全球頭部腦機接口公司間的技術競爭似乎有加速跡象。
本月初,Neuralink創始人埃隆·馬斯克召開了一場發布會,對外公布公司腦機接口技術新的未來三年規劃,其中提到將“在2028年實現全腦接口”目標,同時逐漸將電極通道數從當前的數千級提升至數萬級。
反觀中國市場,隨著近些年來,國家層面持續強調對腦科學相關前沿學科的研究和落地,腦機接口作為其中重點場景,受關注程度正愈發高漲。從此前國內更多公司選擇非侵入式路線至今,越來越多侵入式腦機接口公司開始加速臨床試驗驗證進程。
近日,腦虎科技創始人兼首席科學家陶虎在接受21世紀經濟報道記者專訪時指出,國內腦機接口行業近兩年來內外部環境出現了較大變化,導致發展來到一個新高峰。而從腦機接口的技術迭代邏輯看,其類似于智能駕駛行業從L1向L5維度的發展升級,背后是一場綜合性的能力較量。
對于該行業,盛大集團創始人、董事長兼CEO,天橋腦科學研究院創始人陳天橋發給21世紀經濟報道記者的書面回復中則提到,培育世界級偉大公司需要耐心資本,呼吁今天中國的科創投資人,不要把腦機接口只當作賺錢的風口。同時,他希望大家更多地支持像陶虎這樣的科學家自斷后路,全身心投入高科技創業。
Neuralink的啟示
根據Neuralink的規劃,其對腦機接口技術的能力邊界拓展遵循了從運動到語言、視覺、全腦的路線圖;對植入大腦的電極數則從2026年的3000個,計劃提升到2028年的超過2.5萬個,并探索與AI技術深度融合。
考慮到目前,Neuralink只有七位受試者,最早一位植入腦機接口電極的案例開始于2024年1月,而通常神經植入類器械需要考慮5~10年的安全周期,這看起來像是一個激進的計劃。
對此,陶虎對21世紀經濟報道記者分析,Neuralink此次公布的“全腦接口”并非字面意義上的全腦覆蓋,而是指在運動、視覺、聽覺、語言等多個腦區同時布設高密度電極陣列,進而實現更為復雜的功能協同。其通道數從千級躍升至萬級,目標是在輸入輸出效率上實現指數級提升。
不過他強調,對于腦機接口連接電極的通道數,更應關注的是有效通道數。
“Neuralink采取的路線,是在大腦皮層深處采用植入式電極陣列的模式,其實獲得的腦電信號很多時候是冗余、重復的。”他分析道,與其簡單衡量電極通道數量,不如系統性地從電極植入、排布等角度綜合研判,進而達到以相對少的電極通道數、最大限度減少對大腦的損害,但能獲取更高有效信息量的水平。
此外他認為,馬斯克提到可以將電極植入時間大幅縮短且實現更為安全的水準,這是行業的重要發展方向。
不過由此,大眾的普遍疑問可能在于:為何其他公司難以復制Neuralink看似快速增長的通道密度?
陶虎對21世紀經濟報道記者指出,對于腦機接口的高通量,更應該關注“有效高通量”指標。由于腦機接口核心器件采用集成電路工藝,微米級電極陣列的制造并不受先進制程限制,因此如果想快速提升通道數,在技術上并不難實現。
“真正難的是系統性工程能力。”他分析道,有效高通量不是單點炫技的工程,而是需要對電極設計、算法與信號匹配等方面進行長期優化。通道數增加將帶來功耗、發熱、無線傳輸、生物相容性等一系列連鎖問題。而Neuralink能做到,是因為在產品落地層面做了大量取舍。
陶虎舉例,Neuralink并非實時傳輸全部原始數據,而是通過本地壓縮、特征提取等方式減少帶寬和功耗,“其中進行了產品工程上的理性妥協,這也是我們需要學習的地方。”
雖然在早期,國內腦機接口類公司多選擇走非侵入式路線,但近兩年來在侵入式腦機接口領域,公司日益活躍,臨床試驗甚至顯現出加速跡象。
腦虎科技就是其中一員。企查查信息顯示,腦虎科技成立于2021年,目前經歷過兩輪公開融資,累計金額達數億元,處于國內領先水平,投資方包括盛大集團、紅杉中國、中平資本、聯新資本等機構。
作為投資人,陳天橋對記者指出:“當我投資陶虎時,他創立的腦虎科技幾乎是中國當時唯一的侵入式腦機接口企業,這個領域也是當時國際公認孤獨、小眾的險途。四年過去,情況發生了很大變化。腦機接口備受全球關注,中國這個領域的初創公司越來越多,也吸引了一批國資、社會資本頭部投資人出手,融資金額越來越大,接連產生高影響力的成果,令人欣喜。”
腦機升維
近兩年來市場風向的變化,源于從技術、政策和資本三個方面都出現了較大基本面改善。
“在技術本身,出現了更多創新的顛覆性技術。”陶虎對21世紀經濟報道記者指出,例如從此前的剛性腦機接口轉變為目前采用柔性接口;通過引入集成電路工藝技術,讓腦機接口通道數可以大幅提高;在核心材料、算法等層面也持續有所突破。
政策方面,在“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要中,腦科學都被重點提及,其中類腦計算和腦機融合技術都是關鍵。
“各類資本對腦機接口行業越來越關注,所以可以看到在近兩三年來,頭部腦機接口企業在頻繁拿到大額融資。整體看,無論是臨床進展、技術和性能體現、資本和資源投入等多個層面,近兩年來在行業都出現了一個新高峰。”他總結道。
