失语症的人又“说话”了，聋子的人又听到声音了，四肢瘫痪的人可以自由活动了……这不是“上帝的奇迹”，而是不断进步的脑机接口技术。近日，马斯克创立的脑机接口公司Neuralink完成了C轮融资，融资2.05亿美元（约13亿元人民币），被认为是迄今为止该领域最大的一笔融资。《科技狂人》的布局似乎每次都领先于时代，从移动支付Paypal、新能源汽车特斯拉、航天公司SpaceX，而这一次是脑机接口。不少人将目光投向了这个看似前沿，甚至有些科幻的领域。事实上，这里的商业世界已经开始了。根据PitchBook数据，2021年迄今为止脑机接口领域的融资总额较去年全年的9700万美元增长了两倍。从脑机接口可以影响的应用领域来看，无论是医疗、教育还是消费，都将带来远超10亿美元的巨大市场空间。市场研究公司ValuatesReports预测，2027年全球脑机接口市场规模有望达到38.5亿美元。让失语症的人重新“说话”，聋子重新听到声音，四肢瘫痪的人可以自由活动……脑机接口技术真的有这么神奇吗？在科幻电影《黑客帝国》中，这种可以进入虚拟世界的装置给观众留下了非常深刻的印象。通过大脑与设备的连接，让人穿梭于现实与虚拟之间。（《黑客帝国》中的脑机接口|来源：电影截图）别以为这种“黑科技”只存在于电影里。类似的技术在现实生活中已经存在，但还无法实现强大的功能。《新英格兰医学杂志》（新英格兰医学杂志，NEJM）近日发表文章称，一名中风男子成功利用神经假体和脑电脑的结合，成功将脑电波转化为完整的句子。大约15年前，一名20多岁的患者因主动脉破裂而中风，不幸的是，主动脉恰好为大脑供血。从那以后，这名男子失去了对四肢的控制，也无法说话，因为他无法控制说话所涉及的任何肌肉。幸运的是，他的头还能动。借助电子设备，男子通过头部动作控制键盘，每分钟可拼出5个单词。（风病患者借助电子设备打字|来源：实验团队官方视频截图）现在，研究人员将他升级为更先进的设备：通过将电极植入中风患者的大脑中，接收信息，然后将接收到的信息翻译成文字显示在屏幕上，让失语症中风患者重新“说话”。也就是说，男人不再需要动脑袋，只要想一想自己想表达什么，电脑就可以将他的脑电波转化为文字和句子。这项技术的官方名称是“脑机接口”（brain-computerinterface，BCI），简而言之，BCI就是利用设备将脑电波转化为“意图”或可执行的输出。（非侵入式（左）和侵入式脑机接口示意图）脑机接口设备分为两种，一种是非侵入式的，用户只需戴在头上即可；另一种是侵入式的，需要手术植入输入电极，用于辅助捕捉脑电波信号。第一个脑机接口设备诞生于1973年，创造者是加州大学洛杉矶分校的维达尔教授。当时，研究人员操纵屏幕上的光标来完成迷宫。虽然只是一个看似简单的操作，但是想想，这可是70年代啊。相信这样的演示，放在今天也足够科幻和震撼。(Vidal教授)与今天相对更主流的侵入式脑机接口不同，当年的实验采用的是基于脑电波的非侵入式脑机接口。但谁也没想到，就这样一个简单的实验，正式迎来了脑机接口技术的时代。从20世纪70年代、80年代的动物实验，到90年代中后期的人体实验，再到今天更深入广泛的研究，脑机接口设备已经从简单的只能识别和提取弱脑功能的功能进化而来信号，发展到让实验者直接驱动机械臂完成辅助操作的“黑科技”；现在，脑机接口甚至可以让失语症重新“说话”。那么，这样的功能是如何实现的呢？在上一篇文章中，利用脑机接口让失语症再次“说话”的实验团队在官方视频中介绍了示意图：需要说明的是，本实验的前提是患者大脑的语言功能部分必须能够正常工作。之后，借助专门设计的循环神经网络(RNN)，将记录的皮质神经信号转换为声道咬合关节运动，再将这些解码后的运动转换为口语句子。可能有点难理解，但是你可以自己试试看：先在脑海里想出一个句子，然后不要张嘴，想象一下你需要用什么样的嘴型，当你说话时你的舌头会怎样移动说这句话——这种想象产生大脑的脑电波信号会被电极记录下来，通过AI建立一个模型，这个模型之前训练过很多次，学习大脑会产生什么样的信号当一个人说话并调动面部肌肉时。