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來源: 每日經(jīng)濟新聞 用思想控制計算機，通過互聯(lián)網(wǎng)下載和上傳記憶，通過腦波與他人交流……這些聽起來像是科幻小說中的情節(jié)，但在不久的將來，可能會因腦機接口（BCI）的發(fā)展而成為現(xiàn)實。這是一種能顛覆傳統(tǒng)人機交互的技術，代表了神經(jīng)科學和技術的突破性融合，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年美國加州大學洛杉磯分校計算機科學家雅克·維達爾的設想，即通過放置在頭皮上的電極可檢測到大腦發(fā)出的實時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，無論是理論研究還是設備研發(fā)，腦機接口技術都迎來了飛速的發(fā)展：馬斯克旗下Neuralink在美國獲準開展將設備植入人腦的臨床試驗；斯坦福大學和加州大學舊金山分校的研究團隊使用不同類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行解釋；Bitbrain 開發(fā)了可穿戴大腦傳感設備，可以在人工智能的幫助下監(jiān)測腦電圖信號…… 咨詢機構Acumen Research and Consulting在今年10月發(fā)布的一份預測報告中稱，全球腦機接口市場未來幾年將繼續(xù)擴張，將主要得益于市場對輔助技術的需求不斷增長、神經(jīng)技術和機器學習技術的進步、與虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實系統(tǒng)集成，以及與AI技術之間的協(xié)作。 2030年BCI應用市場規(guī)模有望達400億美元 在概念提出50年后，腦機接口（BCI）行業(yè)迎來了發(fā)展的關鍵一年，在理論研究和設備發(fā)展上都出現(xiàn)重要的進展。 
“這確實可以說是突破性的一年，雖然實際上這是學院研究幾十年的積累。我想我們才剛剛開始感受到指數(shù)級增長的效應，”加州理工大學客座研究員Sumner Norman表示。他在2023年10月創(chuàng)立了腦機接口非營利研究組織Forest Neurotech。 各類新進展也引發(fā)了新一輪的投融資熱潮。據(jù)《每日經(jīng)濟新聞》記者的不完全統(tǒng)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4100萬美元的B輪融資。
從市場前景看，麥肯錫也給出了一份測算，認為全球腦機接口醫(yī)療應用的潛在市場規(guī)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(tǒng)疾病治療為主的嚴肅醫(yī)療的潛在應用規(guī)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(yī)療的潛在應用規(guī)模2030年預計為250億美元，2040年為600億美元。
植入數(shù)量將邁上新臺階 盡管腦機接口已經(jīng)走過了半個世紀，然而目前為止，真正接受腦部設備植入的人數(shù)只有50人左右，而能夠離開實驗室環(huán)境，在真實世界場景中使用的人更是屈指可數(shù)，因為大多數(shù)腦機接口設備都需要線束連接到外部設備上。 “2024年我們可以預期腦機接口領域的幾項重大進步，特別值得注意的是幾家領先腦機接口企業(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于尖端神經(jīng)接口技術以及其提高腦機接口性能潛力的關鍵洞見。這些突破可能會影響腦機接口的未來發(fā)展和應用方向。”哈佛大學工程與應用科學學院助理教授劉嘉對《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現(xiàn)無創(chuàng)腦機接口的領先專家。 Neuralink的試驗規(guī)劃尤為宏大，該公司計劃在2024年進行11例設備植入手術，2025年為27例，2026年為79例，而到2030年，這一數(shù)字將超過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個電極，由特別研發(fā)的機器人進行開顱植入，收集到的腦部信號則由用戶端App進行解讀。 從2019年開始，馬斯克就數(shù)次對外宣告，Neuralink的臨床試驗很快就會展開。經(jīng)過幾次“狼來了”之后，2024年將是見真章的一年。馬斯克說話一向高調任性，而據(jù)多家媒體揭露的內部情況，馬斯克對Neuralink的進度很不滿意，急切想要加快速度，而此前動物試驗階段因為動物死亡過多而頻遭激烈批評。