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亚残运点圣火智能义肢背后是一家中国脑机接口公司的雄心

2023-11-20 18:38:31   来源:搜狐网  作者: 

摘要:亚残运点圣火智能义肢背后是一家中国脑机接口公司的雄心

01,一只仿生手背后的科技与温度

一群哈佛的科学家,足足花了八年时间,做了一款给残疾人使用的智能义肢。

10月22日,杭州第4届亚残运会开幕式现场,左臂缺失的中国游泳队徐佳玲用“意念”控制一只智能仿生手,娴熟连贯地完成了五指并拢、拇指内收、单手抓握火炬的一系列动作。

她高擎火炬走向主火炬塔“潮涌”前:轻轻俯身,一边向观众挥舞右手,一边将紧握火炬的智能仿生手自然前倾,缓慢靠近火种,稳稳点燃圣火。接着,徐佳玲挺直身体,将仿生手臂回收胸前,重新高擎火炬。

整个过程自然舒适、流畅写意,毫不拖泥带水、更无半点违和,仿佛这是一只与她血脉相连的“真手”。

火炬接力组最初计划将徐佳玲放在第一棒,当导演组看到了仿生手背后展现的科技力量与人文关怀后,他们临时起意决定将点燃圣火中更有难度、更具历史意义的最后一棒交到了徐佳玲手中。

世界上第一个由脑机接口智能仿生手点燃的国际体育赛事圣火,在杭州诞生了。它的制造者,是一家名为BrainCo强脑科技的低调的脑机接口公司。

不止徐佳玲,亚残运会上淳安站第79棒火炬手叶金燕、萧山站第15棒火炬手张超凡,也都曾穿戴BrainCo智能仿生产品完成火炬接力。

在赛场之外,徐佳玲们共同的期许是,“戴着它,重新燃梦、重‘掌”’人生,拥抱更美好的生活!”

同样因为这只智能仿生手改变命运的,还有古月。大学毕业后意外失去左手,让古月的人生一下子跌到谷底。他曾因打不开矿泉水瓶暴跳如雷,也曾因一个陌生目光沮丧不已。“我一度想把自己关在家里,与这个社会隔绝,甚至是告别.......”

上帝关上了一扇窗,也打开了一扇门。佩戴上智能仿生手后,搬箱子,拧瓶盖,系鞋带,甚至是攀岩,写字,弹钢琴......一只手足矣!

如今,古月已经结婚生子,励志的人生仿佛电影脚本。他也成为了BrainCo产品经理,余生要从受助到助人。徐佳玲点燃火炬的那只假手,便是古月从头到尾陪伴她进行练习测试的。

这只智能仿生手的工作逻辑是:通过检测佩戴者的神经电和肌肉电信号,经过算法分析猜测大脑的运动意图,再转化为控制指令,做出佩戴者想要做的动作。传统假肢只能读取肌电信号,做简单的开合动作,这款智能仿生手加入了对复杂神经信号的解析,能够准确“猜”出大脑所想,让每根手指实现了精细运动。

BrainCo创始人韩璧丞举过一个例子,“残障者本质是切断了神经信号的传递流程,补上一只捕捉信号的仿生手,就可以重新把信号桥搭起来,实现‘断臂重造’的神话。”

但造手要比造车难。“因为后者已经有完整供应链,但造手要从0开始。”从某种意义上来说,人手可以被视作一个高度复杂的生化机械装置,掌控手所需要的大脑皮层面积,是掌控躯干所需要的大脑皮层面积的3倍。创造一个“手”,让它与大脑对接,接受来自大脑皮层的精细操作指令,做出非常精细的动作,更是难上加难。

与此同时,通过国产化替代、模块化生产制造、集成产品开发等手段控制造价,这款手的价格已经被压缩到同类型进口产品的五分之一到七分之一。

2022年,它成为国内第一个拿到美国FDA(美国食品药品监督管理局)认证的非侵入式脑机接口产品。

作为缔造者的韩璧丞曾表示:“这款看起来很“钢铁侠”的仿生手,我们已经做了八年,目前还在迭代。” 如今,韩璧丞和他的团队正在研究触觉反馈,未来希望让残疾人“摸”到温度、触感以及纹理。