最后，经过一组模型合成，患者想要表达的话语出现在屏幕上。（实验结果演示|来源：实验团队官方视频截图）与过去一个一个拼写字母相比，这种新方法相当于直接预测患者要说的每一个词，速度更快，而且确实无需使用键盘，实验组研究员EdwardChang表示：该系统每分钟最多解码18个单词，准确率中位数达到75%，有时甚至超过90%。不难看出，脑机接口的实用性在不断提高。一方面，它有助于医疗救助，帮助中风、冻伤，甚至意外受伤；另一方面，也证明了脑机接口技术与AI技术的融合度在不断提高。过去，患者只能借助设备拼出字母，而现在，他们可以直接表达单词甚至句子。从各种意义上来说，这都是一个不小的突破。既然具备了一定的实用性，是不是意味着脑机接口在现在或者未来都有一定的产业前景呢？那么，就目前而言，脑机接口是一门好生意吗？回顾历史，早在20世纪70年代，美国加州大学洛杉矶分校大脑研究所就开始研究脑机接口技术。在随后的几十年里，研究人员继续与动物打交道，为BCI技术奠定了基础。直到20世纪90年代中期，研究人员才在人体上测试BCI设备。由于脑机接口技术难度大，目前大部分产品还处于实验阶段，取得的成果大多存在于实验环境中。因此，在脑机接口的研发过程中，研发人员优先考虑其医学和学术价值，尤其是医生希望它能解决脑损伤问题。例如，在中国，一些医疗团队已经将脑机接口技术应用于临床。2020年，浙江大学第二医院张建民团队将犹他阵列电极植入一名高位截瘫志愿者的大脑中，让意念控制机械臂的三维运动，完成一系列重要的上肢功能吃、喝、握手等动作。虽然大部分的研究和产品还处于实验阶段，但在脑机接口领域，还有一个技术和商业化都比较成熟的产品：人工耳蜗。如果要追溯人工耳蜗的历史，可以追溯到18世纪。意大利物理学家沃尔塔在实验中发现了电刺激听觉系统产生声音感觉的现象；耳聋患者的神经连接使患者在受到电刺激时能够成功听到微弱的声音。直到1969年，美国医生WilliamHouse和JackUrban共同研制出第一台可佩戴的人工耳蜗。然而，这种人工耳蜗只有一个电极，只能辅助患者唇读；70年代1977年，世界上第一例多通道人工耳蜗在奥地利维也纳进行。植入。随着技术的不断成熟和社会对人工耳蜗接受度的提高，该产品在研发过程中也成功实现了商业化。目前，在全球人工耳蜗市场中，三大人工耳蜗制造商合计占全球人工耳蜗市场的90%以上，分别是澳大利亚的Cochlear（55%）、美国的AdvancedBionics（20%）)和奥地利MED-EL(20%)。其中，总部位于澳大利亚悉尼的科利耳成立时间最早（1982年），也是市场占有率最大的人工耳蜗制造商。据了解，科利耳在全球拥有超过3500名员工，每年将总收入的12%以上（超过1.6亿澳元）投入产品研发。目前，科利耳已向全球听力市场提供超过55万台植入式设备，帮助来自100多个国家超过45万各年龄段的听障人士重获听力。值得一提的是，科利耳的核心产品Nucleus系统率先采用了上述GraemeClark教授研发的技术。凭借技术优势，科利耳率先完成商业化，随后又投资收购了人工耳蜗产业链上的其他公司。例如，科利耳收购了植入研发公司EntificMedicalSystems和OtologicsLLC，并投资了专业生产助听器的医疗器械公司EarLens；甚至在2017年，Cochlear还投资了人工智能公司Otoconsult，该公司提供的技术有望实现更快、更一致的人工耳蜗安装，为患者提供尽可能最佳的听力结果。从人工耳蜗的案例不难看出，脑机接口要想商业化，需要几个要素：（1）成熟的核心技术从技术上来说，人工耳蜗的成功表明其他脑-计算机接口机器接口产品要想开拓同样广阔的市场，至少要开发出一种或几种足够成熟的技术。至于这个“成熟”的标志，或许人工耳蜗的成功案例可以作为借鉴，那就是：至少植入者应该能够恢复自理能力的水平。如果按照这个标准来衡量，脑机接口还有很长的路要走。毕竟目前曝光的脑机接口产品只能帮助患者实现一些简单的操作，比如抓取物体、脑电波打字等。等等，有一定的实用性，但暂时不能大规模使用。