萬個小時,這個價值我們認為是巨大的。”
在此過程中,與臨床醫學的充分合作十分重要。據介紹,前述產品已經獲得國內醫療器械注冊證,也有臨床醫學層面參與進行數據達標、效果驗證等工作。
肌電產品線目前專注在神經3D交互上,張新聞表示,面向空間計算時代,柔靈科技認為神經3D肌電交互手環將為下一代計算平臺提供一種全新交互方式,因此正在與各類型AR/VR廠商洽談合作。“只需要一個簡單手勢,比如大拇指稍微挪動,就可以被精準識別到信號,用來控制設備。”
也由此,雖然技術框架要求一致,但肌電產品線對跨人跨天的準確性、魯棒性、延時率,數據庫體量大小等,都有相比腦機線產品更多的技術挑戰。
張新聞指出,之所以把機電類產品設置為中期目標,就是與當前元宇宙和空間計算時代的發展進程息息相關,現階段顯然還沒有來到爆發期。但未來數字世界與現實世界深度融合的時代必然到來,只是當前受制于技術水平、用戶體驗、價格等因素,還在蓄力進程中。
應對挑戰
柔靈科技的睡眠方案產品是OPPO 2023年度“微笑提案”中國區路演活動中入選的提案之一,這是一個由OPPO研究院發起的科創賦能平臺。
與傳統的供應鏈和產業投資合作方式不太相同,OPPO健康實驗室負責人曾子敬對21世紀經濟報道記者表示,如果以傳統企業供應鏈合作的方式,將最多是連接供應鏈廠商和OPPO已有的技術合作方。OPPO希望通過一個開放的平臺去關注和解決全社會議題,比如用科技來助力失孤尋親家庭、推動信息無障礙以及碳中和進程。
“在這個平臺上,我們看重的第一是社會價值,OPPO能夠幫助社會和用戶在平臺上做什么事;二是創新性,能否惠及更多用戶、落地更多產品。即便不能成功開發應用到產品上,或者需要三五年甚至更長時間才能商業化,但社會與產品價值巨大,大家也可以群策群力去推進,OPPO也希望能夠幫助到它。”曾子敬如此告訴記者。
頭豹研究院指出,目前中國腦機接口行業尚面臨諸多痛點,但在利好政策等因素影響下,行業未來將在材料端、技術端、道德風險端、產業端會有更進一步地研究與發展。
國信證券也具體指出,目前腦機接口發展面臨的技術挑戰包括:腦電信號采集方法還有待改進;軟件系統穩定性和自適應性較差,信號處理方式和信息轉換速度有待提升;侵入式腦機接口對植入芯片的軟硬件要求較高;如何把信號精確地傳送到腦內相關技術有待探索等。
該機構認為,在市場化落地時,對基礎理論研究和工程實現都提出了極高要求,因此也短期內限制了其應用范圍的拓展。
從發展階段來看,腦機接口仍需要持續不斷演進,各種產業角色的參與并融合推進,疊加新技術路徑加入,也有望為產業本身迭代打開更多空間。