智能仿生手,只是BrainCo脑科学研究与应用的一个缩影。创业至今,这家公司以脑科学为基,耗资数亿,实现了脑电读取材料、传感器、AI算法的突破,并结合采集到的巨量神经元信息,铸就了其技术的最强硬核。

02,Neuralink迎来最强中国对手

资本,天然爱机会与风口。

在全球为数不多融资超过2亿美金的脑机接口企业中,一家是马斯克创办的Neuralink,另一家便是韩璧丞创办的BrainCo强脑科技。

与马斯克动动手指便能揽获数亿融资相比,BrainCo更像是一个草根者逆袭,凭借埋头苦干的长期主义精神,一刀一枪打动了资本市场。相比Neuralink的明星效应,BrainCo更有现实说服力。

“我们每轮融资都会较快close。我们会优先选择那些立足长远、有足够耐心的股东。每轮都会有几十家机构在抢这个份额。”资本选择BrainCo,源于对其发展路径以及长期价值追求的认可。

在发展路径上,BrainCo与Neuralink有着很大不同。Neuralink秉承侵入式理念,聚焦诸如帕金森、癫痫等重度脑疾病,最直接手段便是开颅。

基于其更直接、更“暴力”、更硬核的科技触感,不少人天然认为侵入式更具技术壁垒、更能代表未来。

Neuralink 在猴子的大脑中成功植入脑机接口芯片,让猴子能用“大脑”玩游戏

但事实是,过去100年,美国70%以上的脑机接口实验室都研究非侵入式,只有不足30%是侵入式。一边倒的原因首先在于,侵入式得不到充分的人类实验体,90%的实验样本都是老鼠、猴子以及猪。还有一个现实难题是,植入体内的设备极易引发感染,结果不可控。

相比,非侵入式脑机接口虽不如侵入式对脑电采集的精准度高,但它无创、安全,并能通过对材料、算法的持续突破,弥补信号精度不足的问题。

韩璧丞团队通过近十年攻关,十几款材料迭代,最终研发出固态凝胶电极,该材料可以与皮肤形成良好的接触界面,在不需涂抹导电膏的情况下获得低接触阻抗,以采集高质量的脑电信号,精准度达到医疗级别。

目前,这款“固态凝胶电极”与“智能假肢算法机理”的前沿性仍处于世界前列。

用七年时间迭代升级的水凝胶电极

去年,BrainCo实现了部分产品的产业化。如今它正在瞄准的诸如老年痴呆、自闭症、睡眠、抑郁症、焦虑等广阔的应用市场。

据不完全统计,全球约有10亿人正遭受着各类脑疾病的困扰,包含2500万人因脊柱受伤瘫痪,2亿中风患者,2亿慢性癫痫症患者,有6亿人患有慢性抑郁症......在人类医疗花销中,脑疾病占了近30%。

相比对侵入式的审慎态度,用户对非侵入式态度更为开放,这让后者形成了自驱进化势能。这些应用产品的使用者,能将体验及时完整、源源不断的反馈给致力于非侵入式脑机接口的科学家们,倒逼算法优化,智能硬件升级迭代,最终形成一个完美的科技进化闭环。

“很多用户对早期仿生手产品给予了很多尖锐意见,这给了我们很大动力,最终让产品变得更好。”韩璧丞曾说。

未来10亿脑疾病患者的需求,将是一个指数爆炸式的信息交互:一方面有助于BrainCo更好的帮助用户,一方面也能让企业的技术底座迅速进化。

传统医学的瓶颈,在一定程度上加速了非侵入式脑机科学时代的来临。以老年痴呆为例,尽管美国有340多种药物进入了临床,但至今只有一款药获批,而美国平均开发一款药的成本是20亿美金。非侵入式脑机接口被业内普遍认为是有望提供老年痴呆症突破性解决方案的技术之一。

