文|數(shù)智界 祝彰
編輯|嘉辛
馬斯克又上熱搜了。
這一次，不是因?yàn)榕c推特的糾葛，也不是因?yàn)樘厮估?，而是因?yàn)?，狗狗幣的?chuàng)始人比利·馬庫(kù)斯發(fā)布了一條推特，問“如果你可以將你的大腦上傳到云端，并與自己的虛擬版本交談，你們會(huì)成為朋友嗎？”馬斯克隨后回應(yīng)稱“已經(jīng)這么做了?！?/p>
短短一句回應(yīng)后，7月19日，A股人腦工程概念股在午后走強(qiáng)，新智認(rèn)知（603869.SH）、創(chuàng)新醫(yī)療（002173.SZ）漲停，漢威科技（300007.SZ）、冠昊生物(300238.SZ)、航天長(zhǎng)峰(600855.SH)、科大訊飛(002230.SZ)、北大醫(yī)藥(000788.SZ)、復(fù)旦復(fù)華(600624.SH)等股也拉升上漲。
馬斯克的回應(yīng)之所以能拉動(dòng)人腦工程概念股、醫(yī)藥制造股的上漲，關(guān)鍵在于，他本人是腦機(jī)接口技術(shù)的忠實(shí)鼓吹者，在2016年創(chuàng)辦了Neuralink，致力于開發(fā)腦機(jī)接口，將人腦與AI結(jié)合，而外界普遍認(rèn)為，腦機(jī)接口技術(shù)及產(chǎn)品的進(jìn)化，未來將普遍被應(yīng)用在醫(yī)療領(lǐng)域。
2020年8月，Neuralink在發(fā)布會(huì)上公開展示了它的研究成果：一款名為L(zhǎng)ink V0.9的設(shè)備和一款自動(dòng)植入手術(shù)機(jī)器人V2。
重點(diǎn)是Link V0.9，在Neuralink的設(shè)想中，它可以被植入到人類顱頂?shù)拇竽X皮層部分，進(jìn)而獲得人類大腦內(nèi)部的電極信號(hào)，傳輸?shù)绞謾C(jī)、電腦等設(shè)備上之后，完成腦—機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸。
那么，腦機(jī)接口的技術(shù)進(jìn)展真如馬斯克所言，已經(jīng)能夠?qū)⒋竽X上傳到云端了嗎？這到底是怎樣的一門產(chǎn)業(yè)？在中國(guó)發(fā)展得怎么樣？離大規(guī)模商用還有多遠(yuǎn)？本文將回答這些問題。
一、馬斯克和他的Neuralink
作為當(dāng)今商業(yè)世界最具盛名且最富爭(zhēng)議性的企業(yè)家，馬斯克本人是人工智能威脅論的強(qiáng)烈擁躉。
2019年與馬云的那場(chǎng)對(duì)話中，馬斯克就曾對(duì)AI的發(fā)展表達(dá)悲觀態(tài)度，他稱人類文明甚至可能會(huì)被終結(jié)，最終成為更高級(jí)生命體的墊腳石。
但他也同時(shí)表示，為了避免這一命運(yùn)，人類需要找到一種方法將大腦連接到電腦上，讓我們能夠“跟著AI走”——某種程度上，這是他創(chuàng)辦Neuralink的初衷，Neuralink稱其使命是創(chuàng)造“連接人和計(jì)算機(jī)的超高帶帶寬腦機(jī)接口?！?/p>
參與創(chuàng)辦Neuralink的創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)可謂豪華，包括八位科學(xué)家，他們不僅擁有腦機(jī)接口專長(zhǎng)，同時(shí)在可移植微感應(yīng)器、大腦啟發(fā)式計(jì)算機(jī)芯片、機(jī)器人和神經(jīng)外科學(xué)等方面都頗有建樹。
這也幫助Neuralink在資本市場(chǎng)贏得青睞，2017年、2019年5月、2021年7月，Neuralink分別拿到1億美元、5100萬美元、2.05億美元的融資。
創(chuàng)辦早期，Neuralink極為低調(diào)，直到2020年公開舉辦發(fā)布會(huì)，這家公司及這一行業(yè)，開始被外界廣泛熟知，同時(shí)吸引了投資者對(duì)這一賽道的關(guān)注——PitchBook的數(shù)據(jù)顯示，投資者在2021年向腦機(jī)接口新創(chuàng)企業(yè)注資了5.31億美元，幾乎是2020年的4倍。
