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來(lái)源: 每日經(jīng)濟新聞 用思想控制計算機，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)下載和上傳記憶，通過(guò)腦波與他人交流……這些聽(tīng)起來(lái)像是科幻小說(shuō)中的情節，但在不久的將來(lái)，可能會(huì )因腦機接口（BCI）的發(fā)展而成為現實(shí)。這是一種能顛覆傳統人機交互的技術(shù)，代表了神經(jīng)科學(xué)和技術(shù)的突破性融合，在人腦和機器之間建立直接的通信和控制通道。 腦機接口概念源于1973年美國加州大學(xué)洛杉磯分校計算機科學(xué)家雅克·維達爾的設想，即通過(guò)放置在頭皮上的電極可檢測到大腦發(fā)出的實(shí)時(shí)信號翻譯后用于控制計算機。 2023年是腦機接口概念提出的50周年。這一年，無(wú)論是理論研究還是設備研發(fā)，腦機接口技術(shù)都迎來(lái)了飛速的發(fā)展：馬斯克旗下Neuralink在美國獲準開(kāi)展將設備植入人腦的臨床試驗；斯坦福大學(xué)和加州大學(xué)舊金山分校的研究團隊使用不同類(lèi)型的植入物收集志愿者大腦中的電子信號，并使用不同的算法進(jìn)行解釋?zhuān)籅itbrain 開(kāi)發(fā)了可穿戴大腦傳感設備，可以在人工智能的幫助下監測腦電圖信號…… 咨詢(xún)機構Acumen Research and Consulting在今年10月發(fā)布的一份預測報告中稱(chēng)，全球腦機接口市場(chǎng)未來(lái)幾年將繼續擴張，將主要得益于市場(chǎng)對輔助技術(shù)的需求不斷增長(cháng)、神經(jīng)技術(shù)和機器學(xué)習技術(shù)的進(jìn)步、與虛擬現實(shí)和增強現實(shí)系統集成，以及與AI技術(shù)之間的協(xié)作。 2030年BCI應用市場(chǎng)規模有望達400億美元 在概念提出50年后，腦機接口（BCI）行業(yè)迎來(lái)了發(fā)展的關(guān)鍵一年，在理論研究和設備發(fā)展上都出現重要的進(jìn)展。 
“這確實(shí)可以說(shuō)是突破性的一年，雖然實(shí)際上這是學(xué)院研究幾十年的積累。我想我們才剛剛開(kāi)始感受到指數級增長(cháng)的效應，”加州理工大學(xué)客座研究員Sumner Norman表示。他在2023年10月創(chuàng )立了腦機接口非營(yíng)利研究組織Forest Neurotech。 各類(lèi)新進(jìn)展也引發(fā)了新一輪的投融資熱潮。據《每日經(jīng)濟新聞》記者的不完全統計，光Neuralink就在2023年獲得兩次投資，總共3.23億美元，估值上漲至50億美元；Precision Neuroscience也獲得了4100萬(wàn)美元的B輪融資。
從市場(chǎng)前景看，麥肯錫也給出了一份測算，認為全球腦機接口醫療應用的潛在市場(chǎng)規模在2030年有望達到400億美元，2040年達到1450億美元。其中，以中樞神經(jīng)系統疾病治療為主的嚴肅醫療的潛在應用規模2030年預計為150億美元，2040年為850億美元，而以情緒評估與干預為主的消費醫療的潛在應用規模2030年預計為250億美元，2040年為600億美元。
