脑机接口：人类成神的天梯｜黄浦江资本分享

 7月29日，脑机接口领域融资规模新记录诞生！马斯克5年前创立的脑机接口公司Neuralink完成了2.05亿美元C轮融资，领投的为迪拜风险投资公司Vy Capital，谷歌风投、Founders Fund、DFJ Growth、Craft Ventrees等跟投。

 

相较于马斯克旗下名声在外的Space X和特斯拉，神秘的Neuralink更为野心勃勃：该公司的使命是开发治疗各种大脑相关疾病的脑机接口，最终目标是创建一个能够更紧密地连接生物和人工智能的全脑接口。

 

马斯克曾表示：即使在最良性的情况下，人类也会被人工智能远远甩在后面，脑机交互有助于人类赶上AI，而后实现“数字永生”。

 

在脑机接口这事上，马斯克是真牛还是在吹牛呢？

近乎无限延伸“器官”并真正解码智能

被誉为“当今世界最具影响力的历史学家”尤瓦尔·赫拉利在《未来简史》里写道：“进入21世纪后，曾经长期威胁人类生存、发展的瘟疫、饥荒和战争已经被攻克。在21世纪，人类的新议题其实只有一个：取得神性。目前，我们正尝试通过三种方式来改造自己。生物工程即人类通过调整和修补人类的身体，让我们更加强壮。半机械人工程则是让人类与各种机械结合在一起，从而拥有超越人类的力量。非有机工程则最为大胆，既让人类摆脱有机，彻底成为无机的存在。”

 

以人本身为对象的生物工程技术因医学伦理问题而发展缓慢。半机械人工程需要人机交互方式的突破，非有机工程需要深度解析人类智能，二者都亟需一个桥梁。脑电波和在脑机接口映入眼帘。

 

脑电波是人类大脑神经元之间的活动产生的电信号。1924年被首次发现；20世纪60年代后，人类发现人类身体各部分的运动和对外的人机交流，都是让信息与意识相互转换；1999年人类第一次实验证明大脑皮层神经元群可以直接控制机械手臂，此后脑机接口诞生并迅速发展；2000年左右，脑电波检测等技术取得重大进展，脑机接口的技术、标准和发展方向逐渐明朗。

 

脑机接口（Brain Computer Interface，BCI）是在人或动物脑（或脑细胞培养物）与计算机等外部设备之间建立的不依赖于常规大脑信息传输通路（外周神经和肌肉组织）的一种直接通信和控制技术，有望成为下一代人机交互方式。世界多国政府、科研机构和企业加速布局脑机接口，抢占全球科技竞争战略高地。尤其是近20年，脑机接口领域发展迅速：

 

 2005年左右，脑机接口技术进入临床试验阶段，商业化发展开始起步；

 2011年, Nicolelis研究出一种脑-机-脑信息通路的双向闭环系统, 真正实现了脑机之间信号的双向传导；

 2014年巴西世界杯开幕式，高位截瘫青年Juliano Pinto在脑机接口与人工外骨骼技术的帮助下开出一球；

 2020年3月，美国加州大学旧金山分校的科研团队把人的脑电波转译成英文句子，最低平均错误率只有3%；

 2020年8月，Neuralink向全世界展示了可实际运作的脑机接口芯片和自动植入手术设备；

 截至2020 年，全球范围内脑机接口相关专利两千余件。中国和美国申请人的相关专利申请量分别占该领域全球专利申请总量的 39.4% 和 34.7%；

 2021年4月，美国食品药品监督管理局（FDA）批准了全球首个上市的脑机无创脑机接口产品——“ipsihand”，用于帮助18岁以上、因中风而上肢瘫痪的患者重新获支配手臂的能力；

 2021年5月，与手写笔记有关的大脑信号被首次破译，意念打字成为现实！每分钟写90个字符，准确率超99%！接近同龄健全人每分钟 115 个字符的智能手机打字速度。

 

今日，脑机接口已成为“人机物”三元共融的核心技术、半机械人工程的最关键技术、人类智能等重要脑功能探索的重要推动力、非有机人工程的必经之路。

 

未来，人类的“器官”有望被脑机接口接入的各种外接设备近乎无限延伸。

 

脑机接口技术真可谓是人类成神的天梯。

钱景广阔、先发优势大

 

政策层面。在十四五规划中，脑科学被列为国家战略科技力量，其中包括脑机接口这个科技领域。北京、上海、杭州等城市也推出相应鼓励措施和扶持政策，支持脑机接口企业在当地生根发芽。

 

市场规模方面。联合市场研究公司（Allied Market Research）的数据显示，2020 年脑机接口的市场规模达到 14.6 亿美元。根据臻泰智能分析，仅我国脑机接口纯设备的市场，未来就可能达到千亿规模；到了2040年，我国脑机接口纯设备市场规模预计会达到560亿人民币，年均复合增长率在21%，综合市场规模更会达到1250亿人民币，年均复合增长率在26%。

 

