摘要:亞殘運點圣火智能義肢背后是一家中國腦機接口公司的雄心
01,一只仿生手背后的科技與溫度
一群哈佛的科學家,足足花了八年時間,做了一款給殘疾人使用的智能義肢。
10月22日,杭州第4屆亞殘運會開幕式現場,左臂缺失的中國游泳隊徐佳玲用“意念”控制一只智能仿生手,嫻熟連貫地完成了五指并攏、拇指內收、單手抓握火炬的一系列動作。
她高擎火炬走向主火炬塔“潮涌”前:輕輕俯身,一邊向觀眾揮舞右手,一邊將緊握火炬的智能仿生手自然前傾,緩慢靠近火種,穩穩點燃圣火。接著,徐佳玲挺直身體,將仿生手臂回收胸前,重新高擎火炬。
整個過程自然舒適、流暢寫意,毫不拖泥帶水、更無半點違和,仿佛這是一只與她血脈相連的“真手”。
火炬接力組最初計劃將徐佳玲放在第一棒,當導演組看到了仿生手背后展現的科技力量與人文關懷后,他們臨時起意決定將點燃圣火中更有難度、更具歷史意義的最后一棒交到了徐佳玲手中。
世界上第一個由腦機接口智能仿生手點燃的國際體育賽事圣火,在杭州誕生了。它的制造者,是一家名為BrainCo強腦科技的低調的腦機接口公司。
不止徐佳玲,亞殘運會上淳安站第79棒火炬手葉金燕、蕭山站第15棒火炬手張超凡,也都曾穿戴BrainCo智能仿生產品完成火炬接力。
在賽場之外,徐佳玲們共同的期許是,“戴著它,重新燃夢、重‘掌”’人生,擁抱更美好的生活!”
同樣因為這只智能仿生手改變命運的,還有古月。大學畢業后意外失去左手,讓古月的人生一下子跌到谷底。他曾因打不開礦泉水瓶暴跳如雷,也曾因一個陌生目光沮喪不已。“我一度想把自己關在家里,與這個社會隔絕,甚至是告別.......”
上帝關上了一扇窗,也打開了一扇門。佩戴上智能仿生手后,搬箱子,擰瓶蓋,系鞋帶,甚至是攀巖,寫字,彈鋼琴......一只手足矣!
如今,古月已經結婚生子,勵志的人生仿佛電影腳本。他也成為了BrainCo產品經理,余生要從受助到助人。徐佳玲點燃火炬的那只假手,便是古月從頭到尾陪伴她進行練習測試的。
這只智能仿生手的工作邏輯是:通過檢測佩戴者的神經電和肌肉電信號,經過算法分析猜測大腦的運動意圖,再轉化為控制指令,做出佩戴者想要做的動作。傳統假肢只能讀取肌電信號,做簡單的開合動作,這款智能仿生手加入了對復雜神經信號的解析,能夠準確“猜”出大腦所想,讓每根手指實現了精細運動。
BrainCo創始人韓璧丞舉過一個例子,“殘障者本質是切斷了神經信號的傳遞流程,補上一只捕捉信號的仿生手,就可以重新把信號橋搭起來,實現‘斷臂重造’的神話。”
但造手要比造車難。“因為后者已經有完整供應鏈,但造手要從0開始。”從某種意義上來說,人手可以被視作一個高度復雜的生化機械裝置,掌控手所需要的大腦皮層面積,是掌控軀干所需要的大腦皮層面積的3倍。創造一個“手”,讓它與大腦對接,接受來自大腦皮層的精細操作指令,做出非常精細的動作,更是難上加難。
與此同時,通過國產化替代、模塊化生產制造、集成產品開發等手段控制造價,這款手的價格已經被壓縮到同類型進口產品的五分之一到七分之一。
2022年,它成為國內第一個拿到美國FDA(美國食品藥品監督管理局)認證的非侵入式腦機接口產品。
作為締造者的韓璧丞曾表示:“這款看起來很“鋼鐵俠”的仿生手,我們已經做了八年,目前還在迭代。” 如今,韓璧丞和他的團隊正在研究觸覺反饋,未來希望讓殘疾人“摸”到溫度、觸感以及紋理。
智能仿生手,只是BrainCo腦科學研究與應用的一個縮影。創業至今,這家公司以腦科學為基,耗資數億,實現了腦電讀取材料、傳感器、AI算法的突破,并結合采集到的巨量神經元信息,鑄就了其技術的最強硬核。