脑疾病的巨大需求,成就了非侵入式的巨大机会。用韩璧丞话说,BrainCo的商业化路径便是要“从痛到大”。

“第一阶段我们要做一些非常痛的事情,比如做世界上最好的智能假肢,攻破自闭症的难题;第二阶段我们要解决比如睡眠障碍这种困扰大众的难题。”

这两个阶段既能影响现实世界,也能破解商业难题。

全球脑机接口之父、侵入式脑机接口发明者、BrainCo首席科学顾问米格尔.尼可莱利斯,对行业发展路径有过较深的思考实践。

早在2003年,米格尔的团队便做过类似当下Neuralink给猴子玩游戏的实验。

美国匹兹堡大学研究人员成功让猴子操控机械臂给自己喂食

“我在人和动物大脑都做过实验,我们不能总是把电极放进去一年后又取出来。如果取出,会把健康脑组织一并带出,大脑会对植入物产生反应,长出像胶水一样的东西”。米格尔近期在上海哈佛大学校友会的一场见面会上,与韩璧丞有过一次深入对话,“我一直认为当一个研究涉及全人类,或试图创造一种新疗法的时候,需要具备3个要点:第一,安全;第二,有效;第三,让人负担得起。”

米格尔教授与韩璧丞在上海哈佛大学校友会对话

代表中国科技力,采取非侵入式路径、更加关注真实世界影响的BrainCo,正在对Neuralink发起挑战。

马斯克一直在做产业化落地,比如大脑开颅手术机器人。韩璧丞曾问过哈佛脑科技中心的教授,如果马斯克那套手术机器人做出来,你们会不会买?他得到了肯定答案,“因为包括学校、医院都真真正正需要这个东西。”

正如米格尔“Treat 1 billion(治愈十亿人)”所展现的宏伟蓝图,不管是侵入式还是非侵入式,两者的技术路径分野势必会指向同一个终极目标——造福全人类。

03,一群脑科学家誓要改变真实世界

很难想象,如今估值近百亿的BrainCo,起家于哈佛大学旁的一间小小地下室。

最初BrainCo的团队边都是边读书边创业,黑夜为他们提供了最难得的时间与空间。

很多时候,半夜三四点,韩璧丞和团队都会头带闪闪发光电脑电极做实验,在黑暗中构成一副极其“诡异”的画面。叮叮当当的声音惹来隔壁美国老太太的好奇,第二天便有谣言传出,“有帮中国学生为了让自己更聪明,每天晚上给大脑充电。”

因为非常享受和科学家一起干事儿,最初资金不足时,韩璧丞(以及团队投资人)也会自掏腰包。

2018年,韩璧丞选择带着团队回国。彼时,互联网科技仍是国内创业的主赛道,因为它更容易实现商业和资本价值。但BrainCo选择了一条更加艰难、更为清苦的智能假肢以及孤独症等细分领域。

2022年,美国麻省理工大学脑与认知科学博士Morteza Sarafyazd入职BrainCo,出任高级脑科学家,负责公司脑机接口领域新应用的研究和开发。他曾建立一个统一的框架来理解层次推理的计算原理,用于记录当大脑分层推理可能失败时大脑皮层的神经活动,该模型有助于弥合认知和系统神经科学研究间的差异,加深人们对大脑思考机制的理解。

2019年,Sarafyazd以第一作者身份在《Science》杂志上发表了这个研究,成为全球脑机接口领域极具影响力一篇文章,这也是中国脑机接口领域在该杂志发表的第一篇重要论文。

“脑机接口这个领域博士极少,你可以把这些人想象成是特种兵,是经过严格训练的一群人。现在出来做公司的基本上就是那几个顶级实验室里面出来的人,”韩璧丞表示,“每年Neuralink一定会从中挖走几个,然后是谷歌、苹果,我们要跟他们艰难抢人。”