成立至今，Neuralink發(fā)布了共計(jì)三款產(chǎn)品：N1 Link、Link V0.9、手術(shù)機(jī)器人V2，前兩者是核心產(chǎn)品，Link V0.9可以視為是N1 Link的迭代版，2020年的發(fā)布會(huì)上，Neuralink借助三只小豬演示的便是這款產(chǎn)品。
不過，表面上順風(fēng)順?biāo)腘euralink，目前正面臨著兩大挑戰(zhàn)：
第一，Neuralink正遭受著嚴(yán)重的人才流失。
《財(cái)富》雜志在今年2月份的一則報(bào)道中指出，在Neuralink的八位聯(lián)合創(chuàng)始人中，僅有兩名還留在公司，離開的成員大多數(shù)的流向，是Neuralink的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，至于他們離開的理由，與馬斯克的強(qiáng)硬做派、制定過于嚴(yán)苛的計(jì)劃、在公司搞“一言堂”等脫不開干系。
第二，業(yè)界對(duì)Neuralink有兩面爭(zhēng)議。
一部分權(quán)威人士對(duì)Neuralink展示出的成果感到振奮不已，他們說這代表著真正的飛躍，比如艾倫腦科學(xué)研究所的科赫在談?wù)摰絃ink設(shè)備和外科手術(shù)機(jī)器人時(shí)就表示“真的太了不起了”。
但也有權(quán)威人士持保留意見。比如華中科技大學(xué)人工智能與自動(dòng)化學(xué)院教授伍冬睿就曾表示，“馬斯克的展示在技術(shù)上并無太大進(jìn)步，但是引發(fā)了公眾關(guān)注?！?/p>
那么問題來了：腦機(jī)接口到底是怎樣一門技術(shù)？技術(shù)門檻又有多高？
二、腦機(jī)接口50年，落地緩慢
今年4月，YouTube上一則猴子玩乒乓球游戲《Pong》的視頻火了，獲得了570萬次的點(diǎn)擊量，并且收到了12萬個(gè)贊。
這則視頻最吸引人的地方在于，這只猴子是用“意念”在玩游戲，它只負(fù)責(zé)思考，但思維指令會(huì)被無線傳輸至一臺(tái)電腦，從而進(jìn)行游戲。
視頻前半段，猴子還需要借助搖桿，但后半段甚至不需要搖桿，便能獨(dú)立操作游戲。
這正是馬斯克的猴子，Neuralink公司在猴子大腦運(yùn)動(dòng)皮層中控制手掌及手臂的區(qū)域，植入了一款叫N1 Link的腦機(jī)介面裝置，也就是一個(gè)芯片，通過這一設(shè)備將猴子的思維數(shù)據(jù)傳輸給電腦，再經(jīng)由電腦發(fā)出控制指令。
你可以簡(jiǎn)單理解，這就是腦機(jī)接口設(shè)備及技術(shù)最直接的作用，即在大腦（含人與動(dòng)物腦）與外部設(shè)備之間建立直接的交流和控制通道，應(yīng)用在醫(yī)療領(lǐng)域，能夠?yàn)榧膊』颊?、殘障人士，提供可選的與外部世界通信和控制的方式。
比如，馬斯克就曾這樣表示，“我認(rèn)為我們有機(jī)會(huì)能在Neuralink的努力下為一位脊椎受損的病患恢復(fù)身體機(jī)能。Neuralink目前在猴子身上的實(shí)驗(yàn)都相當(dāng)成功，我們也展開了許多測(cè)試并證明了背后的安全與穩(wěn)定性，Neuralink的裝置也能隨時(shí)安全移除。”
科學(xué)界對(duì)腦機(jī)接口的研究可以追溯至1970年代。
1973年，美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校的Jacques J. Vidal首次在科學(xué)文獻(xiàn)中提出“腦機(jī)接口”這一專業(yè)術(shù)語(yǔ)，同時(shí)提出了一個(gè)關(guān)鍵問題：能否將可觀測(cè)的腦電信號(hào)用作人機(jī)通信中的信息載體或控制諸如假肢或宇宙飛船之類的外部設(shè)備？
由此至今，對(duì)腦機(jī)接口的相關(guān)研究已經(jīng)進(jìn)行了近50年，中國(guó)信通院將這50年中腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展歸納為以下三個(gè)階段：
階段一：1970年代至1980年代初期，科學(xué)幻想階段。