02,Neuralink迎來最強中國對手
資本,天然愛機會與風口。
在全球為數不多融資超過2億美金的腦機接口企業中,一家是馬斯克創辦的Neuralink,另一家便是韓璧丞創辦的BrainCo強腦科技。
與馬斯克動動手指便能攬獲數億融資相比,BrainCo更像是一個草根者逆襲,憑借埋頭苦干的長期主義精神,一刀一槍打動了資本市場。相比Neuralink的明星效應,BrainCo更有現實說服力。
“我們每輪融資都會較快close。我們會優先選擇那些立足長遠、有足夠耐心的股東。每輪都會有幾十家機構在搶這個份額。”資本選擇BrainCo,源于對其發展路徑以及長期價值追求的認可。
在發展路徑上,BrainCo與Neuralink有著很大不同。Neuralink秉承侵入式理念,聚焦諸如帕金森、癲癇等重度腦疾病,最直接手段便是開顱。
基于其更直接、更“暴力”、更硬核的科技觸感,不少人天然認為侵入式更具技術壁壘、更能代表未來。
Neuralink 在猴子的大腦中成功植入腦機接口芯片,讓猴子能用“大腦”玩游戲
但事實是,過去100年,美國70%以上的腦機接口實驗室都研究非侵入式,只有不足30%是侵入式。一邊倒的原因首先在于,侵入式得不到充分的人類實驗體,90%的實驗樣本都是老鼠、猴子以及豬。還有一個現實難題是,植入體內的設備極易引發感染,結果不可控。
相比,非侵入式腦機接口雖不如侵入式對腦電采集的精準度高,但它無創、安全,并能通過對材料、算法的持續突破,彌補信號精度不足的問題。
韓璧丞團隊通過近十年攻關,十幾款材料迭代,最終研發出固態凝膠電極,該材料可以與皮膚形成良好的接觸界面,在不需涂抹導電膏的情況下獲得低接觸阻抗,以采集高質量的腦電信號,精準度達到醫療級別。
目前,這款“固態凝膠電極”與“智能假肢算法機理”的前沿性仍處于世界前列。
用七年時間迭代升級的水凝膠電極
去年,BrainCo實現了部分產品的產業化。如今它正在瞄準的諸如老年癡呆、自閉癥、睡眠、抑郁癥、焦慮等廣闊的應用市場。
據不完全統計,全球約有10億人正遭受著各類腦疾病的困擾,包含2500萬人因脊柱受傷癱瘓,2億中風患者,2億慢性癲癇癥患者,有6億人患有慢性抑郁癥......在人類醫療花銷中,腦疾病占了近30%。
相比對侵入式的審慎態度,用戶對非侵入式態度更為開放,這讓后者形成了自驅進化勢能。這些應用產品的使用者,能將體驗及時完整、源源不斷的反饋給致力于非侵入式腦機接口的科學家們,倒逼算法優化,智能硬件升級迭代,最終形成一個完美的科技進化閉環。
“很多用戶對早期仿生手產品給予了很多尖銳意見,這給了我們很大動力,最終讓產品變得更好。”韓璧丞曾說。
未來10億腦疾病患者的需求,將是一個指數爆炸式的信息交互:一方面有助于BrainCo更好的幫助用戶,一方面也能讓企業的技術底座迅速進化。
傳統醫學的瓶頸,在一定程度上加速了非侵入式腦機科學時代的來臨。以老年癡呆為例,盡管美國有340多種藥物進入了臨床,但至今只有一款藥獲批,而美國平均開發一款藥的成本是20億美金。非侵入式腦機接口被業內普遍認為是有望提供老年癡呆癥突破性解決方案的技術之一。
腦疾病的巨大需求,成就了非侵入式的巨大機會。用韓璧丞話說,BrainCo的商業化路徑便是要“從痛到大”。
“第一階段我們要做一些非常痛的事情,比如做世界上最好的智能假肢,攻破自閉癥的難題;第二階段我們要解決比如睡眠障礙這種困擾大眾的難題。”
