智慧芽海外團隊 撰文

創新研究中心 鄒欣欣編譯

人的大腦有1000億個神經元，每個神經元與其他1萬個神經元相連。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），有望幫助互聯網時代的人類在不使用傳統神經肌肉通路的情況下實現上述所有目標。

近年來，人們對腦機接口技術的研究興趣急劇上升。它逐漸成為全球創業社區最熱門的話題之一。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

（數據來源：智慧芽Discovery）

在這篇文章中，我們將探討推動腦機接口技術發展的創新趨勢。

01

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。越來越多的科技創業公司以大腦為研發目標，最終目的是將人腦與計算機界面連接起來。“創造廉價、小巧、人人都能使用的腦機接口產品”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品，不需要進行手術或植入進你的大腦。

02

腦機接口技術的三個發展趨勢

圖2：2012 腦機接口領域的技術關鍵詞體系

（數據來源：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學術研究較少的技術或主題。例如，“心靈上傳”現在沒有學術成熟度，但隨著研究的進一步發展，它可能在未來幾年變得越來越重要。

發展趨勢一：

美國和中國在研究方面占持續主導地位

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），在研發規模（表現為專利數量）和技術影響力（表現為專利被引次數）上都遙遙領先于其他研發主題。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和方法”，根據智慧芽的專利價值評估，其價值約為234萬美元。根據專利文件描述，這一技術提供了一種識別人體感知的方法和系統，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據。

圖3：中美腦機接口領域頭部研究機構的技術規模與技術影響力

（數據來源：智慧芽Discovery）

注：其中橫軸為專利申請數量，代表技術規模

縱軸為專利被引次數，代表技術影響力

發展趨勢二：

腦機接口技術高增長創業公司正在崛起

隨著腦機接口技術在全球的持續發展，許多高增長的創業公司開始出現。根據智慧芽對各方行業研究預測數據的綜合梳理，腦機接口技術行業預計將在2021-2027年以14.3%的年復合增長率大幅增長。腦機接口在醫療保健領域的增長潛力尤其巨大，特別是與神經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業公司的專利和融資情況分析

（數據來源：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軟件，使人們能夠使用腦機接口技術直接將腦電波轉化為語言進行交流。

另一個值得注意的創業公司是馬斯克（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業公司。Neuralink正致力于開發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

（數據來源：智慧芽Discovery）

注：其中藍色代表Neuralink，黃色代表行業均值，綠色代表行業最高水平

與其他腦機接口技術公司相比，Neuralink在創新的規模（專利總數）和創新的勢頭（過去三年內的專利數）方面表現出色，遠遠高于行業平均水平。然而，當涉及到創新的原創性（專利引用總數）和創新的價值（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，但神經科學則很平庸。

無論如何，Neuralink給腦機接口技術行業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，這將加速其產品的開發。據估計，其人體試驗將在今年晚些時候開始。

發展趨勢三：

人體臨床試驗正式開啟

2022年5月5日，第一個商業腦機接口產品進入人體試驗。

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

該公司首席執行官Thomas Oxley在一份公司聲明中說：“永久植入式腦機接口產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。”

成立于2016年的Synchron已經為腦機接口行業取得了多項重要突破。2016年，該公司使用其產品Stentrode制作了第一個來自羊血管內的血管ECoG的大腦記錄。這項研究后來發表在《自然生物技術》上。兩年后，Synchron展示了如何通過血管實現局部的大腦刺激，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電子郵件通信、短信以及網上銀行。

雖然腦機接口技術的研發仍處于早期階段，有許多挑戰尚待解決，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。

編輯：黃飛

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