這一階段，受限于技術(shù)條件，腦機(jī)接口研究并未取得明顯進(jìn)展。
階段二：1980年代至1990年代末，科學(xué)論證階段。
腦機(jī)接口開始有了明確性進(jìn)展，業(yè)界開始出現(xiàn)各種腦機(jī)接口系統(tǒng)。比如美國(guó)和歐洲的研究者都開發(fā)出了基于感覺運(yùn)動(dòng)節(jié)律的腦機(jī)接口系統(tǒng)；Gert Pfurtscheller 等人開發(fā)了另一種基于感覺運(yùn)動(dòng)節(jié)律的腦機(jī)接口；ErichE. Sutter提出了一種高效的基于視覺誘發(fā)電位的腦機(jī)接口系統(tǒng)。
階段三：21世紀(jì)至今，技術(shù)爆發(fā)階段。
這一階段，業(yè)界開始聚焦于實(shí)現(xiàn)腦機(jī)接口的技術(shù)路線，發(fā)展各種各樣的技術(shù)方法，以推動(dòng)腦機(jī)接口的應(yīng)用。
除了研究的規(guī)模和范圍急劇擴(kuò)大之外，腦機(jī)接口的快速發(fā)展也加大了其他領(lǐng)域的強(qiáng)烈興趣，如人機(jī)交互、智能系統(tǒng)、工效學(xué)等，目前，腦機(jī)接口的潛在應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出臨床醫(yī)學(xué)，拓展到情緒識(shí)別、虛擬現(xiàn)實(shí)和游戲等非醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
在這一過程中，如下圖所示，腦機(jī)接口在技術(shù)層面也演化出了不同的分類方法，背后的原理基礎(chǔ)都是神經(jīng)科學(xué)。
以第一種分類方法為例，業(yè)界將腦機(jī)接口分為侵入式和非侵入式兩種。
簡(jiǎn)單理解，侵入式是需要采用神經(jīng)外科手術(shù)方法將采集電極植入大腦皮層、硬腦膜外或硬腦膜下，進(jìn)而完成人機(jī)信息的傳輸；而非侵入式腦機(jī)接口，則是通過附著在頭皮上的穿戴設(shè)備（如腦電帽、近紅外頭盔或磁共振頭線圈等）測(cè)量大腦的電活動(dòng)或代謝活動(dòng)，無需手術(shù)。Neuralink所走的路線，就是典型的侵入式。
只不過，腦機(jī)接口雖然說起來簡(jiǎn)單，但是一個(gè)跨多學(xué)科的交叉研究領(lǐng)域。
比如與生命科學(xué)相關(guān)的學(xué)科領(lǐng)域就包括了基礎(chǔ)神經(jīng)科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)和心理學(xué)等；與醫(yī)學(xué)科學(xué)相關(guān)的學(xué)科領(lǐng)域包括了神經(jīng)系統(tǒng)、影像醫(yī)學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程、神經(jīng)工程和康復(fù)醫(yī)學(xué)等；與信息科學(xué)相關(guān)的學(xué)科領(lǐng)域則包括了計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、自動(dòng)化與機(jī)器人技術(shù)、AI技術(shù)和半導(dǎo)體集成電路技術(shù)等。
這就導(dǎo)致，盡管在全球范圍內(nèi)，腦機(jī)接口在技術(shù)上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了躍遷式發(fā)展，但還遠(yuǎn)未到可以大規(guī)模應(yīng)用乃至商用的程度。
三、國(guó)內(nèi)腦機(jī)接口，仍處于爆發(fā)前夜
我國(guó)對(duì)腦機(jī)接口技術(shù)領(lǐng)域的研究，最早可追溯到1990年代，清華大學(xué)創(chuàng)建了基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位（SSVEP）的腦機(jī)接口新范式，目前是無創(chuàng)腦機(jī)接口三種主要范式之一。
2014年以后，各地開始陸續(xù)出臺(tái)腦科學(xué)、人工智能相關(guān)政策，加速了對(duì)腦機(jī)接口的研究。
