腦機接口技術的三個發(fā)展趨勢

的大腦有1000億個神經(jīng)元，每個神經(jīng)元與其他1萬個神經(jīng)元相連。在你肩膀上方的是已知宇宙中最復雜的物體。 

 ——Michio Kaku

想象一下，僅憑你的思想就能控制外部世界，同時還能直接在頭腦中獲得目前在網(wǎng)絡上能找到的所有信息。雖然這聽起來像一部科幻電影，但這是一個可信的未來場景。這項技術被稱為腦機接口（BCI: Brain Computer Interface），有望幫助互聯(lián)網(wǎng)時代的人類在不使用傳統(tǒng)神經(jīng)肌肉通路的情況下實現(xiàn)上述所有目標。

近年來，人們對腦機接口技術的研究興趣急劇上升。它逐漸成為全球創(chuàng)業(yè)社區(qū)最熱門的話題之一。去年，這一領域迎來了破紀錄的融資，在46筆交易中籌集了14億美元。

圖1：2012-2022腦機接口技術領域融資情況一覽

（數(shù)據(jù)來源：智慧芽Discovery）

在這篇文章中，我們將探討推動腦機接口技術發(fā)展的創(chuàng)新趨勢。

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什么是腦機接口技術？

簡單地說，腦機接口技術是您的大腦和外部設備之間的橋梁，利用多個零部件和復雜的算法，分析大腦信號并提取大腦運作模式，然后由一個設備進行記錄和解析。這使人類有能力在不受身體限制的情況下直接控制機器。

最初，腦機接口技術的開發(fā)是為了幫助癱瘓者利用他們的思維來控制輔助設備。越來越多的科技創(chuàng)業(yè)公司以大腦為研發(fā)目標，最終目的是將人腦與計算機界面連接起來。“創(chuàng)造廉價、小巧、人人都能使用的腦機接口產(chǎn)品”的競賽正在進行。

雖然這是一個激動人心的時刻，但也有大量的倫理問題需要考慮。許多人不同意進行永久性大腦植入的想法。幸運的是，市場上也有可穿戴的腦機接口產(chǎn)品，不需要進行手術或植入進你的大腦。

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腦機接口技術的三個發(fā)展趨勢

圖2：2012 腦機接口領域的技術關鍵詞體系

（數(shù)據(jù)來源：智慧芽Discovery）

腦機接口領域的研究已較為成熟，圖2展示了腦機接口的技術關鍵詞體系。相關技術或主題是根據(jù)該特定領域的學術研究成熟度來描述的。較深的圓圈描述了較高的研究成熟度（如腦電圖，也稱為EEG或人工智能），而較淺的圓圈則描述了新興技術或?qū)W術研究較少的技術或主題。例如，“心靈上傳”現(xiàn)在沒有學術成熟度，但隨著研究的進一步發(fā)展，它可能在未來幾年變得越來越重要。

發(fā)展趨勢一：

美國和中國在研究方面占持續(xù)主導地位

腦機接口領域的研究者高度集中在美國和中國。尤其是天津大學和加州大學舊金山分校（UCSF），在研發(fā)規(guī)模（表現(xiàn)為專利數(shù)量）和技術影響力（表現(xiàn)為專利被引次數(shù)）上都遙遙領先于其他研發(fā)主題。一個值得注意的新技術是加州大學舊金山分校的專利“CA2886095A1”，名為“感官和認知分析的系統(tǒng)和方法”，根據(jù)智慧芽的專利價值評估，其價值約為234萬美元。根據(jù)專利文件描述，這一技術提供了一種識別人體感知的方法和系統(tǒng)，可以通過對人體生理信息的處理，生成包括一系列定量值的特征數(shù)據(jù)。

圖3：中美腦機接口領域頭部研究機構的技術規(guī)模與技術影響力

（數(shù)據(jù)來源：智慧芽Discovery）

注：其中橫軸為專利申請數(shù)量，代表技術規(guī)模

縱軸為專利被引次數(shù)，代表技術影響力

發(fā)展趨勢二：

腦機接口技術高增長創(chuàng)業(yè)公司正在崛起

隨著腦機接口技術在全球的持續(xù)發(fā)展，許多高增長的創(chuàng)業(yè)公司開始出現(xiàn)。根據(jù)智慧芽對各方行業(yè)研究預測數(shù)據(jù)的綜合梳理，腦機接口技術行業(yè)預計將在2021-2027年以14.3%的年復合增長率大幅增長。腦機接口在醫(yī)療保健領域的增長潛力尤其巨大，特別是與神經(jīng)疾病的治療有關的項目。國防領域涉及腦機接口技術的研究也在增加。這些都是推動全球腦機接口市場增長的主要因素。