此外，人工耳蜗也形成了一套可以植入的患者筛选标准，手术可能存在的风险也足够明确，这是目前其他脑机接口产品所不具备的。（2）成熟的人工耳蜗产业链包括体外和体内两套设备。体外部分包括麦克风、语音处理器、信号发射器；体内部分包括信号接收和解码模块，以及刺激电极阵列。在这些设备中，植入材料、电极材料、技术组合等都需要相应的企业参与生产，目前产业链已经相对成熟。其他脑机接口产品目前大多处于试验阶段，涉及研发和设备生产的产业链尚不明确，且受技术限制，设备无法实现量产，商业化似乎暂时无法实现。（三）成熟的社会接受人工耳蜗从正式诞生到被大众接受至少经历了20年的时间，期间曾出现过一定规模的抗议。脑机接口要想发展起来，似乎还得跨过伦理这道坎。好在有耳机接口的先例作为铺垫，未来大众对其他脑机产品的信任度可能会更高。但是，正因为目前脑机接口市场还不是很成熟，才吸引了一批科研机构以外的企业参与其中，开拓市场。被资本包围，可能用不了多久，脑机接口技术也可以发展到消费市场。除了上面提到的Neuralink，Facebook的RealityLabs也做过类似的研究。实验室的基本思路是研发一种头戴式设备，让设备读取“意识”并将意识转化为文字，每分钟可以转化100个文字。有观点认为Facebook不使用侵入式设备，可能希望将BCI设备与AR/VR结合使用。7月30日，获得Facebook资助的美国加州大学旧金山分校（UCSF）脑机接口技术研究团队首次证明，可以从中提取出人类所说一句话的深层含义。大脑活动，快速将提取的内容转换成文字。值得注意的是，就在Facebook实现几乎实时的语音想法文本输入的同时，它也宣布放弃对头戴式脑机接口的研究，转而专注于手腕式可穿戴设备，称这种设备“将是短期内可用。”进入市场”。这再次引发业界对脑机接口能否商业化的热议。另一家美国BrainGate也在脑机接口领域崭露头角。该公司声称，当用户想象他们用笔和纸写字，BrainGate设备读取他们的“意识”并将其翻译成文字。BrainGate声称其设备的速度是其他BCI设备的两倍，并将于明年将该设备投放市场。在中国、阿里巴巴、腾讯、科大讯飞等公司也在布局脑机接口，2020年8月，阿里在淘宝造物节上公布了一项名为“淘宝创意买”的专利，正式进军脑机接口领域。据了解，该项目是淘宝网与清华大学孵化的脑机接口公司NeuraMatrix合作，共同目的是探索i脑机接口技术的软件实现。甚至，阿里巴巴还专门研发了“创意购物”的芯片。（阿里巴巴“意购”专利|图片来源：互联网）与大多数脑机接口公司瞄准医疗领域发展不同，淘宝的“意购”专注于网购场景，采用非侵入式解决方案。2019年2月25日，科大讯飞发布公告称，其全资子公司讯飞云创、科大副校长胡宇、华南理工大学教授李元庆、广州华南理工大学资产管理有限公司的A脑-计算机接口公司。合资公司名称暂定为广州华南脑控智能科技有限公司，注册资本4176.87万元。虽然尚不清楚这项“黑科技”何时正式问世，但阿里、科大讯飞等公司的布局足以表明，中国企业也希望在脑机科技产业的起步阶段占据一席之地.与此同时，一些处于孵化阶段的初创企业正在慢慢走上舞台，它们具备成长为明星企业的潜力。上述清华大学的NeuraMatrix公司已获得数百万美元的Pre-A轮融资；而由红杉中国领投的清华博瑞康科技公司已于2021年3月完成超亿元B轮融资。虽然这些新秀目前还没有公布什么重大成绩，但依然值得关注。然而，即使有相当一部分人相信脑机接口技术会引爆下一轮科技革命，但到目前为止，我们只看到了这项技术在医疗领域的光明前景。研究人员发现，脑机接口技术可用于治疗多动症、阿尔茨海默病、癫痫，甚至抑郁症、焦虑症和恐惧症。还有人认为，在医疗场景之外，如果能够用意识控制硬件和软件，控制的速度将远高于手指，可以大大提高生产力。他们觉得，如果脑机接口得到大规模应用，用户将可以通过意识在互联网上进行交流，而不再需要智能手机屏幕和键盘。大脑控制机械臂，飞行员可以用大脑控制直升机，脑电波可以变成密码，对于世界的改变将是颠覆性的。未来似乎很美好，但我们不知道自己还有多远。或许在学术界和企业界的共同努力下，这样的未来可以更快到来。