比較重要的一個(gè)文件是，2017年，四部委聯(lián)合印發(fā)了《“十三五”國(guó)家基礎(chǔ)研究專項(xiàng)規(guī)劃》，明確提出了腦與認(rèn)知、腦機(jī)智能、腦的健康三大核心問題。
目前這一規(guī)劃的布局被外界概括為“一體兩翼”：以研究腦認(rèn)知的神經(jīng)原理為“主體”，其中又以繪制腦功能聯(lián)結(jié)圖譜為重點(diǎn)，而研發(fā)腦重大疾病診治新手段和腦機(jī)智能新技術(shù)為“兩翼”。作為“一體兩翼”布局的其中“一翼”，腦機(jī)智能的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展備受重視。
腦機(jī)接口技術(shù)作為腦與機(jī)智能的橋梁和融合的核心技術(shù)，也成了尤為重要的一環(huán)。
從腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)鏈來看，上游包括腦機(jī)接口芯片和腦電采集設(shè)備廠商、操作系統(tǒng)和軟件提供商、數(shù)據(jù)分析服務(wù)商，中游則主要是腦機(jī)接口產(chǎn)品提供商，下游是在醫(yī)療健康等領(lǐng)域的應(yīng)用。
值得注意的是，我國(guó)雖然在這一領(lǐng)域的技術(shù)布局稍晚，但在技術(shù)環(huán)境上已經(jīng)迎頭趕上。從專利申請(qǐng)來源國(guó)家看，腦機(jī)接口相關(guān)專利申請(qǐng)量排名前4位的國(guó)家分別是中國(guó)、美國(guó)、韓國(guó)、德國(guó)，其中，中國(guó)相關(guān)專利申請(qǐng)量占到全球的39.4%。
不過這條賽道目前在核心電子器件、高端通用芯片及基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品等方面，也碰上了被“卡脖子”的難題——腦機(jī)接口技術(shù)早在2018年就被列入美國(guó)對(duì)華關(guān)鍵技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)品的出口管制體系。
目前，中國(guó)入局腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)的企業(yè)并不算多，也尚未跑出獨(dú)角獸企業(yè)。他們大多成立于2015年前后，聚焦醫(yī)療健康領(lǐng)域的應(yīng)用。
如上圖，參與到腦機(jī)接口領(lǐng)域的企業(yè)，還有另一個(gè)共同點(diǎn)，即大多數(shù)都背靠高等院校，或干脆脫始于高校。
比如博瑞康由清華大學(xué)神經(jīng)工程實(shí)驗(yàn)室專家創(chuàng)立、BrainCo由哈佛創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室孵化出來的第一支華人團(tuán)隊(duì)創(chuàng)立、臻泰智能背靠西安交通大學(xué)、Neuramatrix也是由清華大學(xué)孵化的企業(yè)。
但就目前來看，行業(yè)尚未出現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)及應(yīng)用的產(chǎn)品，已經(jīng)落地的部分產(chǎn)品，也大多數(shù)更偏向人工智能輔助診斷、智能醫(yī)療機(jī)器人等。
長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，腦機(jī)接口在應(yīng)用層面的爆發(fā)還需要經(jīng)過一段較長(zhǎng)的探索期。
QYResearch 的數(shù)據(jù)顯示，2019 年全球腦機(jī)接口市場(chǎng)規(guī)模為12億元，預(yù)計(jì) 2026 年將達(dá)到 27 億元，其中北美地區(qū)是全球最大市場(chǎng)，占總市場(chǎng)份額超過 6 成。
也就是說，腦機(jī)接口的前景是光明的，但從發(fā)展進(jìn)程尤其是大規(guī)模商業(yè)化來看，很可能是極為緩慢的。