2024年的臨床試驗是否會出“幺蛾子”，將是重要看點之一。 2024年也是Synchron美國臨床試驗的階段匯報點。過去半年多以來，6名嚴重癱瘓者用Synchron的設備進行簡單的數(shù)字設備操作，如發(fā)送信息和瀏覽網(wǎng)頁等。據(jù)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Synchron可能將向FDA申請開展規(guī)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靜脈注射，無需像Neuralink等企業(yè)采取的路徑那樣切開大腦，因而更加安全。Synchron的設備結構類似心臟支架，只有16個電極，從頸部靜脈注射后將“游到”大腦運動皮層附近，在那里采集大腦電信號，并通過胸部安裝的“天線”向外部設備傳輸信號。 安全性帶來的劣勢是電極少，收集的信號較差。目前，Synchron系統(tǒng)唯一可以生成的計算機命令是點擊和滾動功能。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、最有可能實現(xiàn)商業(yè)化的設備。 “Synchron 是第一個以有意義的方式將 BCI概念商業(yè)化的公司，他們正在為整個領域鋪平道路，”荷蘭烏得勒支大學醫(yī)學中心的臨床神經(jīng)科學家Nick Ramsey表示，“它很可能會率先實現(xiàn)上市，過很久才有其他設備與之競爭。” Precision Neuroscience是另一家值得關注的公司，其創(chuàng)始人Benjamin Rapoport實際上也是當年Neuralink的聯(lián)合創(chuàng)始人之一。這家公司的植入系統(tǒng)“第7層皮層界面”為一個類似透明膠帶的柔性薄膜，在1平方厘米的面積上有1024個電極，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(yī)學診斷用途的電生理學映射程序，持續(xù)時間最長達30天。不過該公司亦強調，“第7層皮層界面”仍然是一個科研性的設備，暫不會在美國銷售。 得克薩斯州Paradromics目前正在進行動物安全試驗，該公司希望能在2024年上半年開展人體試驗。 腦科學與AI將協(xié)同進化 雖然腦機接口在年初被《自然·電子學》列為2023年的年度技術，但毫無疑問，大模型和生成式AI在科技圈的風頭更盛。然而，兩項前沿科技并非此消彼長的競爭關系，而是存在協(xié)同進化。咨詢機構Acumen Research and Consulting在報告中指出，結合腦機接口和AI開發(fā)溝通、控制和康復類的新工具，是腦機接口領域發(fā)展的主要趨勢之一。 “大型語言模型和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步。大模型和AI可以顯著優(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。反過來，從腦機接口獲取的高保真數(shù)據(jù)可以用于訓練更復雜的AI模型。這種共生關系預計將加速自然和人工認知系統(tǒng)的融合，為智能技術的變革性發(fā)展奠定基礎。”劉嘉對《每日經(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與腦科學的跨學科交叉研究，既可以借助AI更好地理解大腦，也可以通過借鑒人類大腦結構來設計更好的AI。 據(jù)悉，該院開發(fā)了首個跨數(shù)據(jù)集的腦電預訓練模型，并在此基礎上開發(fā)了AI Neurologist 系統(tǒng)，幫助醫(yī)生和神經(jīng)科學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 CircuitNet，能夠以更少的參數(shù)實現(xiàn)更好的效果，為機器學習提供了一種新的基礎架構。 在馬斯克對未來的暢想中，AI的發(fā)展將對人類造成“生存性威脅”，人類只有通過腦機接口技術實現(xiàn)與AI共生，才能避免被取代的命運。這個設想無疑過于科幻和遙遠，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技術一樣，腦機接口在突破性進展前夕也急需監(jiān)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，獲得了193個成員國的通過。2023年7月，該組織發(fā)布了一份關于神經(jīng)科技的報告，呼吁對此類技術進行全球監(jiān)管，并制定一套普遍使用的倫理框架。 腦機接口涉及手術安全、隱私等多重倫理話題，可以預見的是，2024年相關的監(jiān)管討論還將繼續(xù)深化。 |