这些脑科学家之所以聚到一起,跟随BrainCo走上这条艰难的创业路,既是源于理想,也是迫于现实。

在哈佛,有一句流传较广的话,“赚钱可能是世界上最没意思的事”。

“当毕业15年,大家聚在一起,千万不要说赚了多少钱,你要想对这个世界产生了什么样的正向影响。”韩璧丞坦言,“我身边所有人,包括我在哈佛的同学,只有很少的一部分人去投行、咨询机构,他们大部分都去做一些非常震撼的事情。”

而最震撼的事情,无非是改变现实世界。但这种事情,在学校实验室做不到。

韩璧丞认为实验室与创业是两股截然不同的力量。

创业需要具备改变真实世界的能力,真正解决问题,比如产品要真正可靠、有效,产生某种影响,这比实验室要难得多。例如残疾人用到的假肢,就要根据烧伤、炸伤、车祸等不同致残方式做出应对,即便是同类型的致残方式,每个人体残留的肌电与神经电信号也都不一样。要在实践中做到千人千面,难度可想而知。

“我们在做假肢算法时,都快难哭了。因为神经一直在变化,你要开发足够有难度、有高度的算法才能够去预测它的演变,然后才能去让这个人的手越来越好,而不是越来越坏。”其开发团队笑称,做这1个项目比在 MIT读10个博士都难,跟造个“航空母舰”差不多。

但只要硬着头皮干,就有改变世界的可能。

一如引爆亚残运会的智能仿生手见证的那般,BrainCo脑科学家改变世界的决心与成就,正被全世界看见。

04,加速产业化,成为新时代的“电”

10月7日至9日,国务院总理李强在浙江调研。据新华社报道,在强脑科技,李强总理听取公司创新发展情况,观看针对残疾、孤独症、睡眠障碍等脑机接口产品演示。李强指出,这些产品的造福于民,更加彰显了科技创新的意义和价值,希望企业进一步加强产品研发应用,更好地为人民生命健康服务。

十四五规划后,脑机接口第一次被明确写在了国家7项需要攻关的重点技术品类之内,在脑科学领域第一次明确“脑机融合”。

韩璧丞也在被推着向前。“8年前我们创立BrainCo的初心,就是希望能够把科研落地,实现产品化。我们给残疾人做手做脚,让他们通过意识灵活控制手,能活动每根手指去生活;能控制脚,每天走像我们正常人一样走一万步。”

去年,国内首个高精度脑机接口产品单品实现十万台量产,意味着消费级脑机接口设备的工程和技术难题已经得到有效突破。

2022年,BrainCo实现高精度脑机接口产品10万台量产

但对于脑机接口来讲,如今的应用不过是宇宙中的几颗星光,未来脑机接口技术还将颠覆我们的认知。

或许,脑机接口技术就是新时代的“电”。

一百多年前,人们并不知道电的真实用途,直到爱迪生发明了灯泡、照亮了世界。但电的作用远不止照明,如今它已成了所有应用场景的基础设施。

未来的某一天,或许人人都将拥有一台“脑机”,脑机接口技术也将成为一个强有力的技术底座,再次改变世界。

以BrainCo正在研发的“超人”模式-意念传输为例,目前人类大脑想法传输依靠语言媒介,需要神经控制100块肌肉实现说话,需要控制34块肌肉完成打字。但本质都是大脑里面产生一个想法,控制神经、肌肉,然后传输出去。

“未来我们解析大脑的细微想法,或许就像现在解析残疾人的手指信号一样,在手动之前我们就能猜出他想动哪一个手指”。在韩璧丞的构想中,未来甚至人们不需要说话、打字,就能够把大段信息传递出去,形成一种“意念交流”。这就是所谓的“超人”模式。

BrainCo正在研发的新型人机交互模式

所有产业落地的前提条件,都来源于超前的科技想象力以及脚踏实地改变世界的决心。

在可预见的将来,脑机接口赛道或将成长为更高级别“类电”基础设施。这一赛道也将涌现市值破万亿的超级科技企业,其中一定会有中国本土的“超级新星”。

在一系列卡脖子难题面前,脑机接口赛道或许是个绝佳的突破口,中国智造正在艰难闯关、英勇守擂。


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