浅谈脑机接口：传统神经学科的颠覆者

人类从未停止对大脑的研究，然而有关于大脑的探秘如今所发现的也仅仅只是冰山一角，作为神秘的研究领域，脑科学直到下个世纪仍是前沿科学。

早在2001年，美国《麻省理工科技评论》首次提出把脑机接口领域称为将会改变世界的10大新兴技术之一。2021年美国Science杂志提出新的125个全球重大科学问题，其中18个与脑科学研究直接相关，结合我国十四五规划中，脑科学已被列为国家战略科技力量，脑机接口技术领域亦在其中……

    脑机接口技术研发的第一要务 治病救人

脑科学既是全球科技竞争的重要焦点之一，重大脑疾病所造成的庞大医疗负担也越来越严重。带着对脑机接口领域的探索欲，笔者近期采访了国内脑机接口、人工智能、微纳传感领域的权威专家陶虎博士，现任中科院上海微系统所副所长的陶虎表示，目前团队开发可免开颅的微创植入式柔性脑机接口技术，目标将瞄准渐冻症、高位截瘫、失明、失语等临床重大疾病诊治。

目前这项技术或许并不像科幻作品里所描述的那么强大，但笔者发现在过去的20年里，世界各地的科学实验室在动物实验和初期的人类研究中已经证明，未来脑机接口技术的确是可以通过与大脑的连接，帮助人们拥有外在行为的能力，是对人类社会有着强烈现世意义的实用科技。

图示：实验室里，一只头部植入芯片的小鼠正在笼子里愉快地跑来跑去，它脑子里“想法”通过芯片传输到外面。

在较长的一段时间内，脑机接口的产品落地中主要的科技应用都应该是基于临床医生和病人等使用者的需求出发，解决他们现在或将会面临的问题。无论是神经科学家对于前沿脑科学的研究，或是临床医生对于脑疾病诊断研究的需求，核心工具都是脑机接口技术，神经科学家需要用其技术来探索更前沿的脑科学，临床医生需要利用脑机接口技术来诊治脑疾病。

陶虎告诉笔者，“脑机接口核心挑战是如何在最大限度利用大脑和最低限度损伤大脑之间取得合理的平衡。”这一观点直指目前脑机赛道里的有创和无创，由于脑体的复杂性，陶虎支持有创脑机接口，他认为无创脑机接口在情绪调控、认知评估等领域会起到重要的作用，但是真正意义上的脑机接口，只有通过和神经元细胞直接连接才能实现。

    从学术走向产业 寻找“同路人” 

    探索脑赛道的星途璀璨

长期从事新型微纳传感技术领域研究的陶虎，在脑机接口、新型人工智能感知芯片以及植入式医疗器械等生命电子信息交叉领域进行前沿科技探索，取得多项创新性成果。在 Science，Nature等期刊发表了SCI论文80余篇，发表文章总引用超过15000次。2010年获美国波士顿大学机械工程博士学位后，在美国塔夫茨大学做博士后研究，从事可控降解植入式生物芯片和绿色微纳加工技术研究。

具有丰富的科学研究与产业转化经验的陶虎，回国后带领团队坚持不懈的专研脑机接口技术，终于当技术储备达到临界点，他决定将其进入商业化阶段。正可谓天时地利人和，2021年陶虎携手当年中科大的同学彭雷，联合创立了脑虎科技，一家提供柔性脑机接口全面解决方案的生命科技公司。瞬间获得了大量头部资本的青睐，可见资本市场对硬科技的关注和创新人才的渴求度。脑虎科技成立仅3个月时，获近亿元融资，一举成为国内脑机接口最大规模的早期融资，对标马斯克Neuralink。

图示：历经八年左右研发，陶虎带领团队开发出可刚可柔的高性能电极，在直径仅0.1毫米、植入体长度可实现几毫米到几厘米定制的柔性电极上，利用集成电路技术，单器件集成了2640个电极点，最多可同时传递2600多个神经元信号，是马斯克公司研发的同类电极的两倍还多。

25年前，陶虎和彭雷是中科大的本科同学，读书期间两人便是黑客帝国的超级粉丝，典型的科技Geek，心怀科学报国的理想，毕业后一个是沉浸于学研海洋的科学家，一个是连续创业成功的企业家，看似平行轨迹的两个人始终初心不变，经常会一起交流硬科技的创新项目，发挥彼此商业和学研互补经验，终于在2021年的下半年，技术储备和商业机会都恰到好处时，两人从相识相知最终携手创立脑虎科技，决定集学研产商于一体，共同探索最前沿科学的商业价值，这是一次漫长的脑赛道“旅程”。彭雷表示，“我们从公司成立伊始就考虑得很清楚，脑科学的研究必须是科研与产业双轨并行、相互促进的形式。”