圖4：腦機接口技術領域代表性創(chuàng)業(yè)公司的專利和融資情況分析

（數(shù)據(jù)來源：智慧芽Discovery）

分析過去10年成立的公司，我們可以從圖4中看到腦機接口領域最活躍的部分公司和機構。

其中，Cognixion是一家專門從事人工智能、機器學習和生物技術的計算機軟件公司，在融資中籌集了約1500萬美元，最近一次融資是來自亞馬遜Alexa基金。Cognixion有一個感官交流系統(tǒng)軟件，使人們能夠使用腦機接口技術直接將腦電波轉(zhuǎn)化為語言進行交流。

另一個值得注意的創(chuàng)業(yè)公司是馬斯克（Elon Musk）的Neuralink（也是一家從事腦機接口技術研究的公司），這可能是該領域最知名的創(chuàng)業(yè)公司。Neuralink正致力于開發(fā)超高帶寬的腦機接口，以連接人類和計算機，在即將到來的人工智能AI時代中生存。馬斯克將這項技術比作 “Fitbit（一種記錄器）在你的腦中”。

圖5：Neuralink在腦機接口技術領域的表現(xiàn)

（數(shù)據(jù)來源：智慧芽Discovery）

注：其中藍色代表Neuralink，黃色代表行業(yè)均值，綠色代表行業(yè)最高水平

與其他腦機接口技術公司相比，Neuralink在創(chuàng)新的規(guī)模（專利總數(shù)）和創(chuàng)新的勢頭（過去三年內(nèi)的專利數(shù)）方面表現(xiàn)出色，遠遠高于行業(yè)平均水平。然而，當涉及到創(chuàng)新的原創(chuàng)性（專利引用總數(shù)）和創(chuàng)新的價值（平均專利估值）時，Neuralink卻低于平均水平。許多人報告說，雖然Neuralink擁有堅實的工程基礎，但神經(jīng)科學則很平庸。

無論如何，Neuralink給腦機接口技術行業(yè)帶來了巨大的關注度，特別是通過對一只名叫Pager的猴子的活體實驗。Neuralink在Pager的大腦中安裝了硬幣大小的芯片，經(jīng)過訓練后，它能夠通過大腦活動來玩乒乓球游戲。

如果一只猴子通過簡單的訓練就能做到這一點，想想如果我們的大腦與計算機相連，人類能做什么？在應用方面，Neuralink希望幫助四肢癱瘓者恢復數(shù)字自由。從長遠來看，該公司認為芯片將幫助人類意識與人工智能融合在一起。Neuralink最近在其C輪融資中籌集了2.05億美元，這將加速其產(chǎn)品的開發(fā)。據(jù)估計，其人體試驗將在今年晚些時候開始。

發(fā)展趨勢三：

人體臨床試驗正式開啟

2022年5月5日，第一個商業(yè)腦機接口產(chǎn)品進入人體試驗。

血管內(nèi)腦機接口公司Synchron在美國的一項臨床試驗中招收了第一位病人，經(jīng)過試驗成功，則該公司的植入物有望獲得監(jiān)管部門批準，用于截癱者和經(jīng)歷癱瘓的人的商業(yè)使用。

該公司首席執(zhí)行官Thomas Oxley在一份公司聲明中說：“永久植入式腦機接口產(chǎn)品的首次患者植入是腦機接口領域的一個重要里程碑，我們正在為美國500萬癱瘓患者推進我們的解決方案?！?/span>

成立于2016年的Synchron已經(jīng)為腦機接口行業(yè)取得了多項重要突破。2016年，該公司使用其產(chǎn)品Stentrode制作了第一個來自羊血管內(nèi)的血管ECoG的大腦記錄。這項研究后來發(fā)表在《自然生物技術》上。兩年后，Synchron展示了如何通過血管實現(xiàn)局部的大腦刺激，而不需要開腦手術。最后，在2021年，該公司展示了兩個植入支架的人類如何能夠控制外部設備，僅通過使用他們的思想來開發(fā)電子郵件通信、****以及網(wǎng)上銀行。

雖然腦機接口技術的研發(fā)仍處于早期階段，有許多挑戰(zhàn)尚待解決，但人類進化的潛力令人振奮。從幫助截癱者到提高全世界人類的日常生活，腦機接口技術肯定會在將來改變許多人的生活。隨著圍繞第五次工業(yè)革命的報道增多，腦機接口技術將成為下一個突破性技術時代的一部分。

來源：腦機接口社區(qū)