植入數量將邁上新臺階 盡管腦機接口已經(jīng)走過(guò)了半個(gè)世紀，然而目前為止，真正接受腦部設備植入的人數只有50人左右，而能夠離開(kāi)實(shí)驗室環(huán)境，在真實(shí)世界場(chǎng)景中使用的人更是屈指可數，因為大多數腦機接口設備都需要線(xiàn)束連接到外部設備上。 “2024年我們可以預期腦機接口領(lǐng)域的幾項重大進(jìn)步，特別值得注意的是幾家領(lǐng)先腦機接口企業(yè)的首次人體臨床試驗完成。這些試驗的結果預計將提供關(guān)于尖端神經(jīng)接口技術(shù)以及其提高腦機接口性能潛力的關(guān)鍵洞見(jiàn)。這些突破可能會(huì )影響腦機接口的未來(lái)發(fā)展和應用方向�！惫鸫髮W(xué)工程與應用科學(xué)學(xué)院助理教授劉嘉對《每日經(jīng)濟新聞》記者表示。劉嘉曾入選《麻省理工科技評論》“35歲以下科技創(chuàng )新35人”全球榜單，是研究利用柔性納米電子材料實(shí)現無(wú)創(chuàng )腦機接口的領(lǐng)先專(zhuān)家。 Neuralink的試驗規劃尤為宏大，該公司計劃在2024年進(jìn)行11例設備植入手術(shù)，2025年為27例，2026年為79例，而到2030年，這一數字將超過(guò)22000人。Neuralink的植入設備尺寸約為5枚10美分硬幣疊在一起，包含1024個(gè)電極，由特別研發(fā)的機器人進(jìn)行開(kāi)顱植入，收集到的腦部信號則由用戶(hù)端App進(jìn)行解讀。 從2019年開(kāi)始，馬斯克就數次對外宣告，Neuralink的臨床試驗很快就會(huì )展開(kāi)。經(jīng)過(guò)幾次“狼來(lái)了”之后，2024年將是見(jiàn)真章的一年。馬斯克說(shuō)話(huà)一向高調任性，而據多家媒體揭露的內部情況，馬斯克對Neuralink的進(jìn)度很不滿(mǎn)意，急切想要加快速度，而此前動(dòng)物試驗階段因為動(dòng)物死亡過(guò)多而頻遭激烈批評。2024年的臨床試驗是否會(huì )出“幺蛾子”，將是重要看點(diǎn)之一。 2024年也是Synchron美國臨床試驗的階段匯報點(diǎn)。過(guò)去半年多以來(lái)，6名嚴重癱瘓者用Synchron的設備進(jìn)行簡(jiǎn)單的數字設備操作，如發(fā)送信息和瀏覽網(wǎng)頁(yè)等。據Synchron提交的試驗文件，本次可行性試驗將于2024年8月結束，屆時(shí)Synchron可能將向FDA申請開(kāi)展規模更大的臨床試驗。 值得注意的是，Synchron植入設備的方式是通過(guò)靜脈注射，無(wú)需像Neuralink等企業(yè)采取的路徑那樣切開(kāi)大腦，因而更加安全。Synchron的設備結構類(lèi)似心臟支架，只有16個(gè)電極，從頸部靜脈注射后將“游到”大腦運動(dòng)皮層附近，在那里采集大腦電信號，并通過(guò)胸部安裝的“天線(xiàn)”向外部設備傳輸信號。 安全性帶來(lái)的劣勢是電極少，收集的信號較差。目前，Synchron系統唯一可以生成的計算機命令是點(diǎn)擊和滾動(dòng)功能。盡管Synchron采取的路徑不夠“科幻”，但是不少業(yè)內人士認為這是目前落地性最強、最有可能實(shí)現商業(yè)化的設備。 “Synchron 是第一個(gè)以有意義的方式將 BCI概念商業(yè)化的公司，他們正在為整個(gè)領(lǐng)域鋪平道路，”荷蘭烏得勒支大學(xué)醫學(xué)中心的臨床神經(jīng)科學(xué)家Nick Ramsey表示，“它很可能會(huì )率先實(shí)現上市，過(guò)很久才有其他設備與之競爭�！