新的外部變化來自于AI技術應用融合。“這兩年,尤其是AI技術進步,讓我們原本對大腦腦電信號采集的數量和質量都大幅提高;同時對這些采集到的高質量數據,可以更好進行分析和編解碼。由此利于實現用意念合成運動、語言等。”他進一步分析道。
在今年初,腦虎科技成為全球首家實現實時漢語言解碼技術的侵入式腦機接口公司。據悉,這是國內首例高通量植入式柔性腦機接口實時合成漢語言臨床試驗,在手術兩天后,患者開始接受相關訓練,術后七天實現了142個常用漢語音節下71%的解碼準確率,且單字解碼時延小于100毫秒。
作為腦虎科技的投資方,陳天橋對記者指出,語言解碼的難度不亞于任何一次Neuralink的技術突破,其價值遠大于拿到某一個設備的批文。“天橋腦科學研究院將組建世界一流的腦電大模型、腦電解碼算法和數據團隊,用人工智能最新技術讓腦虎如虎添翼,鼓勵腦虎和Neuralink直接競爭,大膽探索類似于視覺重建、記憶下載這樣的終極任務。”
陶虎對21世紀經濟報道記者指出,整體來看,腦機接口技術是一個微型系統,涉及采集腦電信號的電極、進行信號處理的芯片、神經編解碼算法的處理器、為整個系統供電的電池等軟硬件基礎。但考慮到人腦在高溫環境下容易出現休克,就要把這一整套系統控制在體積足夠小、功耗夠低、溫升可控的范圍內。
“腦虎科技在過去幾年內,花費了大量精力把這整個鏈條打通。目前我們是國內為數不多,可以實現整個系統所有核心器件全部自主可控的廠商。”他續稱。
從技術路線上看,早期行業可以實現實時運動解碼,到目前一些公司實現實時語言解碼,下一步,Neuralink提到將關注視覺能力重建——一條腦機接口技術的落地路線圖也逐漸浮現。
陶虎對21世紀經濟報道記者指出,腦虎科技在陳天橋提出的腦機接口L1~L4發展階段基礎上,結合自身研究方向,將各階段對應到不同腦功能區的解碼難度與信息密度。
其中L1為運動解碼,早在20年前就有美國公司作出應用演示驗證。由于其涉及的腦區單一,到今天為止,甚至單位數腦機接口通道數,就可以實現用意念對輪椅控制、機械臂操作等功能。
L2為語言解碼,由于該階段涉及多腦區協同、信息密度高且傳輸快,借力腦機接口將有望繞過發聲器官快速實現信息交換。
L3將是視覺解碼,視覺皮層在人類大腦偏后方,面積龐大且信息量大,Neuralink與腦虎均已布局。
到L4階段,將涉及對人類情感、記憶、認知的解碼,其涉及的腦功能、腦區神經環路更為復雜。
陶虎指出,該路徑并非如智能駕駛行業的L1~L5線性遞進方式,但演進思路與技術難度和臨床需求呈正相關。
商業探路
腦機接口技術的應用將不限于臨床維度。一種觀點認為,目前人機交互以人觸控屏幕為主,腦機接口有望成為人機交互的終極方式。這意味著未來這一行業的商業化還有更多延伸空間。
陶虎也高度認可這一觀點。他分析道,未來腦機的定義,就是如何把人類的意念、想法快速輸出,讓更多外界信息快速輸入——由此更快完成信息傳遞。
這背后要考慮到腦機操作技術的安全高效、接口操作系統的通用性等維度。“跟醫療器械行業的做法完全不同,我們很早就開始布局生態,讓大腦與具身智能、大語言模型、智能家居等進行對接。由此放大腦機接口的效用。”他指出。
據介紹,腦虎科技正全面擁抱AI,一方面讓AI助力腦機接口技術,隨著更多腦機數據積累,大模型的加入可以讓其算法快速迭代,讓使用者受益;另一方面讓腦機接口賦能AI,不排除實現類似電影《阿凡達》中出現的場景,讓人類大腦直接與大模型對接。
搭建起一套完整的自主體系,一定程度與陶虎本人的背景有關。他于2024年辭去中國科學院上海微系統所副所長的職務,徹底告別“雙線作戰”模式,全職ALL IN投入腦虎科技。這一轉變不僅避免了科研與創業的資源分散,更讓他能將學術積累深度聚焦于商業落地。
他對記者表示,科研與商業的最大差異在于“系統思維”的建立:科研強調單點突破,商業要求系統優化、良率、成本與合規;科研可自由探索,商業需明確適應癥與市場需求。陳天橋對此評價道:“他(陶虎)幾乎是在創業公司中極少數下定決心辭去奮斗了半輩子,且位于象牙塔尖的科研職位,自斷后路,全職投身腦機接口創業的科學家。”
整體看,陶虎對記者指出,發展腦機接口要重點關注三大要素:高通量、低創傷、長期在體。“其中更關鍵的在于長期在體。”他分析道,高通量、低創傷都可以短期內實現驗證,但長期在體必須靠時間積累,長期安全性甚至可以是“一票否決”的變量。
從資本市場角度,陳天橋對記者指出,Neuralink成立八年,直到最近才有收入,一點都不妨礙其成為全球知名的超級獨角獸。他認為:“現在如果仍然用互聯網投資那套做法,需要對賭、馬上拿證、立刻產生收入、馬上上市,這種投資(思路)對于真正的科創企業會是一個雙輸的結果。希望我們一起拿出更多的耐心和誠意,幫助更多的腦虎成長為世界領先的高科技企業。”