技术路线层面。脑机接口主要可分为“侵入式”、“非侵入式”、“半侵入式”三种，分别对应不同的使用场景。非侵入式脑机接口已经有了商业化应用推广。由于技术及伦理原因，目前侵入式脑机接口仍停留在实验室阶段，未来可能在医疗场景下逐步实现技术落地化应用。

 

应用层面。目前，脑机接口技术在学习训练、医疗复健、人工智能、自动驾驶、军事装备、智能家居等领域具有极大的研究价值和发展潜力。未来，随着脑与神经科学、生物兼容性材料、传感器技术和嵌入式计算等技术的不断发展，脑机接口与计算机、人工智能、半导体芯片、生命科学的结合将更为紧密，相关理论和技术创新将不断涌现，随着人类逐步掌握神经信号的编码与解码规律、接口方式和接口材料取得突破，高级人机交互场景将加快落地并不断丰富，由此带来巨量商业价值。

 

 

行业业态层面。量子位智库发布的《脑机接口深度产业分析报告》中写到：按所提供的产品和服务，国内脑机接口公司大抵能分成三种角色：基础设施提供商、产品/APP提供商和二次定制服务商。多数知名的脑机接口公司会选择三类角色并行发展，首先，对关键技术点形成底层自研，在关键基础设施上形成话语权；其次，直接针对重点市场推出产品，以消费级产品/应用或科研级设备实现研发投入变现；最后，部分规模较大的公司还会针对高潜力新场景连接其它行业合作伙伴，一起进行产品定制，抢占新赛道。

 

市场竞争层面。脑机接口行业的进入门槛极高，主要集中在人才和资本上。脑机接口技术是一项跨学科多专业的综合型技术，需要多元化多方面的人才，包括材料、计算机、电子工程、认知科学、临床医学等学科人才。由于国内先前缺乏相关课题组/专业，脑机接口公司难以吸引并有效整合所需人才，只能从国外/合作高校定向引进。同时，脑机接口公司研发投入极高，业内的年研发成本投入普遍超过年收入的 80%，达到千万级别。底层技术公司需10年以上投资回收期，应用类公司也需约3年回收期。能否通过融资等手段获取充足的现金流，以维持其漫长的研发周期成为脑机接口公司存活发展的关键。未来更早跨过人才和资本门槛的脑机接口领头公司，其垄断效应可能会随着对细分市场的领头布局而进一步加强。但随着开放生态和基础设施的形成逐步降低行业门槛，也会有越来越多以市场需求为导向、专注于场景挖掘与需求培养的应用类脑机接口公司出现。这一细分化切入方式也是业内人士建议的相对低门槛方式。

脑机接口市场面临的主要难题

然而脑机接口市场发展仍有两个重大技术阻碍亟待解决：神经信号的编码与解码规律问题和脑机接口解决方案的“带宽不足”、“植入创伤大”、“长期记录稳定性差”问题。

 

神经信号的编码与解码规律突破缓慢。目前脑机接口攻关点是解决非健康人的语言沟通与肢体控制辅助；通用性意识读取目前处于初期，在未来十年内医学普及都是难事；更复杂信息短期10年内看不到什么希望。

 

目前来看肌肉神经类人机接口商业化发展会更迅速。人体肌肉纤维上的神经元个数要远少于大脑本身，而且功能化的肌肉，其神经元发出的信号也相对简单，更易于识别，也更加安全，市场教育的效果更好。

 

脑机接口解决方案的带宽不足”、“植入创伤大”、“长期记录稳定性差”问题解决较易。2021年7月8日，中国科学院上海微系统与信息技术研究所的“免开颅微创植入式高通量柔性脑机接口”技术在世界人工智能大会（WAIC）亮相，并获得大会最高奖项——Super AI Leader。该系统中前端柔性神经电极已实现晶圆级批量制造，目前单器件最高可集成2640道脑电信号采集通路；柔性电极可免开颅微创植入颅内，植入创伤小于0.7 mm，可自动绕过血管、减少创伤；电极植入后能够实现术后30 min急性信号采集和长达8个月的稳定神经信号跟踪；目前已成功应用于鼠、兔、猴等多种动物模型。

 

要点总结

脑机接口是“人机物”三元共融的核心技术、人类智能等重要脑功能探索的重要推动力，意义重大、商业价值巨大、前景广阔。

 

脑机接口行业的进入门槛极高，主要集中在人才和资本上。国内脑机接口公司大抵分成三类：基础设施提供商、产品/APP提供商和二次定制服务商。多数知名的脑机接口公司选择三类业务并行发展，中小公司适合做以市场需求为导向、专注于场景挖掘与需求培养的应用类脑机接口公司。

 

脑机接口市场面临神经信号的编码与解码规律问题和脑机接口解决方案的“带宽不足”、“植入创伤大”、“长期记录稳定性差”问题。前者突破缓慢，后者突破较易，

 

目前来看肌肉神经类人机接口商业化发展会更迅速。

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