這兩個階段既能影響現實世界,也能破解商業難題。
全球腦機接口之父、侵入式腦機接口發明者、BrainCo首席科學顧問米格爾.尼可萊利斯,對行業發展路徑有過較深的思考實踐。
早在2003年,米格爾的團隊便做過類似當下Neuralink給猴子玩游戲的實驗。
美國匹茲堡大學研究人員成功讓猴子操控機械臂給自己喂食
“我在人和動物大腦都做過實驗,我們不能總是把電極放進去一年后又取出來。如果取出,會把健康腦組織一并帶出,大腦會對植入物產生反應,長出像膠水一樣的東西”。米格爾近期在上海哈佛大學校友會的一場見面會上,與韓璧丞有過一次深入對話,“我一直認為當一個研究涉及全人類,或試圖創造一種新療法的時候,需要具備3個要點:第一,安全;第二,有效;第三,讓人負擔得起。”
米格爾教授與韓璧丞在上海哈佛大學校友會對話
代表中國科技力,采取非侵入式路徑、更加關注真實世界影響的BrainCo,正在對Neuralink發起挑戰。
馬斯克一直在做產業化落地,比如大腦開顱手術機器人。韓璧丞曾問過哈佛腦科技中心的教授,如果馬斯克那套手術機器人做出來,你們會不會買?他得到了肯定答案,“因為包括學校、醫院都真真正正需要這個東西。”
正如米格爾“Treat 1 billion(治愈十億人)”所展現的宏偉藍圖,不管是侵入式還是非侵入式,兩者的技術路徑分野勢必會指向同一個終極目標——造福全人類。
03,一群腦科學家誓要改變真實世界
很難想象,如今估值近百億的BrainCo,起家于哈佛大學旁的一間小小地下室。
最初BrainCo的團隊邊都是邊讀書邊創業,黑夜為他們提供了最難得的時間與空間。
很多時候,半夜三四點,韓璧丞和團隊都會頭帶閃閃發光電腦電極做實驗,在黑暗中構成一副極其“詭異”的畫面。叮叮當當的聲音惹來隔壁美國老太太的好奇,第二天便有謠言傳出,“有幫中國學生為了讓自己更聰明,每天晚上給大腦充電。”
因為非常享受和科學家一起干事兒,最初資金不足時,韓璧丞(以及團隊投資人)也會自掏腰包。
2018年,韓璧丞選擇帶著團隊回國。彼時,互聯網科技仍是國內創業的主賽道,因為它更容易實現商業和資本價值。但BrainCo選擇了一條更加艱難、更為清苦的智能假肢以及孤獨癥等細分領域。
2022年,美國麻省理工大學腦與認知科學博士Morteza Sarafyazd入職BrainCo,出任高級腦科學家,負責公司腦機接口領域新應用的研究和開發。他曾建立一個統一的框架來理解層次推理的計算原理,用于記錄當大腦分層推理可能失敗時大腦皮層的神經活動,該模型有助于彌合認知和系統神經科學研究間的差異,加深人們對大腦思考機制的理解。
2019年,Sarafyazd以第一作者身份在《Science》雜志上發表了這個研究,成為全球腦機接口領域極具影響力一篇文章,這也是中國腦機接口領域在該雜志發表的第一篇重要論文。
“腦機接口這個領域博士極少,你可以把這些人想象成是特種兵,是經過嚴格訓練的一群人。現在出來做公司的基本上就是那幾個頂級實驗室里面出來的人,”韓璧丞表示,“每年Neuralink一定會從中挖走幾個,然后是谷歌、蘋果,我們要跟他們艱難搶人。”
這些腦科學家之所以聚到一起,跟隨BrainCo走上這條艱難的創業路,既是源于理想,也是迫于現實。
在哈佛,有一句流傳較廣的話,“賺錢可能是世界上最沒意思的事”。
“當畢業15年,大家聚在一起,千萬不要說賺了多少錢,你要想對這個世界產生了什么樣的正向影響。”韓璧丞坦言,“我身邊所有人,包括我在哈佛的同學,只有很少的一部分人去投行、咨詢機構,他們大部分都去做一些非常震撼的事情。”