正所谓，所守者道义，所行者忠信，所惜者名节。以之修身，则同道而相益；以之事国，则同心而共济；终始如一，此君子之朋也。在采访期间，彭雷不断的强调，“我们是同路人，同路人的标准是志同道合，是始终秉承人道优先科研与商业的企业准则，坚持反哺科研反哺

社会的价值观”，年轻的脑虎科技成立的半年来，一直在寻找“同路人”，彭雷坚定的表示，脑虎科技最终的目标是通过脑机接口的技术实现人工智能和人类智能的共生共存。

图示：脑虎科技公司成立仪式，彭雷（左）陶虎（右）剪彩庆贺

值得一提的是，2012年32岁的彭雷创立的客如云是当时国内规模最大的SaaS服务商之一，2019年被阿里以10亿元全资收购后，彭雷受邀加入阿里巴巴并担任本地生活资深副总裁，被阿里巴巴CEO张勇（逍遥子）亲选，成为了其门下最年轻的培植高管对象。

拥有多家公司、创立、融资、管理经验的彭雷，有着极其敏锐的商业判断力，能够对于其商业价值和竞争格局有一个前瞻性的认识和判断，和陶虎的志同道合，终于驱使他在2021年10月正式告别了阿里巴巴，再次踏上了创业新途，追寻他梦中的星河浩瀚。用彭雷的话说，他始终对这个世界永葆好奇心，这一次他非常笃定进军脑赛道是正确的。

    脑机接口研发门槛高

    是具有潜在颠覆性的技术领域

众所周知，目前侵入式脑机接口最具代表性的是马斯克的Neuralink，2020年8月在Neuralink脑机接口芯片发布会上，马斯克直言脑机接口可以实现“意念控制”，甚至在不久的将来利用人脑数据读取，人类可实现“数字永生”。然而，“技术”、“政策”、“伦理”是脑机接口大规模商用的路上，不得不翻越的三座大山。侵入式脑机接口将芯片植入大脑，虽然可以更准确地采集脑电信息，但“开颅”这种操作仍然存在着巨大的风险。整体来看，这个领域必须产学研结合，并以市场和需求为导向，不能在实验室里闭门造车。

毋庸置疑的是，脑机接口技术的研发需要大量的资金投入和昂贵的技术设备支持。脑虎科技依托上海微系统所强大的科研背景及前瞻战略布局，在侵入式脑机接口领域已经完成了核心技术突破以及关键器件制造。脑虎科技现有产品的主材料，采用的是蚕丝蛋白这一中国传统的材料，具有柔软、在体安全性高等独特的优势，目前已有产品在部分性能上超过了Neuralink。去年，陶虎率领团队研发的柔性脑机接口技术公开在世界人工智能大会亮相，并获得大会最高奖项SAIL奖Super AI Leader（卓越人工智能引领者奖）。

图示：陶虎（左二）2021世界人工智能大会颁奖典礼上

目前陶虎团队已在鼠、兔、猕猴等实验动物身上，成功实现了单脑区、双脑区的有线、无线等多种方式的脑信号采集，通过柔性脑机接口，不仅能“读” 到这些小动物们在 “想” 什么，将活动指令 “写” 入它们的脑中还能获得它们执行相应指令后的反馈信息，形成闭环交互。据悉，脑虎科技将于今年7月的上海人工智能大会发布这项前沿技术的阶段性新成果。

    实现商业化 不是空中楼阁那般遥遥无期

整体来看，脑机接口目前还处在市场培养阶段，距离实现盈利还很漫长，技术本身与医疗健康领域的天然高度契合，同时其作为一个经久不衰的热门赛道,也足以撑起脑机接口产品的广大市场，未来不仅在医疗健康领域，甚至教育、游戏、电商，但凡是大脑可以操控的现实场景，都可以通过脑机接口来实现，随着脑机接口已成为全球关注的热点技术，多家咨询机构对脑机接口的未来持有乐观态度，单纯用脑机接口的科技能力，来进入明确适应症的医疗市场，就有数百亿美金的空间，比如渐冻症，高位截瘫，癫痫，帕金森等每一个适应症都有数十亿美金的市场，而且有大量的脑部疾病都有可能在高通量的脑机接口技术更成熟之后，推动对于致病机理和治疗方式的跳跃性变化。总体而言，每增加一个适应症就会拓宽一大块商业市场。