� Precision Neuroscience是另一家值得關(guān)注的公司，其創(chuàng )始人Benjamin Rapoport實(shí)際上也是當年Neuralink的聯(lián)合創(chuàng )始人之一。這家公司的植入系統“第7層皮層界面”為一個(gè)類(lèi)似透明膠帶的柔性薄膜，在1平方厘米的面積上有1024個(gè)電極，植入后與大腦皮層貼合，可避免損傷大腦組織。 Precision Neuroscience希望能在2024年獲得FDA批準，將其設備用于醫學(xué)診斷用途的電生理學(xué)映射程序，持續時(shí)間最長(cháng)達30天。不過(guò)該公司亦強調，“第7層皮層界面”仍然是一個(gè)科研性的設備，暫不會(huì )在美國銷(xiāo)售。 得克薩斯州Paradromics目前正在進(jìn)行動(dòng)物安全試驗，該公司希望能在2024年上半年開(kāi)展人體試驗。 腦科學(xué)與AI將協(xié)同進(jìn)化 雖然腦機接口在年初被《自然·電子學(xué)》列為2023年的年度技術(shù)，但毫無(wú)疑問(wèn)，大模型和生成式AI在科技圈的風(fēng)頭更盛。然而，兩項前沿科技并非此消彼長(cháng)的競爭關(guān)系，而是存在協(xié)同進(jìn)化。咨詢(xún)機構Acumen Research and Consulting在報告中指出，結合腦機接口和AI開(kāi)發(fā)溝通、控制和康復類(lèi)的新工具，是腦機接口領(lǐng)域發(fā)展的主要趨勢之一。 “大型語(yǔ)言模型和AI與腦機接口研究之間的協(xié)同作用有可能互相催化重大進(jìn)步。大模型和AI可以顯著(zhù)優(yōu)化大腦解碼器的解釋能力，從而使腦機接口設備更準確、更具響應性。反過(guò)來(lái)，從腦機接口獲取的高保真數據可以用于訓練更復雜的AI模型。這種共生關(guān)系預計將加速自然和人工認知系統的融合，為智能技術(shù)的變革性發(fā)展奠定基礎�！眲⒓螌Α睹咳战�(jīng)濟新聞》記者表示。 微軟亞洲研究院首席研究員李東勝近日撰文指出，AI與腦科學(xué)的跨學(xué)科交叉研究，既可以借助AI更好地理解大腦，也可以通過(guò)借鑒人類(lèi)大腦結構來(lái)設計更好的AI。 據悉，該院開(kāi)發(fā)了首個(gè)跨數據集的腦電預訓練模型，并在此基礎上開(kāi)發(fā)了AI Neurologist 系統，幫助醫生和神經(jīng)科學(xué)家提高腦電信號分析效率和準確度。另一方面，受人腦神經(jīng)元相互作用的多種模式啟發(fā)，該院提出了一種創(chuàng )新的回路神經(jīng)網(wǎng)絡(luò ) CircuitNet，能夠以更少的參數實(shí)現更好的效果，為機器學(xué)習提供了一種新的基礎架構。 在馬斯克對未來(lái)的暢想中，AI的發(fā)展將對人類(lèi)造成“生存性威脅”，人類(lèi)只有通過(guò)腦機接口技術(shù)實(shí)現與AI共生，才能避免被取代的命運。這個(gè)設想無(wú)疑過(guò)于科幻和遙遠，但在2024年，我們將看到更多AI與腦機接口的協(xié)同研究。 而正如AI技術(shù)一樣，腦機接口在突破性進(jìn)展前夕也急需監管補位。2021年，聯(lián)合國教科文組織制定了指導AI的倫理推薦意見(jiàn)，獲得了193個(gè)成員國的通過(guò)。2023年7月，該組織發(fā)布了一份關(guān)于神經(jīng)科技的報告，呼吁對此類(lèi)技術(shù)進(jìn)行全球監管，并制定一套普遍使用的倫理框架。 腦機接口涉及手術(shù)安全、隱私等多重倫理話(huà)題，可以預見(jiàn)的是，2024年相關(guān)的監管討論還將繼續深化。 |