而最震撼的事情,無非是改變現實世界。但這種事情,在學校實驗室做不到。
韓璧丞認為實驗室與創業是兩股截然不同的力量。
創業需要具備改變真實世界的能力,真正解決問題,比如產品要真正可靠、有效,產生某種影響,這比實驗室要難得多。例如殘疾人用到的假肢,就要根據燒傷、炸傷、車禍等不同致殘方式做出應對,即便是同類型的致殘方式,每個人體殘留的肌電與神經電信號也都不一樣。要在實踐中做到千人千面,難度可想而知。
“我們在做假肢算法時,都快難哭了。因為神經一直在變化,你要開發足夠有難度、有高度的算法才能夠去預測它的演變,然后才能去讓這個人的手越來越好,而不是越來越壞。”其開發團隊笑稱,做這1個項目比在 MIT讀10個博士都難,跟造個“航空母艦”差不多。
但只要硬著頭皮干,就有改變世界的可能。
一如引爆亞殘運會的智能仿生手見證的那般,BrainCo腦科學家改變世界的決心與成就,正被全世界看見。
04,加速產業化,成為新時代的“電”
10月7日至9日,國務院總理李強在浙江調研。據新華社報道,在強腦科技,李強總理聽取公司創新發展情況,觀看針對殘疾、孤獨癥、睡眠障礙等腦機接口產品演示。李強指出,這些產品的造福于民,更加彰顯了科技創新的意義和價值,希望企業進一步加強產品研發應用,更好地為人民生命健康服務。
十四五規劃后,腦機接口第一次被明確寫在了國家7項需要攻關的重點技術品類之內,在腦科學領域第一次明確“腦機融合”。
韓璧丞也在被推著向前。“8年前我們創立BrainCo的初心,就是希望能夠把科研落地,實現產品化。我們給殘疾人做手做腳,讓他們通過意識靈活控制手,能活動每根手指去生活;能控制腳,每天走像我們正常人一樣走一萬步。”
去年,國內首個高精度腦機接口產品單品實現十萬臺量產,意味著消費級腦機接口設備的工程和技術難題已經得到有效突破。
2022年,BrainCo實現高精度腦機接口產品10萬臺量產
但對于腦機接口來講,如今的應用不過是宇宙中的幾顆星光,未來腦機接口技術還將顛覆我們的認知。
或許,腦機接口技術就是新時代的“電”。
一百多年前,人們并不知道電的真實用途,直到愛迪生發明了燈泡、照亮了世界。但電的作用遠不止照明,如今它已成了所有應用場景的基礎設施。
未來的某一天,或許人人都將擁有一臺“腦機”,腦機接口技術也將成為一個強有力的技術底座,再次改變世界。
以BrainCo正在研發的“超人”模式-意念傳輸為例,目前人類大腦想法傳輸依靠語言媒介,需要神經控制100塊肌肉實現說話,需要控制34塊肌肉完成打字。但本質都是大腦里面產生一個想法,控制神經、肌肉,然后傳輸出去。
“未來我們解析大腦的細微想法,或許就像現在解析殘疾人的手指信號一樣,在手動之前我們就能猜出他想動哪一個手指”。在韓璧丞的構想中,未來甚至人們不需要說話、打字,就能夠把大段信息傳遞出去,形成一種“意念交流”。這就是所謂的“超人”模式。
BrainCo正在研發的新型人機交互模式
所有產業落地的前提條件,都來源于超前的科技想象力以及腳踏實地改變世界的決心。
在可預見的將來,腦機接口賽道或將成長為更高級別“類電”基礎設施。這一賽道也將涌現市值破萬億的超級科技企業,其中一定會有中國本土的“超級新星”。
在一系列卡脖子難題面前,腦機接口賽道或許是個絕佳的突破口,中國智造正在艱難闖關、英勇守擂。
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