在腦機接口“商業著陸”漸行漸近的趨勢下,從科幻變現實,正在激發資本的投資熱情。基于本身的前沿技術屬性,布局企業大多是近10年新成立的公司,包括馬斯克在2017年創立的Neuralink公司,國內腦機接口企業大都在2015年及以后成立,以非侵入式技術路線為主。

腦機接口技術是腦科學領域一個非常核心的底層工具,縱觀目前國內的腦科學領域創企,不管是人工智能,或者是類腦智能,大多只是聚焦在現有技術的場景搭建,但在前端核心底層硬件層面,包括整個腦機接口系統的優化,植入裝備的研發,反而很少。

目前在植入式腦機接口領域缺乏臨床使用的工具和裝備,尤其國內電極、芯片等核心器件仍然依賴進口。腦虎科技在這種情況下應運而生,依托中科院研發基礎,進行科技成果商業化落地,針對的是植入式腦機接口這個“黑科技賽道”,這是全球初興的一個行業,是從“0”到“1”的探索。

腦機接口的領域挑戰性:多學科交叉,多器件整合,軟硬件的結合

“腦機接口是一個復雜的系統,”腦虎科技首席科學家陶虎教授表示,“大腦很重要,但很不幸大腦是我們最復雜又最脆弱的一個器官。如果我們要做腦機接口的話,會涉及到電極、芯片、植入裝置、算法,整個一起我們要做集成、封裝,然后我們要做生物安全性、長期載體穩定性等。”

陶虎展開說道,“首先是電極,這是直接來讀取并寫入神經活動的前端,同時需要有芯片,從大腦里面讀取到這么多神經元活動的信息后,需要芯片來處理信號,包括濾波、放大、數模轉換、解碼,都是芯片的工作。而芯片是一個硬件,其中運行的是算法,所以我們需要有神經編解碼算法,從大腦里解讀這么多看似無序的或者雜亂無章的信號,用以解析大腦里面的意圖,最后轉化為控制外部設備的具體指令,實現對外部設備的控制,整個過程主要包括采集、處理、執行、反饋等環節。”

其次,技術的核心器件已然用到了半導體的加工封裝設備,這是一個非常大的基礎投入,陶虎透露,“目前僅僅在電極和線(MEMS加工線)的研制上,我們的微系統所已投入接近20億了。”無疑這是在科研經費層面上的一個高門檻。

最后,植入式電極勢必需要植入裝置,正如馬斯克的Neuralink在最近的兩次新聞發布會上都展示了他們的植入式機器人,向公眾解釋了電極是如何微創并快速有效的植入,包括電極、芯片,都需要封裝在一個像鈕扣的裝置里。植入大腦后,因為無線的裝置需要完成通訊和供電的功能,裝置里需要用天線做無線充電的過程,因此還需要涉及到電池。

面對如此復雜的系統工程,陶虎表示,目前無論科研單位或是企業,能夠將電極、芯片、算法、植入、臨床、材料,還有封裝以及安規合并于一體的,相對比較少。現實是,有的只做芯片,有的只做電極,有的純做算法,有的可能只做動物實驗。陶說道,“正因為這個系統的復雜性,造成腦機接口領域非常有挑戰性,一個維度來講它是多學科交叉,另一個維度來講,它是多器件的整合,軟硬件的整合。”

從科研走向產業化的腦科學創企 團隊組建需多學科交叉

腦機接口本身是一個多學科交叉的領域,涵蓋了神經科學、微電子學,因為涉及芯片、電極,包括計算機科學,涉及編解碼算法,還有材料學、臨床醫學、生物醫學工程,甚至還有心理學跟倫理學,交叉程度極高。陶虎表示,他最初在研究所組建科研團隊時就有意識的以學科交叉作為團隊組建的宗旨。在腦虎科技初創的時候,公司架構也是這樣搭建的,來自不同學科背景的博士研究生,有醫學、材料學、機械工程、電子工程、計算機科學等。

腦虎科技創始人、CEO彭雷曾公開表示,腦虎科技致力于應用最前沿的科技探索人類大腦這一神秘未知領域,在腦虎科技,來自各個領域、各種背景的頂級人才相互協作、碰撞、創新。公司提供腦機接口的底層核心工具和平臺,為腦科學的各分支領域輸出解決方案,這不僅僅是做加法,而是在做乘法,以爆炸性的速度開發技術、開拓場景。

腦機接口技術被稱作是人腦與外界溝通交流的“信息高速公路”,是公認的新一代人機交互和人機混合智能的關鍵核心技術。腦機接口已經走過了科學幻想和概念驗證階段,下一步將迎來技術爆發。