【深度】腦機暗戰：矽谷在“開顱”，深圳已量產
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圖片來源：視覺中國
記者
林騰 餘曉晨
“我看過科學家給猴子做開顱腦機手術，隔著一扇玻璃，都能聽見鐺得一聲巨響，那是把頭骨撞一個洞的聲音，我們鄙視侵入式的腦機方案。”BrainCo創始人韓璧丞對介面新聞記者說。
韓璧丞是哈佛大學腦科學中心博士，也是腦機介面公司BrainCo的創始人。他拿著一款頭戴式的腦機產品，只要三個點貼合頭顱，大腦資訊就能在系統中展現。在他的公司裡，這項技術正用於注意力的提升以及假肢的研發。
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BrainCo公司的腦機產品
就在一週前，馬斯克的腦機研究公司Neuralink有了突破性的進展，它通過“線”（threads）”、“縫線機器人”、“晶片”，三者結合，將控制系統塞入頭顱之內。雖然創傷程度已經大大減少，但即便如此，這個裝置還是需要使用鐳射束來刺穿頭骨。按照馬斯克的預計，這套裝置已經在老鼠上進行了實驗，預計在明年第二季度進行人體試驗。
幾乎在同一個時期，韓璧丞公司的腦機產品已經開始了量產，並且獲得數十萬臺產品訂單。目前兩款產品已經投入了市場：一個是幫助學生提升專注力的頭環，而另一個是為殘疾人提供的肌電控制的智慧假肢。
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Neuralink的開顱原理
跟馬斯克的Neuralink最大的不同點在於，韓璧丞公司的產品全程不需要開顱，無創傷。
腦機介面（brain-computer interface，BCI）指的是通過一種獨特裝置連線計算機和大腦，使人類可以從外部調控人的生理活動。將大腦以某種形式與外部裝置連線，實現腦電波訊號與相關指令訊號間的轉換。
目前腦機的技術分為了兩個流派：一個是非入侵式，即通過外接裝置來獲得大腦不同區域電流活動，通常是通過腦電帽接觸頭皮的方式，間接獲取大腦皮層神經訊號；另一個是侵入式，破開顱骨，將介面植入到顱腔內，來接收神經元訊號。
而馬斯克與韓璧丞正對應著這兩個截然不同的技術流派，在這背後，都集結了大量的頂尖腦科學家。
“我們跟侵入式之間互相鄙視了很久，他們覺得我們訊號不準，我們覺得他們走入了死衚衕。”韓璧丞說。
一方是為了獲取本源大腦訊號而正在不斷改進的“開顱”工藝，另一方是正在投入產業應用的演算法方案。誰才是控制大腦的主力軍？人類未來大腦的世界裡，一場技術標準之戰正在暗流湧動。
技術之爭
韓璧丞今年30出頭，還曾與特斯拉的創始人伊隆·馬斯克（Elon Musk）一同被美國媒體評為腦機介面領域五位創新者之一。
2011年，韓璧丞去美國研究腦科學時，發現在美國，這個技術已經分成兩個非常明顯的學派：一個是以哈佛、麻省理工（MIT）、布朗大學等美國東部的學院為主的學院派，他們主張非侵入式；而另一邊則是美國西部科技公司為主的激進派，主張侵入式獲取大腦訊號，馬斯克的Neuralink是最有知名度的代表。
2019年7月，卡內基梅隆大學與明尼蘇達大學合作，研究人員利用無創神經成像技術和機器學習技術研發了一種新型腦機介面。實驗中，使用新型腦機介面的人類受試者以無創的方式控制機械臂，機械臂以一條平滑、連續的路徑跟蹤計算機螢幕上的游標。
非侵入式學派認為，侵入式可能100年內正常人都不會選擇接受，因為付出的代價並非每個人所能承受的。
一方面，侵入式的整個手術週期和過程非常的複雜，而且令人感到恐怖，且開顱手術也有相當高的風險。據澳大利亞新南威爾士一所醫院的資料，在其71個癲癇手術前植入電極的人中，死亡2例，死亡率達2.8%。
另一方面，人體有排異反應，任何放到人體裡面的東西都會結膜，結膜之後訊號就會急速衰減。換句話說，即便通過手術將晶片插進了大腦，但很可能過一段時間就失效了，還需要拿出來再放回去。
但侵入式的學派則認為，大腦有860億-1000億個神經元、這些神經元對應無比複雜神經網路，所以只有獲取到本源的訊號，才能進行有效的應用。
“舉個例子，比如說現在有很多人想偷聽我們講話，我在玻璃外面聽，當然有些減損和噪音，但是可以通過大量演算法識別還原到相當好的程度。另一種為了拿到本源的資料，要拿一個機器在房間裡鑿開一個洞，破壞了這個環境之後，其實他已經不能像之前一樣說話了。”韓璧丞說。
韓璧丞堅定地認為，即便馬斯克的最新技術不會讓人感覺這麼血腥，但是70微米的裝置，扎進去之後也一定會破壞大量神經元。
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Neuralink釋出會展示圖