脑科学在近些年成为硬科技投资领域的热门赛道。据动脉网数据显示，脑科学相关创企投融资在2016年迎来拐点，当年泛脑科学领域创业发生18起融资事件，此后的2017年-2021年，投融资数量稳定在30起以上，2021年更是达到了38起的历年高峰。目前脑科学赛道100+国内企业、90+国内脑科学研究机构，超200次融资发生，逾百亿资金涌入。其中，脑电（包括脑机接口、脑电图仪、一次性脑电传感器）相关项目总计66个，占比超过50%，属于脑科学领域的绝对主流。

脑机接口分为有侵入与非侵入两个技术流派，该赛道国内创新产品多为无创电生理设备及脑电波采集系统，有创产品及侵入式芯片产品几乎空白。随着脑机接口向超小型化、无线化、采集刺激一体化方向发展，侵入式脑机接口芯片或将成为未来脑科学发展重要领域。脑虎科技的入局，正是有效填补了国内侵入式脑机接口领域空白。

尽管目前美国在此领域处于领先地位，但我国也保持着良好的发展态势，在国家政策、学科合作、产业化整合的支持下，极其有望在短期内实现“直线超车”。脑虎科技的投资人陈天桥曾公开表示，希望把陶虎和脑虎科技做成一个支持中国脑科学研究的样板，从科研支持到成果孵化再到产业运作的全产业链支持，真正让脑科学成果造福大众，造福科学家。

图示：陶虎和华山医院毛颖院长

倾听临床需求，优化技术方案

彭雷说，“目前脑科学处在从学术走向产业的转折点。”脑虎科技独有的“科研与产业双轨并行”的商业模式，是陶虎和彭雷两人在创业初期的默契，有着丰富商业化经验的彭雷深知在推进公司商业化运作的同时，是需要利用强烈的科技背景跟科学使命去驱动，明确了关键技术上的突破以及痛点、难点后，利用这个领域的科技拐点，完美地将科研团队与商业化团队无缝连接。脑虎科技的柔性脑机接口目前以治疗渐冻症及高位截瘫等重症为主，后期还会应用于SCS脊髓康复， DBS帕金森康复等重症，可见商业化的空间非常值得期待。

    星河浩瀚 愿未来如愿而来

雷军有句“名言”，被无数创业者奉为经典的“站在风口上，猪也能飞起来”，马斯克的小猪现在就在Neuralink的科学家手中翱翔。脑机接口未来最大的应用在于增强健康人大脑功能的消费级应用，陶虎表示，这里的关键在于有创脑机接口消费级的应用所带来的便利，是否能碾压式地战胜植入所产生的风险。陶虎透露自己是近视眼手术获益者，“这就有点像手术治疗近视眼，现在越来越多的人接受，是因为手术手段越来越先进，风险和创伤越来越小，效果越来越好”。也好比现在的整容业，最初的目的也是应用于面部损毁的治疗，随着技术的成熟及市场的需求量增大，整容已然形成了消费级应用市场，在满足基础医疗需求后，更进一步的实现消费者对美丽的心理需求。

脑机接口技术，一个被少数人推崇，被多数人害怕，但注定会成为所有人未来愿景的技术，从人工智能到意识上传，从海洋深处到超新星禁区，甚至到我们体内细胞空间的微小裂缝，人类的科技所触及的范围终有一天将追上我们探索未知领域的野心。

当我们无数次仰望无边无际的天空，大脑中电波涌动，每个人都搜寻着各自想要的答案，那些有关存在、意识以及周围一切意义的本质解释，这是记录科学诞生的历史的最好方法。无论是氤氲在热带潮湿的夏夜里，还是踏上了一条充满了希望与冒险的旅途，这样的世界、这样的奇观不再只出现在科幻作品中，它正在我们的眼前慢慢形成——就在此时此地。

天才物理学家霍金被上帝屏蔽的智慧大门，通过科学家们的脑机接口技术被重新打开，与外部世界再建交流，使其晚年的著作依旧可以广泛流传，影响后世。

终有一天，我们将有能力弄明白大脑中的电风暴所产生的私密信息的意义，显然这些神经元风暴像夏日夜空中划过的雷暴一样具有自然天成的优美与无邪，解读这些雷电的秘密必定会给充满敬畏的我们带来绝妙的快乐，星河浩瀚，愿未来如愿而来。