Neuralink公司是一家美国神经技术公司,由马斯克和七名科学家和工程师组成的创始团队于2016年创立,总部位于美国加州。马斯克在社交平台宣布,第一位人类患者接受了来自Neuralink的芯片植入手术,目前恢复良好。Neuralink 这款脑机接口芯片,由手术机器人植入人类大脑,全过程仅15分钟。初步结果表明脑机接口技术在神经元尖峰检测很有前景。
脑机接口(Brain Computer Interface,BCI)是指在大脑与外部环境之间建立一种全新的不依赖于外周神经和肌肉的交流与控制通道,通过测量和采集中枢神经系统活动,并将其直接转译为可被外界人工设备识别的信号或指令,从而实现大脑与外部设备的直接交流与控制。脑机接口(Brain Computer Interface,BCI)的概念最早是由美国教授Jacques Vidal在1973年提出的。他尝试利用脑电图(EEG)在人脑和计算机之间进行交流,并定义脑机接口为一项不依赖于正常的外周神经和肌肉组成的输出通路的通信系统。
脑机接口系统是由七大部分组成:大脑、脑信号采集、脑信号预处理、信号解析、控制接口、外部控制设备和神经反馈,形成了一个闭环。
脑机接口主要分为脑机接口具有非侵入式、侵入式和半侵入式三种实现形式。非侵入式脑机接口,无需通过侵入大脑,只需通过附着在头皮上的穿戴设备来对大脑信息进行记录和解读,避免了昂贵和危险的手术,但是记录到的信号强度和分辨率一般不高。侵入式脑机接口,通过手术等方式直接将电极植入到大脑皮层,这样可以获得高质量的神经信号,但却存在着较高的安全风险和成本。半侵入式脑机接口,将脑机接口植入到颅腔内,但是在大脑皮层之外,其获得的信号强度及分辨率弱于侵入式,但是优于非侵入式,同时进一步降低免疫反应和愈伤组织的几率。
由于脑机接口技术实现大脑与外部设备的交互,帮助残疾人士恢复行动能力,提高人类生活质量,并促成人工智能与人类大脑之间紧密合作。因此在医疗健康领域有广阔的应用前景。脑机接口技术发展趋势:从简单的单向脑机接口(产生、获取解析脑信号)到人机交互,最后达到人机共融、协同决策的高智能状态。
脑机接口行业产业链包括上游核心技术供应商、中游的设备和解决方案提供商及下游的应用开发和服务提供商。上游:脑信号采集芯片、信号处理算法和相关硬件的制造商。中游:脑机接口设备和解决方案的供应商。下游:脑机接口应用开发和服务提供商。
脑机接口技术虽然发展迅速,但存在有待攻克的难关,既包括技术本身的难关,也包括人文社会方面的难题。
脑机接口技术目前瓶颈和挑战:
首先是技术可靠性问题,因为植入到人体内的电极需要具备高度的稳定性、精确度和耐久性,否则会对大脑造成伤害。脑信号通常非常微弱,易受噪声干扰。提高信号的清晰度和准确性是BCI技术发展的一个重要挑战。解码能力也是需要解决的问题,从采集到的脑信号中准确提取意图和信息是一项复杂的工作,需要更高级的算法和模式识别技术。
其次,生物兼容性和安全性问题。植入式BCI设备必须保证对人体的生物兼容性,避免引起免疫反应或其他副作用,同时确保设备的安全性。个人隐私和信息安全的问题也不容忽视。因为通过“脑机接口”技术,个人的大脑活动和思想可能会被外部设备记录和存储,这涉及到信息安全和隐私保护的问题。
再次,技术落地和商业化问题。实现商业化,需要克服技术、成本和市场接受度等方面的挑战。
最后,法规和标准问题。脑机接口技术的发展需要相应的法规和标准来指导其研究和应用,确保技术的健康发展。
脑机接口技术的趋势分为近期、中期和远期未来,其中近期未来的任务是解决技术难题,在提高脑机接口技术安全性的前提下不断提升其有效性,使其成为可靠而又高效的治疗疾病的手段;中期未来的任务是不断拓展治疗的广泛性,更多地治愈甚至基本消除人类的残疾现象;远期未来的任务是通过脑机融合来实现人类增强,使人类智能与机器智能通过强大的脑机接口而联结和整合起来实现协同工作,形成强大的脑机融合智能,为人类开创一个崭新的未来。
全球脑机接口医疗应用的潜在市场规模在2030-2040年达到400亿-1450亿美元,其中医疗应用潜在规模在150亿-850亿美元,消费医疗应用潜在规模在250亿-600亿美元。以单台脑机接口设备5万元售价计算(不考虑服务和其他耗材的销售),中国医疗领域脑机接口潜在市场规模超过1000亿,其中脑卒中康复和难治性癫痫是最大的市场,是目前临床上探索和应用相对成熟的领域。