一個有意思的事情是，在學術界，只要侵入式流派發布了最新的技術進展，非侵入式則會立刻跟進，對外宣佈非侵入式也能通過演算法做相同的應用。
“我們公司內部定的策略也很簡單，馬斯克想用侵入式的方法讓大腦控制手機、滑鼠、鍵盤，我們也會讓一千人通過訓練，通過非侵入式的方法，同樣控制這些裝置。”韓璧丞說。
三點連線大腦
在深圳南山科技園的北邊，韓璧丞已經建立了腦機產品研發基地，殘疾人和學生絡繹不絕地來到這裡進行訓練或參觀。
BrianCo介紹，公司收穫了包括Boston Angel Club、中國電子、騰訊聯合創始人曾李青的德迅資本、光大控股、鼎暉投資在內的諸多投資機構的青睞。
但即便是技術相對成熟的非侵入式，其發展也不是一蹴而就。
腦電是一個正負為微伏的非常微弱的電訊號，因此如果非侵入式裝置要採到高精度腦電，常規做法是需要先把頭髮洗一下，然後需要塗上像牙膏一樣的導電膏，測試完之後再洗頭。
“我們最開始做研究的時候每天都要洗兩次頭，一年洗了大概800多次頭。”韓璧丞說。
要讓非侵入式腦機真正普及，便捷的導電材料是核心的技術關卡。只有讓大家不用洗頭塗上電膏的同時也能採集高清訊號，腦機才能真正讓大眾接受。
因此在接下來的三年時間裡，韓璧丞與他的團隊只做了一件事：研究腦電訊號檢測材料。
在迭代了十幾款材料之後，他們終於發明了一種固態凝膠電極，這個固態凝膠電極可以脫離導電膏，採到非常高精度的腦電資訊，精準度可到達醫療級。
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BrainCo公司迭代了十幾款的腦電訊號檢測材料
按照BrainCo的說法，現在這個產品已經被海外廣泛使用，包括美國宇航局NASA、美國的奧林匹克運動隊和義大利的方程式賽車隊等等。
腦機的商業未來
不可否認的是，相比需要進行外科手術的侵入式腦機，非侵入式的技術的確有更高的接受度，也得以更快的量產。但問題在於，哪個行業才最適合腦機呢？
一名腦機行業人士對介面新聞記者預測，只要是大腦可以控制的產業，都可以成為腦機未來的生意，因此這是一個龐大而充滿誘惑力的市場。
剛開始，年輕的韓璧丞開發的都是讓人感到酷炫的產品。比如腦控無人機、腦控車、腦控各類家電、腦控機械手等，但他最後發現，這些產品根本沒有人願意買單。
事情的轉機來自於一名腦科學研究者對韓璧丞說的一番話：“一個班級中，第一名和最後一名不是智商的差距，而是學習效率和大腦專注力的差距，有沒有什麼辦法可以解決這個問題。”
這個需求讓韓璧丞茅塞頓開。
BrainCo腦科學專家楊錦陳說，神經反饋訓練技術是基於腦科學和行為科學學習理論發展起來的一種安全、非侵入式的改善大腦功能和結構的方法。恰當運用神經反饋訓練，可以有效提升大腦功能或者治療腦疾病引起的腦功能損傷。神經反饋訓練領域進行了大量的基礎研究和臨床試驗，在提升認知能力和任務績效、治療注意缺陷與多動綜合症 (ADHD，俗稱多動症)、自閉症、認知老化等方面都積累了大量證據，取得了許多成果。
在這樣的理論支援下，公司開始研發幫助學生提高學習效率的腦機介面頭環，只要三點接觸，即可獲得精準的腦機訊號。BrainCo官方稱，這個產品已獲得數十萬臺產品訂單，目前的產品銷售觸達4個大洲的15個國家和地區，是腦機介面領域銷售數量最高的產品。
另一個產業方向是智慧假肢。中國殘疾人聯合會的資料顯示，中國殘疾人總數為8502萬人，城鎮殘疾人可支配收入在15000元左右，農村殘疾人士則更低。中國的假肢市場並不完善，幾乎沒有肢體殘疾人去佩戴有意識控制的智慧假肢，原因在於，這些智慧假肢的價格需要50萬-60萬人民幣，已嚴重超出他們的承受範圍。
其次，在提供假肢的公司中，德國企業奧索、奧托博克等佔了大多數市場份額。這些公司主要將產品銷售給歐洲和美國受傷的士兵，這一塊龐大的生意讓他們放棄了平民市場。
韓璧丞說，傳統的智慧假肢是用肌肉訊號控制，但是從大腦裡面出來的訊號會更加準確，資訊量更好，但同時又不可能給殘疾人每天頭上再帶一個東西。因此他們尋找到了大腦和肌肉訊號的關聯度，最終形成一個簡易的假肢。如今BrainCo的計劃是，研發出準確度更高的假肢，並將成本降到10萬人民幣以內。
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正在BrainCo進行假肢訓練的殘疾女孩
不可否認的是，在這項充滿未來感的技術競爭當中，非侵入軍團已經走在了商業前列，在全球知名的腦機公司當中，非侵入式也佔了絕大多數。
但願意為之冒險的侵入式始終沒有妥協。他們的堅持是，只有開啟頭顱，塞入晶片，才能看到真實的大腦。
一方是還在持續探索的奇妙技術，另一方是已經進入市場的商業軍團，這場大腦戰爭的已經打響，截至目前，勝負未分。
作者：林騰